基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）設計與研究

王洪濤

摘 要：本文對基于云計算的虛擬化實訓平臺和傳統實訓室進行了比較，同時根據云計算與虛擬技術的特性對虛擬化實訓室的功能和設計進行了論述。

關鍵詞：云計算;虛擬化技術;實訓平臺

一、基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）的現狀

我國云計算與虛擬化技術（VT）的高速發展，職業院校的實訓資源建設取得極大進步。采用虛擬化手段進行教學、管理等。將云計算與虛擬化技術引入高職實訓教學可以提供更加真實和多樣的實訓環境，提高實訓設備的使用率和學生的學習興趣。同時提供傳統實訓室無法提供的虛擬環境。

由于傳統實訓室計算機資源和存儲資源都是孤立的存在，同時管理方式的開放性和靈活性不夠，造成了諸多的問題，主要表現如下：

（一）資源利用率低。傳統高職實訓室利用率不高，一臺計算機只能安裝一個操作系統，運行一個編程工具或應用軟件，正常使用情況下物理設備資源利用率不足15%。

（二）系統運算資源性能低。傳統高職實訓室設備資源都是獨立的，無法實現資源統一管理與靈活分配。獨立計算機的性能無法滿足科研和一些特殊工作要求。

（三）系統管理性差。設備種類多，系統與應用軟件種類繁多，不僅維護成本高、而且兼容性差。同時由于人工管理，開放時間短。

（四）系統擴展性差。隨著設備使用的時間延長，設備擴展往往沒有可以兼容的配件。

（五）系統可靠性差。每臺終端機都是獨立的，不能動態遷移應用程序和數據。

為解決以上問題，集中運算資源和存儲資源統一管理，提高資源利用率，設備管理性、可擴展性和可靠性等。

二、基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）的設計目標

對基于云計算的虛擬化及相關技術進行研究，基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）應該具有如下功能：

（一）能夠仿真真實的工作環境

基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）能夠為學生提供多種虛擬化的操作系統，和在操作系統上仿真工作環境。

（二）獨立的計算機終端實訓環境

為每個終端提供獨立的虛擬實訓環境，保證虛擬實訓環境的獨立性，與其他用戶互不干擾。

（三）實現系統資源的利用率提高

傳統的實訓室環境，為每位學生配置一臺物理計算機用于實訓練習，學生獨占物理設備，實訓占用運算和資源有限，大量資源閑置。采用虛擬化技術后，將運算資源和存儲資源進行池化，采用動態分配為學生分配虛擬終端的運算資源和存儲資源，可有效提高資源的利用率。

（四）系統具有良好擴展性

云計算虛擬化技術的特性，虛擬化實訓平臺應具有良好的擴展性，實訓內容及物理設備資源能夠靈活添加，保證實訓內容及虛擬機資源隨著時間的延長而不斷更新完善。同時，系統支持對其他課程實訓環境或科研項目所需計算存儲資源的添加及分配，資源可得到充分復用。

三、基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）的設計

（一）基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）整體架構設計

虛擬化技術（VT）實現對物理設備的運算資源、存儲資源和網絡設備虛擬化，然后通過虛擬化管理平臺（VMP），將三種資源進行整合池化，形成統一的資源池。在基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）上，所有資源以資源池的形式存在，虛擬化管理平臺（VMP）根據終端設備需求動態分配，按需調用資源。

（二）基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）部署

在實訓室構建 SDDC，包括云計算服務器集群（CCSC）、虛擬化管理平臺（VMP）。基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）通過對物理計算機的運算資源、存儲資源和交換、路由設備進行虛擬化配置，結合虛擬化管理平臺（VMP），實現云計算中IaaS，為實訓室構建基礎運行環境。

（三）實訓平臺硬件設備配置

基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）部署的服務器按照功能和作用的不同分為管理節點（CVM）服務器和計算節點（CIC）服務器。計算節點（CIC）服務器承擔著虛擬化實訓平臺的計算任務。管理節點（CVM）服務器承擔著虛擬化實訓平臺的資源分配任務。

（四）網絡設備配置

基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）網絡是數據的傳輸通道。網絡架構設計的重點為保證云計算平臺各個虛擬機之間數據通信。

基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）網絡采用SDN設計，同一物理設備的運算核心采用內部直接交換傳輸，避免了數據的多次轉發。同一物理存儲設備也采用直接交換傳輸，這樣可極大降低物理網絡設備的數據傳輸量。同時網絡管理采用軟件方式。

（五）實訓平臺的安全防護

基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）是基于虛擬化技術;可以使用軟WAF實現對常見的網絡攻擊方式，如拒絕服務攻擊、端口掃描、IP欺騙、IP盜用等進行有效防護;

基于云計算的虛擬化實訓平臺（CVTP）能夠實現傳統實訓無法實現的實訓環境，同時它的虛擬性可以大大提高現有的資源利用率和實訓室管理效率。

參考文獻

[1] 胡朝貴.基于虛擬化技術的高職院校云計算數據中心研究與實現[J].科技風，2017（13）：55.