基于云计算的虚拟化实训平台应用研究

王洪涛

摘 要：随着云计算虚拟化技术的不断发展与进步，虚拟化平台应用在越来越多的领域。云计算虚拟化技术（CVT）的体系架构为智能化的实训室提供了新的解决方案，云计算虚拟化技术可以实现服务器集群（SC）运算资源与存储资源的统一管理和弹性自主分配，并且可以实现运算资源的弹性分配，从而满足用户在不同实训环境下的使用需求。因此通过实现高职院校的实训平台和使用云計算虚拟化技术设计，能够行之有效的解决目前高职院校实训室亟待解决在建设、管理、运行维护等方面的传统模式所带来的弊端。本文首先通过对云计算服务器虚拟化技术的应用功能的特点进行阐述，同时分析云计算虚拟化技术在实训平台建设管理中的作用，最后对基于云计算虚拟化训平台的具体功能设计进行了讨论。

关键词：云计算;资源分配;资源共享;实训平台;虚拟化技术

引言

高职院校是职业技能教育领域的主要组成部分，在培养技能操作型人才方面起着很大的作用，而作为高职院校的教学实训的重要教学组成部分的高职实训室，为高职院校的学生的操作技能培养起着至关重要的作用。现阶段在已经是大数据和云计算的时代，如何对高职院校的实训室进行新技术的改革，为高职院校培养适应工作岗位需要的毕业生，从而更有效地发挥高职高职院校实训室的实践教学作用，是现在高职院校实训室建设的一个不可回避的问题。在很多的实训室设计方案中，云计算虚拟化技术（CVT）是解决高职院校实训室设计与实现的一个有效途径，具备拥资源集中管理、设备使用率高、性能弹性分配、节约成本等多方面的优点[1]。

一、云计算虚拟化技术在实训平台上应用的功能特点

能够有效和集中管理服务器集群的运算资源与存储资源，同时云计算虚拟化技术（CVT）可以实现服务器集群（Server Cluster，SC）存储资源和计算资源的弹性分配和均衡调配控制，能够提供虚拟化的用户应用终端和相互独立资源的实训环境，可以大大降低高职院校实训平台在运行维护和设计建设的费用[2]。通过云计算虚拟化技术实现的应用平台都具有非常好的可用性与扩展性，并且能够通过虚拟化技术实现新的云化存储系统以及云化存储环境，基于云计算虚拟化技术（CVT）使得模拟实训桌面的设计建设难度以及成本大大降低，在实训资源的信息数据的恢复和备份方面也比传统技术的实训室有着无可比拟的优势，此外，基于云计算虚拟化技术（CVT）的实训平台能够为学生提供随时随地的实训环境。

（一）实现实训室资源的统一管理与调配

高职院校实训室拥有丰富的实践教学资源，各实训室为了管理实践教学资源大多只建立了独立的实训室管理平台，消耗了人员精力，同时也消耗了设备与物资，而且独立的实训室管理平台还给各实训室带来了新的管理问题，在投入一定设备的维护费用情况下，还要保证独立实训室管理平台的正常运行，这时就要为每个实训平台还要分配人力管理。如果使用云计算虚拟化技术（CVT），通过云计算虚拟化技术（CVT）在服务器集群（SC）上建立统一通用实训管理平台，就可以为高职院校实训室减少大量管理与维护工作，挺高设备的使用率和运行效率，减少运行成本，同时可以建立以云计算虚拟化技术（CVT）为基础的统一计算资源、存储资源、网络资源的智能化实训平台，提供高性能的实训运算资源与丰富的教学资源[3]。

（二）通过云计算虚拟化技术（CVT）降低高职院校实训室的维护和运营成本

对于高级职业技能型院校的实训室建设来讲，其最不可忽视的困难之一就是建设实训室的资金。实训室的环境改造与大量的更换实训室硬件设备，一定会带来极大资金缺口，而云计算虚拟化（CVT）可以有效解决这个问题。通过云计算虚拟化技术（CVT）建立统一通用的实训管理平台，只需将已有的教学资源和实训资源放在该平台上，之后购买一些价格便宜（瘦终端）即只具备显示和网络接入设备，就可以访问通用实训平台上教学资源和实训资源。对于高职院校的实训室来说终端设备只需要网络设备和显示设备即可，而服务器集群的集中化管理，可以使原本分散独立的各个实训管理系统集合为一点，服务器集群（SC）数据的完整性与运行的可靠性都由管理人员集中化管理，降低了相应的设备投入、系统管理和人员配置的成本。

（三）有效提高高职院校的实训资源的使用率和教学资源的共享

云计算虚拟化技术（CVT）有利于各高职院校实训室之间建立共同的资源共享，在服务器集群上集中（SC）教学资源，共享各实训室现有的实训教学资源，在极大程度上节约了人力和物力，同时更有利于提高学生的学习效率。教师可以通过Internet在线编辑和修改服务器集群（SC）上的实训资源与教学资源，将配置好的实训环境和教学资源存储和发布在基于云计算虚拟化的实训室管理平台上上，对于学生，也可以通过支持Internet的瘦终端在任何地方任何时间连接到实训台，获取所需要的实训资源和教学资源，从而实现教和学资源的利用率最大化[4]。

（四）通过云计算虚拟化技术（CVT）为科学研究提供高性能的实训环境

科学研究也是各高职院校实验室建设的一个重要方面，随着科研对实验环境的要求越来越高，高职院校在实验室建设上已经投入了大量的资金，但还是会受到时间、资金和资源等因素的限制，而无法实现一些项目的研究。高职实验室可以借助云计算虚拟化技术（CVT）提供的高效高性能的运算资源，解决这些问题，使这些项目和科研能够顺利地完成。

二、基于云计算虚拟化训平台的设计

云计算大虚拟化实训平台的设计需要充分考虑资源利用率、用户实训环境、实训内容等方面，对虚拟化实训平台系统架构及实训内容进行分析，具体体现在以下几个方面：

（一）Web形式进行实训，实现随时随地的实训资源使用

云计算虚拟化实训室的实训管理平台和学生实训接口均采用B/S架构设计，所有实训资源包及实训环境均部署在服务器集群上，不需要在学生在本地部署实训环境[5]。学生只需保证网络和显示环境的即可通过Web页面访问系统，启动服务器集群上的虚拟机进行实验。

1.此种实验模式可以改变现在学生实验受实验机房、实验时间限制的现状，学生实验具有更高的灵活性，自主性;

2.实验资源能够在各个时间点使用，不受实验课程时间的限制，资源得到高效利用;

3.实验资源部署于云端，便于教师进行统一的管理和维护;

4.所有的实验环境均部署于云端，学生实验PC无需安装实验环境，对其配置要求降低。

（二）有效的负载均衡控制，实现实训运算资源的弹性分配

云计算虚拟化实训室软硬件环境部署采用服务器集群模式进行，即每个实训虚拟机资源的操作文件存储于存储服务单元设备内，虚拟机资源启动运行时，系统自动轮询所有计算服务单元设备，选取最优性能节点，为其分配相应的计算资源。

1.系统根据每台虚拟机资源的需求为其分配CPU、内存等资源;

2.系统内置轮询算法，对所有计算服务单元设备的CPU、内存、挂载虚机资源数等进行动态分析，选取最优性能节点进行分配;

3.用户断开的虚拟机资源，系统自动将其占用的计算节点资源释放，供其他用户使用，计算节点得到最大化利用。

（三）云存储技术，实现学生实训环境的独立性和延续性

云计算虚拟化实训室采用云存储模式对实训学生的操作进行存储，保证每位学生具有独立的实训环境，并实现学生实训操作的独立记录保存，以保障实训的分段练习的连续性。

1.用户启动虚拟机资源，系统自动为其在对应母本资源基础上建立增量镜像资源进行启动;

2.每個母本资源下针对于不同用户都有其独立增量镜像，每位用户的实验环境独立，实验操作实时保持，支持实验的跨课时衔接;

3.增量镜像保存每个用户区别与母本资源的操作，能够极大地节省存储空间。

4.运算资源和存储资源的开放性及复用性，可支持科研等其他用途。

5.云计算虚拟化实训平台具有良好的开放性，支持教师对实训内容、计算资源、存储资源进行自主添加。云计算虚拟化实训平台的设计采用云计算虚拟化技术做底层架构，所有的资源可以进行弹性按需分配。基于系统的开放性及复用性，用户可以利用系统的软硬件资源进行相关科研项目开展以及其他课程的实验环境支持。同时，系统提供的丰富的实训资源，也可以科研提供高性能的运算资源。

结语

高职院校如果将云计算虚拟化技术（CVT）引入到实训平台之后，将会为高职院校教师和学生提供一个任何地点、资源丰富、性能弹性的实训平台，能够实现传统实训室相对复杂的实训环境与很多无法实现的功能，这在很大程度上降低了高职院校实训平台建设以及运维管理成本，提高了管理和运维效率。虽然现在这个阶段云计算虚拟化技术（CVT）尚缺乏统一标准，但是凭借其超强的资源整合能力，在将来高职院校的实训平台建设中必将会发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1] 游小明.新型云计算服务器的设计与实现[J].计算机工程，2011，37（11）：40-42.

[2] 卢志标.基于云计算的服务器虚拟化在高职院校实训平台中的应用研究[J].价值工程，2017，36（6）：77-79.

[3] 郭雅.基于云计算技术实训室的设计与实现[J].中国高新技术企业，2015（14）：11-12.

[4] 张乃千，杨海，周丽涛.基于云计算的虚拟实验云平台设计[J].计算机教育，2015（1）：39-44.

[5] 徐务棠，程勇军.基于VMwarevSphere的虚拟化实训室在一体化教学中的改进[J].科技风，2017（8）82-83，87.