面向云计算校园网虚拟化平台设计与搭建

董宝阳

摘要：高职院校校园网介于园区网与局域網之间，经历了三代发展，现阶段虚拟化、云计算、大数据等技术得以综合应用。面向云计算校园网中虚拟化技术智能化、自动化程度更高，将整合的服务器、网络、存储等资源，虚拟出多个类似的虚拟设备或多个物理资源的单一逻辑表示，进一步提高了服务器、存储设备、网络设备等综合利用率，还做到了简化网络管理、优化网络中硬件与软件资源，实现对物理设备、虚拟设备的统一管理。

关键词：校园网;虚拟化平台设计;虚拟化平台搭建

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）04-0183-03

面向云计算校园网虚拟化平台设计遵循科学性、实用性、前瞻性、拓展性等原则，既充分利用现有资源，又能将新增设备融入，实现校园网资源虚拟化及云平台的搭建。面向云计算校园网虚拟化平台搭建，实现了云服务与管理系统（H3C CAS）的部署，实现服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化，达到整合资源、扩大资源容量、提高资源利用率，更快、更方便部署系统，简化资源管理，提供自动的资源分配。

第二代高职校园网多数采用核心层、汇聚层、接入层等三层设计，核心设备路由器运行OSPF路由协议，核心设备三层交换机采用VRRP+MSTP技术，与此对应网络的灵活性与可扩展性存在不足;服务器部署分散，利用率不高;网络管理与维护难度大、成本高、效率低。面向云计算的第三代校园网，利用云服务与管理软件将计算、网络、存储等底层硬件设备进行隔离及模拟和抽象化处理，将软件、硬件资源虚拟化，形成统一资源池;提高了设备的利用率、降低了投入成本，方便了网络管理与维护，解决了第二代校园网多种弊端。

面向云计算校园网虚拟化平台IaaS（基础设施即服务）设计与搭建包含校园网虚拟化平台整体架构，物理结构布局，支持校园网云平台的软、硬件选型，虚拟化平台规划，校园网虚拟化平台H3C CAS系统安装，计算、网络、存储等资源虚拟化部署。

1 校园网虚拟化平台整体架构设计

校园网虚拟化平台整体架构设计遵循了前瞻、融合、拓展、高效、稳定、易管等原则，在原有校园网的基础上，新增支持云的交换机、服务器、IP-SAN存储等设备，实现云网络、云服务、云存储的IaaS平台云部署。系统平台分为现有网络资源区，升级新增网络、计算、存储等资源区及H3C CAS云管理平台，一体化安全防护体系，校园PaaS云平台，校园SaaS云应用，如图1所示。

2 校园网虚拟化平台物理结构设计

云计算校园网物理结构，如图2。物理结构中包含国际互联网（Internet）出口、教育专网（Cernet）出口，网络核心区，网络管理中心，计算、存储、网络等池区。

校园网中相关设备与资源实施云部署，形成了计算池、网络池、存储池等资源池化，如何保证相关资源稳定、智能、高效的运行和自动化管理，云部署及管理平台尤为重要。华为3com公司的H3C CAS 云产品，可以实现从部署到管理云服务的解决方案。华为3com公司的云系统CAS（Cloud Automation System）由虚拟化内核平台CVK（Cloud Virtualization Kernel）、虚拟化管理系统CVM（Cloud Virtualization Manager）、云业务管理中心CIC （Cloud Intelligence Center）等组成。云系统CAS功能方面，CVK实现OS对硬件设施层的自由访问;CVM实现虚拟化资源的管理及资源调度;CIC实现组织管理、VM的申请、云业务的自助式服务。

3 校园网虚拟化平台所需设备

根据校园网虚拟化平台物理结构设计相关要求，校园网虚拟化平台搭建所需清单，如表1。网络池区设备支持支持IEEE802.1BQG EVB、链路聚合技术、IRF2 LACP MAD技术、负载均衡技术、IRF2 技术;计算池区服务器硬件支持如Intel-VT或AMD-V硬件辅助虚拟化技术，服务器部署H3C CAS云系统，支持DRS与EVB、HA、DRS、EVB技术;存储池区设备支持互联网小型计算机系统接口（iSCSI）技术和IP-SAN网络存储技术;网络管理中心虚拟化平台搭建及虚拟化管理采用了H3C CAS企业版、H3C iMC。

4 校园网虚拟化平台规划

4.1 服务器网络IP地址规划

服务器上根据不同的业务，分为管理服务器、多个业务服务器，对应不同网卡有iLO网卡、管理网卡、存储网卡、业务网卡。服务器网卡地址规划将服务器、网卡、IP地址，形成对应规划表是施工与维护的需要。网卡所用IP地址规划，如例表2。

在CAS虚拟化平台虚拟机与虚拟机之间、虚拟机与虚拟交换机之间、虚拟机与外部网络进行数据交换，要明确物理网卡、虚拟交换机、业务模式的对应关系例表3。

存储网络的IP地址规划，如例表4

4.2 主机池、集群、主机和共享文件系统规划

主机池规划：CAS系统中主机池根据二层网络来划分，主机池要与共享文件系统相对应。

集群规划：CAS系统中按照主机池-集群-主机顺序依次进行创建，其中要选中DRS和HA功能。

主机规划：主机的命名要规范，例表5。

共享文件系统规划：共享文件系统要与主机池一一对应，32台主机共用一个共享文件系统。

服务器的Initiator信息规划：在IP SAN中存储卷的Target被服务器的Initiator信息代替并进行连接，服务器的Initiator信息唯一性。如例表6。

4.3 虚拟机规划

根据实际需求，对虚拟机（VM）及其相应资源的进行分配，可以设置虚拟机优先级;内存按可用与空闲2比1进行分配;网卡选择“Virtio”类型;外存选用“IDE硬盘”或“Virtio硬盘”。

4.4 云服务组织规划

对组织划分要分清级别和所在的组织，要建立相应的对照表。例表7。

5 校园网虚拟化平台搭建及部署

5.1 服务器中安装H3C CAS系统

Flex server服务器iLo配置。添加管理IP-添加管理员-注册，连接交换机，实现远程PC对服务器的管理及控制。

服务器存储器磁盘的格式配置。启动RAID（独立磁盘冗余阵列）配置程序，本地磁盘设置为RAID 1+0模式。

FlexServer R390服务器中安装H3C CAS系统。利用配置好的iLo，用交换机将FlexServer R390服务器与连接含ISO（CAS系统源文件）的PC连接，采用虚拟光驱“Virtual Drivers”，安装H3C CAS云管理系统，选择CVM/CIC，设置管理网卡地址，设置用户密码，选择磁盘分区格式，安装成功。

5.2 计算虚拟化资源部署

在安装CAS的FlexServer R390服务器中，本地PC打开IE，输入http：//服务地址IP：8080/cas;进入CAS云管理平台，依次添加主机池并命名;添加集群并命名，选中“启用HA”和“开启动态资源调整”;添加主机，设置管理IP、用户名及密码。

5.3 网络虚拟化资源部署

5.3.1 IRF2虚拟化技术

（1）S12500核心交换机上实现IRF 2虚拟化技术相关配置如下，拓扑图如3。成员编号设置，[S1] irf member 1;创建IRF端口，[S1] irf-port 2;绑定，[S1-irf-port 2] port group interface ten-GigabitEthernet 1/0/23;切换到IRF模式，[S1] chassis convert mode irf;设置成员编号，[S2] irf member 2;创建IRF端口，[S2] irf-port 1 其余同上S1命令重复。（2）S12500核心交换机上实现IRF端口聚合相关配置如下，拓扑结构如上图5-1。进入聚合模式，[S1]interface Bridge-Aggregation1;设置动态模式，[S1-Bridge-Aggregation1] link-aggregation mode dynamic;GigabitEthernet1/0/22加到聚合组，[S1-Ten-GigabitEthernet1/0/22]port link-aggregation group 1 ;GigabitEthernet2/0/22加到聚合组，[S1-Ten-GigabitEthernet 2/0/22]port link-aggregation group1;两个交换机S1、S2看作一个设备。（3）S12500核心交换机上实现LACP MAD检测相关配置如下，拓扑结构如上图5-1。进入聚合模式，[S1]interface Bridge-Aggregation1;启用LACP MAD检测，[S1-Bridge-Aggregation1]mad lacp enable。

5.3.2 云平台虚拟交换机（VSwitch）配置

CAS系统中虚拟交换机（VSwitch）配置过程。CAS中添加完主机后，进入主机界面，选择“虚拟交换机”->“增加”按鈕，命名虚拟交换机为“VSwitch-storage”，“转发模式”为“VEB”;为网络接口配地址，开启LACP功能。

5.4 存储虚拟化资源部署

IP存储区域网（IP SAN）在云平台的实现，要完成在FlexStorage P4500存储设备的划分。进行网络地址（IP）相关设置;安装集中管理控制台（CMC）;发现存储设备P4500，右键选择“重新配置RAID”;添加管理用户，创建集群，创建卷并分配卷，share卷分配给服务器。

面向云计算基础设施即服务（IaaS）校园网虚拟化平台设计与搭建，做到了整体架构科学、实用;实现了CAS 云系统的安装;部署了计算资源的虚拟化，CAS系统中创建主机池、集群、主机（VM）的;VSwitch创建，IRF 2网络虚拟技术的实现;IP SAN 存储虚拟化的配置。启用了HA和动态资源调整，实现了“智能、高效、动态、灵活” 校园网的资源配置与管理。

参考文献

[1] 虚拟化与云计算小组，著.云计算宝典：技术与实践[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2] 刘曦葳.H3C网络学院系列教程[M].云计算实训教程，2013（9）.

[3] 刘鹏.云计算（第三版）[M].北京：电子工业出版社，2015.8.

[4] 何淼.云计算基础架构平台构建与应用[M].北京：高等教育出版社，2017.

[5] 罗国富，查贵庭，李恒贝.虚拟化技术在校园网中的应用研究[J].中国教育信息化，2011，11（5）：77-80.