基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）设计与研究

王洪涛

摘 要：本文对基于云计算的虚拟化实训平台和传统实训室进行了比较，同时根据云计算与虚拟技术的特性对虚拟化实训室的功能和设计进行了论述。

关键词：云计算;虚拟化技术;实训平台

一、基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）的现状

我国云计算与虚拟化技术（VT）的高速发展，职业院校的实训资源建设取得极大进步。采用虚拟化手段进行教学、管理等。将云计算与虚拟化技术引入高职实训教学可以提供更加真实和多样的实训环境，提高实训设备的使用率和学生的学习兴趣。同时提供传统实训室无法提供的虚拟环境。

由于传统实训室计算机资源和存储资源都是孤立的存在，同时管理方式的开放性和灵活性不够，造成了诸多的问题，主要表现如下：

（一）资源利用率低。传统高职实训室利用率不高，一台计算机只能安装一个操作系统，运行一个编程工具或应用软件，正常使用情况下物理设备资源利用率不足15%。

（二）系统运算资源性能低。传统高职实训室设备资源都是独立的，无法实现资源统一管理与灵活分配。独立计算机的性能无法满足科研和一些特殊工作要求。

（三）系统管理性差。设备种类多，系统与应用软件种类繁多，不仅维护成本高、而且兼容性差。同时由于人工管理，开放时间短。

（四）系统扩展性差。随着设备使用的时间延长，设备扩展往往没有可以兼容的配件。

（五）系统可靠性差。每台终端机都是独立的，不能动态迁移应用程序和数据。

为解决以上问题，集中运算资源和存储资源统一管理，提高资源利用率，设备管理性、可扩展性和可靠性等。

二、基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）的设计目标

对基于云计算的虚拟化及相关技术进行研究，基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）应该具有如下功能：

（一）能够仿真真实的工作环境

基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）能够为学生提供多种虚拟化的操作系统，和在操作系统上仿真工作环境。

（二）独立的计算机终端实训环境

为每个终端提供独立的虚拟实训环境，保证虚拟实训环境的独立性，与其他用户互不干扰。

（三）实现系统资源的利用率提高

传统的实训室环境，为每位学生配置一台物理计算机用于实训练习，学生独占物理设备，实训占用运算和资源有限，大量资源闲置。采用虚拟化技术后，将运算资源和存储资源进行池化，采用动态分配为学生分配虚拟终端的运算资源和存储资源，可有效提高资源的利用率。

（四）系统具有良好扩展性

云计算虚拟化技术的特性，虚拟化实训平台应具有良好的扩展性，实训内容及物理设备资源能够灵活添加，保证实训内容及虚拟机资源随着时间的延长而不断更新完善。同时，系统支持对其他课程实训环境或科研项目所需计算存储资源的添加及分配，资源可得到充分复用。

三、基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）的设计

（一）基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）整体架构设计

虚拟化技术（VT）实现对物理设备的运算资源、存储资源和网络设备虚拟化，然后通过虚拟化管理平台（VMP），将三种资源进行整合池化，形成统一的资源池。在基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）上，所有资源以资源池的形式存在，虚拟化管理平台（VMP）根据终端设备需求动态分配，按需调用资源。

（二）基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）部署

在實训室构建 SDDC，包括云计算服务器集群（CCSC）、虚拟化管理平台（VMP）。基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）通过对物理计算机的运算资源、存储资源和交换、路由设备进行虚拟化配置，结合虚拟化管理平台（VMP），实现云计算中IaaS，为实训室构建基础运行环境。

（三）实训平台硬件设备配置

基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）部署的服务器按照功能和作用的不同分为管理节点（CVM）服务器和计算节点（CIC）服务器。计算节点（CIC）服务器承担着虚拟化实训平台的计算任务。管理节点（CVM）服务器承担着虚拟化实训平台的资源分配任务。

（四）网络设备配置

基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）网络是数据的传输通道。网络架构设计的重点为保证云计算平台各个虚拟机之间数据通信。

基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）网络采用SDN设计，同一物理设备的运算核心采用内部直接交换传输，避免了数据的多次转发。同一物理存储设备也采用直接交换传输，这样可极大降低物理网络设备的数据传输量。同时网络管理采用软件方式。

（五）实训平台的安全防护

基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）是基于虚拟化技术;可以使用软WAF实现对常见的网络攻击方式，如拒绝服务攻击、端口扫描、IP欺骗、IP盗用等进行有效防护;

基于云计算的虚拟化实训平台（CVTP）能够实现传统实训无法实现的实训环境，同时它的虚拟性可以大大提高现有的资源利用率和实训室管理效率。

参考文献

[1] 胡朝贵.基于虚拟化技术的高职院校云计算数据中心研究与实现[J].科技风，2017（13）：55.