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对于构建“虚拟化技术与云计算”教学实训平台

论文导读:术的进步极大地转变了人们的工作和生活方式。“云”的概念逐渐被人们所熟悉,逐步电子化的文件也不需要购置移动硬盘或刻录光盘保存了,取而代之的是“云盘”。外出手机拍摄的照片,可以实时同步的“云盘”。公司或单位完没完成的工作,不用U盘带到家里继续做,取而代之的是“同步盘”。中小企业可以不用构建自己的信息机房,取而代

构建“虚拟化技术与云计算”教学实训平台【摘要】越来越多的院校开始开设虚拟化技术与云计算方面的课程,但受硬件条件和成本的制约,实训条件很难满足,本文结合实际授课经验,给出一个基于“虚拟再虚拟”的实训环境解决方案。
  【关键词】虚拟化;云计算;实训平台
  
  信息技术的发展,尤其是计算机和互联网技术的进步极大地转变了人们的工作和生活方式。“云”的概念逐渐被人们所熟悉,逐步电子化的文件也不需要购置移动硬盘或刻录光盘保存了,取而代之的是“云盘”。外出手机拍摄的照片,可以实时同步的“云盘”。公司或单位完没完成的工作,不用U盘带到家里继续做,取而代之的是“同步盘”。中小企业可以不用构建自己的信息机房,取而代之的是租用“云计算机”或者基于“云”的某种应用。
  什么是“云”?提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源对于使用者来说,是无限扩展的,能随时获取,按需使用,随时扩展,按使用付费。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源,通常为一些大型服务器集群,包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等等。云计算(cloud computing)是商业化的超大规模分布式计算技术,云计算将所有的计算资源集中起来,由软件实现自动管理,无需人为参与。云计算的主要形式是IAAS(Infrastructure as a Service)、PAAS(Platform as a Service)、SAAS(Software as a Service),随着技术的不断成熟和发展,一切都可以做为服务,也就是XaaS。
  云计算的基础是虚拟化技术,可以说没有虚拟化技术,就没有云计算。云计算是通过网络连接大量计算结点,用分布式软件使之虚拟成有机整体,提供可动态伸缩的高性能计算服务。虚拟化是指计算元件在虚拟基础上而不是真实的基础运转,是一个为了简化管理,优化资源的解决方案,虚拟化技术能够通过资源共享与合并资源来提高效率并降低成本。
  随着云应用的增加,诸多的企业也开始搭建自己的云平台。所以,对云运维人才的需求也不断增加。诸多高校也已经把云计算和虚拟化技术作为专业课程开设,或者一些学校已经开始筹建相关专业。但云计算的运转环境比较复杂,硬件环境要求极高,相关设备也比较昂贵,建设专业的实训室是一笔庞大的费用。另外,作为实训室来讲,还要保证下一批同学过来上课时,设备还要能还原到指定的状态。
  当前,虚拟化产品遍地开花,各个大的公司都开始研发自己的虚拟化产品。企业级虚拟机厂商的市场占有率,名列前茅的是VMWare,然后是微软的Hyper-V,还有Citrix的XenServer,RedHat公司的KVM等。由于其他虚拟机管理程序与VMWare相比不够成熟,未在广泛的跨部门生产数据中心得到验证,并缺乏交付客户要求的可靠性、可扩展性和性能所需的核心功能。所以教学平台采用的就是VMWare公司的vSphere产品。VMWare的虚拟化平台,由磁盘陈列、ESXi主机、vCenter、数据库服务器、Windows域制约器、vSphere Clinet组织,为了能实现ESXi服务集群中、负载均衡、动态迁移等功能,ESXi主机至少要2台,也就是说,构建一个这样的平台,工程中至少要6台服务器。
  VMWare的ESXi是基于单内核的虚拟化技术,也就是硬件的驱动程序全在ESXi中,所以ESXi所支持的硬件是有限的。常用的服务器品牌当然不在话下,如果是机房的PC机,则未必支持。况且,也无法安装相应的电子教室软件,不方便广播教学。一个实训机房,一般来说有50台左右的电脑,电脑要求CPU必须支持虚拟化,内存至少4G。每组6台电脑,可以分成8组,有条件的话,教师自己也可能拥有一组。每台电脑安装广播教学软件和硬盘保护卡,用VMWare或VirtualBox之类的软件,用来虚拟化安装vSphere的相关组件。为了保障各个vSphere组件间的通讯,VMWare所虚拟的系统的网卡需要采用桥接方式。整个虚拟化实训室的建设思想就是在虚拟化的基础上“再虚拟”。实训室每组的拓扑图如下:
  
  其中的ESXi-1和ESXi-2是两台虚拟的ESXi主机,用来实现ESXi的集群。磁盘陈列采用OpenFiler或FreeNAS做 iSCSI Target服务,当然也可以用Linux主机或者Windows系统安装WinTarget做iSCSI Target服务。安装vCenter的操作系统要求必须是Windows 2003 Server 64位或者更高版本。数据库根据ESXi的版本选择合适的数据库版本,一般来说是Microsoft SQL Server 2008。当然,如果物理机性能和内存合适,可以直接安装vCenter内置的Express版本数据库。域制约器采用Windows 2003 Server或更高版本,兼做DNS和DHCP服务。
  本方案中,教师可以制约实训室所有电脑进行讲解,学生每组可以完成一个完整的平台,学生在分组 同完成学习任务,同时也提高了协作、协调能力。本方案的一个缺点就是占用物理机比较多,如果每台物理机的内存能达8G,则用三台物理机就可以完成整个实训平台,这时,宿主机就要采用64位的操作系统,比如Windows 7 64位。当前,对64位支持的教学广播软件还比较少,64位的硬盘保护软件也不完善,这是一个需要考虑的理由。随着硬件性能的不断提高和内存的降价,PC机配置32G内存也不是梦想,到时,单台PC就可以实现该方案了。该方案不仅适用VMWare的虚拟化技术方案,对于搭建OpenStack云平台也同样适用。
  参考文献:
  [1]胡嘉玺《企业及虚拟机应用实战》电子工业出版社 全文地址:http://www.7ctime.com/dwhyjxlw/lw47235.html
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