基于VMwarevSphere私有云计算模式的数字化实验室建设

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　　摘要：在数字化实验室建设中，VMwarevSphere私有云计算模式是最为常见也是最为有效的处理技术。在传统实验室工作中，无盘工作站或者PC计算机技术是常常采用的计算模式，但是该方式存在一些问题，在实际操作中容易感染病毒受到外界信息攻击，导致系统性能下降，工作效率大大受到影响。基于此，该文以私有云计算作为计算方式，开展实验室数字化研究工作。
　　关键词：私有云计算;数字化建设;相关技术
　　中图分类号：TP3        文献标识码：A
　　文章编号：1009-3044（2020）02-0232-02
　　在高校教育中，实验室一直是最为关键的教學基地，为实验模拟、人才培养以及科学研究作为突出性贡献。传统实验室大多数采取的是普通PC计算机技术或者无盘工作站模式，此类传统实验室存在很大局限性，导致实验室建设水平过低。基于此，本文对基于VMwarevSphere私有云计算模式的数字化实验室建设展开研究，具有重要的现实意义。
　　1 概述
　　云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用以及交付模式，一般通过互联网技术进行动态扩展，并且云计算是一种虚拟化的资源。云计算技术是新时代可科学技术的新革命，主要通过“云端”的方式为客户提供计算资源，并且可以自主进行计算的执行过程，其客户端可以采取主程序界面或者浏览器进行服务请求或者提交计算任务，在实际架构中，不必考虑如何调度、计算资源以及构建计算模式框架等问题。云计算的变革为人民生活带来了极大改变，推动了各行各业的繁荣发展[1]。开展云计算研究工作是非常具有时代意义的。
　　2 相关技术
　　2.1 Hadoop
　　Hadoop技术也叫开源云计算平台，主要是基于互联网的开源的、分布式计算平台，其内部由诸多元素组成，核心部分有两种：HDFS和Map Reduce。HDFS主要功能面向具有大量数据密集型的应用平台，是一种可拓展的分布式文件系统，HDFS适应力较强，能够在廉价的计算机设备上进行运行工作，具备非常强大的容错性，极大地提高使用客户的服务质量。其主要服务于应用程序，为其提供大量数据存储以及高吞吐量的数据访问信息。对于一些外部客户系统，HDFS与传统的分级文件系统类似，都可以进行创建、重新命名、删除等操作。HDFS主要由一个元数据节点作为主体，再加上一些数据节点共同组成。在实验室建设过程中，主服务器为NameNode，主要功能是实现客户端或者浏览器对文件系统的访问以及对文件系统的命名进行管理[2]。存储于HDFS之上的文件会被划分为若干Block，会被复制，之后传输到不同的数据节点中，由DataNode对所划分的Block进行存储管理，并且为其提高定位服务。
　　2.2 VMware Vsphere
　　VMware Vsphere是计算机技术领域最为安全可靠的虚拟化平台。主要是将操作系统以及应用程序从底层硬件中剥离出来，进行实现IT操作的简化。X86虚拟化技术是把原计划安装在计算机硬件上的操作系统进行替换，转换为虚拟机，也就是说把物理计算资源抽象为逻辑资源，从而实现一台计算机同时运行多种操作系统的目的，并且实际效果与之间安装的效果没有太大区分。基于此，可以将一台计算设备转化为多台并且互相隔离的虚拟设备，也哭将多台设备转化为一台计算设备使用。结合虚拟化技术，将设备的内存、CPU、硬盘等硬件转化为可以实现动态管理的“资源池”，结合使用客户的实际需求合理分配，极大提高资源利用率。较为常用的虚拟化软件包括：SolarisZone、CireixXen、RedhatKVM以及VMware等，在这些虚拟化技术中，VMware是为可靠的虚拟化平台，具有非常高的市场份额，并且存在多种免费版本[3]。
　　2.3 桌面虚拟带宽优
　　开展实验室建设工作最为关键的是保障用户体验感。使用客户通过虚拟化桌面，虚拟化平台的使用性能与体验感存在直接影响关系。而实验室建设工作的效果如何取决于桌面虚拟化带宽问题，怎样优化虚拟化桌面带宽是本次实验室建设的重点，对保证用户体验有着深远的意义。主要措施包括两点：分层存储优化和FAST Cache优化。分层存储主要指的是把数据存储在不同的层级介质中，并且针对不同的层级充分对有差别的介质进行资源利用。总的来讲，把信息经常访问的数据存储在性能较高的1/O之上，一些不重要的数据存储在普通的驱动器之上。FAST Ccche主要用于提高存储性能，由EMC所开发，基于闪存驱动器实现DRAM扩展，进而实验存储系统全面优化。总体来说，就是在原来的基础上增加闪存驱动器，将其中两块作为镜像，构成FAST Cache。结合这两种方式，都可以有效的改善虚拟化桌面带宽的问题，提高整体桌面的性能以及稳定性。
　　3 框架设计
　　3.1 总体设计框架
　　在私有云计算模式的基础上进行实验室数字化建设工作，通过强大的虚拟化技术可以有效地改善传统计算模式下的问题，实现虚拟化平台多层次、稳定的优质服务[4]。本次设计基于实验室数字化建设，实验室的所有设备以及内部网络情况均实现独立运行，并且处于中心的实验室保持独立状态，其运行虽然基于互联网技术，但是并为形成完善的局域网状态，所以在实际运行过程中，对于一些数据信息无法实现资源有效利用和共享分析。
　　在实际设计过程中，为了实现实验室数字化建设的目标，必须考虑汇聚、核心以及接入这三点，每一层次都具备不同的功能，将不同层次的终端数据整合汇聚到中心实验室，并且中心实验室会对数据终端实施管理，一般在接入层进行管理操作，汇聚层的主要功能为帮助中心试验室对实验数据进行限制，进而保障数据的安全可靠。核心层主要功能为数据的传输以及虚拟化平台业务访问。
　　3.2 服务器虚拟化设计
　　虚拟化技术主要以私有云计算作为基础开展工作，此项工作的目的在于把多种虚拟化技术整合聚集到一起，在服务器上进行实践应用，从而提高服务质量，满足多元化业务发展趋势，保障面对不同的服务器需求都可以实现资源的最大化利用。除此之外，结合虚拟化技术，可以对服务器管理流程进行简化，有效的缓解资源浪费情况[5]。在实际工作中，能够提高技术便利，将系统和物理硬件实现分理化处理，可提高运行效率，保障不同操作的系统都可以在同一个虚拟服务器之上运行，并且运行效果与实际并无太大差别，通过最少的硬件投入获取最大的效果，大大地节约了运行成本。
　　3.3 桌面虚拟化设计
　　实验室实现数字化建设需要建立在私有云计算模式的基础之上，其主要架构由DNS域名和Web系统共同组成。再设计过程中，为了保证系统在运行中的可靠性与安全性，需要结合高安全亢余架构模式，保障其稳定性，将其架构优势充分发挥，从而实现虚拟化桌面设计。具体架构包括：两台存储交换网络为万兆的SAN交换机;选择三台四路/256GB机架式服务器进行虚拟化基础架构平台搭建;选择两台堆叠万兆以太网交换机;选择光纤存储作为数据共享平台。在实际设计过程中，结合业务网、存储网以及管理网分离原则，并且保障交换机与服务器互相连接，在交换机的基础上实现亢余配置工作。开展此项工作需要大量网络带宽作为支撑，所以需要对所有的机架式服务器进行网卡配置，选择六块千兆网卡以及两块单端口HBA网卡。单端口HBA网卡主要服务于业务网络，并且与两台万兆交换机相互李连接。
　　总而言之，基于私有云计算模式构建数字化实验室，需要保障所使用的实验区域的数据传输管道畅通，并且结合数字化实验室的专业特点，挑选更为合理的实验室架构方式，满足时代发展的趋势，搭建新型实验室数字化建设模式。通过该技术，能够保障实验室的可靠性与稳定性，通过对不同服务器的整合管理，极大的节约了资源投入成本。所以，基于私有云计算模式的实验室数字化建设工作具有深远的意义。
　　参考文献：
　　[1] 王成喜，孟安宁.基于VMwarevSphere私有云计算模式的数字化实验室建设[J].计算机与现代化，2017（7）：124-126.
　　[2] 赵延平.高校私有云计算平台建设研究[C]//中国计算机用户协会网络应用分会2017年第二十一届网络新技术与应用年会，2017.
　　[3] 周波阳，崔家武，张兴福.测量实验室创新管理模式的改革与实践[J].实验科学与技术，2017，15（6）.
　　[4] 姚佳岷，温武，丘凯伦.云计算虚拟化实验室建设探索[J].中国现代教育装备，2019（7）.
　　[5] 衡军，王新宁，衡辉.浅析基于云计算的实验室管理信息系统设计[J].自动化与仪器仪表，2017（5）：65-66.
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