關(guān)宏

摘要：在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，VMwarevSphere私有云計(jì)算模式是最為常見也是最為有效的處理技術(shù)。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室工作中，無盤工作站或者PC計(jì)算機(jī)技術(shù)是常常采用的計(jì)算模式，但是該方式存在一些問題，在實(shí)際操作中容易感染病毒受到外界信息攻擊，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，工作效率大大受到影響?；诖耍撐囊运接性朴?jì)算作為計(jì)算方式，開展實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化研究工作。

關(guān)鍵詞：私有云計(jì)算;數(shù)字化建設(shè);相關(guān)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）02-0232-02

在高校教育中，實(shí)驗(yàn)室一直是最為關(guān)鍵的教學(xué)基地，為實(shí)驗(yàn)?zāi)M、人才培養(yǎng)以及科學(xué)研究作為突出性貢獻(xiàn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室大多數(shù)采取的是普通PC計(jì)算機(jī)技術(shù)或者無盤工作站模式，此類傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室存在很大局限性，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平過低?；诖?，本文對(duì)基于VMwarevSphere私有云計(jì)算模式的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)展開研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 概述

云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用以及交付模式，一般通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，并且云計(jì)算是一種虛擬化的資源。云計(jì)算技術(shù)是新時(shí)代可科學(xué)技術(shù)的新革命，主要通過“云端”的方式為客戶提供計(jì)算資源，并且可以自主進(jìn)行計(jì)算的執(zhí)行過程，其客戶端可以采取主程序界面或者瀏覽器進(jìn)行服務(wù)請(qǐng)求或者提交計(jì)算任務(wù)，在實(shí)際架構(gòu)中，不必考慮如何調(diào)度、計(jì)算資源以及構(gòu)建計(jì)算模式框架等問題。云計(jì)算的變革為人民生活帶來了極大改變，推動(dòng)了各行各業(yè)的繁榮發(fā)展[1]。開展云計(jì)算研究工作是非常具有時(shí)代意義的。

2 相關(guān)技術(shù)

2.1 Hadoop

Hadoop技術(shù)也叫開源云計(jì)算平臺(tái)，主要是基于互聯(lián)網(wǎng)的開源的、分布式計(jì)算平臺(tái)，其內(nèi)部由諸多元素組成，核心部分有兩種：HDFS和Map Reduce。HDFS主要功能面向具有大量數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用平臺(tái)，是一種可拓展的分布式文件系統(tǒng)，HDFS適應(yīng)力較強(qiáng)，能夠在廉價(jià)的計(jì)算機(jī)設(shè)備上進(jìn)行運(yùn)行工作，具備非常強(qiáng)大的容錯(cuò)性，極大地提高使用客戶的服務(wù)質(zhì)量。其主要服務(wù)于應(yīng)用程序，為其提供大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問信息。對(duì)于一些外部客戶系統(tǒng)，HDFS與傳統(tǒng)的分級(jí)文件系統(tǒng)類似，都可以進(jìn)行創(chuàng)建、重新命名、刪除等操作。HDFS主要由一個(gè)元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)作為主體，再加上一些數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)共同組成。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中，主服務(wù)器為NameNode，主要功能是實(shí)現(xiàn)客戶端或者瀏覽器對(duì)文件系統(tǒng)的訪問以及對(duì)文件系統(tǒng)的命名進(jìn)行管理[2]。存儲(chǔ)于HDFS之上的文件會(huì)被劃分為若干Block，會(huì)被復(fù)制，之后傳輸?shù)讲煌臄?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中，由DataNode對(duì)所劃分的Block進(jìn)行存儲(chǔ)管理，并且為其提高定位服務(wù)。

2.2 VMware Vsphere

VMware Vsphere是計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域最為安全可靠的虛擬化平臺(tái)。主要是將操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序從底層硬件中剝離出來，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)IT操作的簡(jiǎn)化。X86虛擬化技術(shù)是把原計(jì)劃安裝在計(jì)算機(jī)硬件上的操作系統(tǒng)進(jìn)行替換，轉(zhuǎn)換為虛擬機(jī)，也就是說把物理計(jì)算資源抽象為邏輯資源，從而實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行多種操作系統(tǒng)的目的，并且實(shí)際效果與之間安裝的效果沒有太大區(qū)分。基于此，可以將一臺(tái)計(jì)算設(shè)備轉(zhuǎn)化為多臺(tái)并且互相隔離的虛擬設(shè)備，也哭將多臺(tái)設(shè)備轉(zhuǎn)化為一臺(tái)計(jì)算設(shè)備使用。結(jié)合虛擬化技術(shù)，將設(shè)備的內(nèi)存、CPU、硬盤等硬件轉(zhuǎn)化為可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，結(jié)合使用客戶的實(shí)際需求合理分配，極大提高資源利用率。較為常用的虛擬化軟件包括：SolarisZone、CireixXen、RedhatKVM以及VMware等，在這些虛擬化技術(shù)中，VMware是為可靠的虛擬化平臺(tái)，具有非常高的市場(chǎng)份額，并且存在多種免費(fèi)版本[3]。

2.3 桌面虛擬帶寬優(yōu)

開展實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作最為關(guān)鍵的是保障用戶體驗(yàn)感。使用客戶通過虛擬化桌面，虛擬化平臺(tái)的使用性能與體驗(yàn)感存在直接影響關(guān)系。而實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作的效果如何取決于桌面虛擬化帶寬問題，怎樣優(yōu)化虛擬化桌面帶寬是本次實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)，對(duì)保證用戶體驗(yàn)有著深遠(yuǎn)的意義。主要措施包括兩點(diǎn)：分層存儲(chǔ)優(yōu)化和FAST Cache優(yōu)化。分層存儲(chǔ)主要指的是把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的層級(jí)介質(zhì)中，并且針對(duì)不同的層級(jí)充分對(duì)有差別的介質(zhì)進(jìn)行資源利用?？偟膩碇v，把信息經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在性能較高的1/O之上，一些不重要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在普通的驅(qū)動(dòng)器之上。FAST Ccche主要用于提高存儲(chǔ)性能，由EMC所開發(fā)，基于閃存驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)DRAM擴(kuò)展，進(jìn)而實(shí)驗(yàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)全面優(yōu)化?？傮w來說，就是在原來的基礎(chǔ)上增加閃存驅(qū)動(dòng)器，將其中兩塊作為鏡像，構(gòu)成FAST Cache。結(jié)合這兩種方式，都可以有效的改善虛擬化桌面帶寬的問題，提高整體桌面的性能以及穩(wěn)定性。

3 框架設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)框架

在私有云計(jì)算模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化建設(shè)工作，通過強(qiáng)大的虛擬化技術(shù)可以有效地改善傳統(tǒng)計(jì)算模式下的問題，實(shí)現(xiàn)虛擬化平臺(tái)多層次、穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)服務(wù)[4]。本次設(shè)計(jì)基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室的所有設(shè)備以及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)情況均實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行，并且處于中心的實(shí)驗(yàn)室保持獨(dú)立狀態(tài)，其運(yùn)行雖然基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，但是并為形成完善的局域網(wǎng)狀態(tài)，所以在實(shí)際運(yùn)行過程中，對(duì)于一些數(shù)據(jù)信息無法實(shí)現(xiàn)資源有效利用和共享分析。

在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化建設(shè)的目標(biāo)，必須考慮匯聚、核心以及接入這三點(diǎn)，每一層次都具備不同的功能，將不同層次的終端數(shù)據(jù)整合匯聚到中心實(shí)驗(yàn)室，并且中心實(shí)驗(yàn)室會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)終端實(shí)施管理，一般在接入層進(jìn)行管理操作，匯聚層的主要功能為幫助中心試驗(yàn)室對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行限制，進(jìn)而保障數(shù)據(jù)的安全可靠。核心層主要功能為數(shù)據(jù)的傳輸以及虛擬化平臺(tái)業(yè)務(wù)訪問。

3.2 服務(wù)器虛擬化設(shè)計(jì)

虛擬化技術(shù)主要以私有云計(jì)算作為基礎(chǔ)開展工作，此項(xiàng)工作的目的在于把多種虛擬化技術(shù)整合聚集到一起，在服務(wù)器上進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，從而提高服務(wù)質(zhì)量，滿足多元化業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)，保障面對(duì)不同的服務(wù)器需求都可以實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。除此之外，結(jié)合虛擬化技術(shù)，可以對(duì)服務(wù)器管理流程進(jìn)行簡(jiǎn)化，有效的緩解資源浪費(fèi)情況[5]。在實(shí)際工作中，能夠提高技術(shù)便利，將系統(tǒng)和物理硬件實(shí)現(xiàn)分理化處理，可提高運(yùn)行效率，保障不同操作的系統(tǒng)都可以在同一個(gè)虛擬服務(wù)器之上運(yùn)行，并且運(yùn)行效果與實(shí)際并無太大差別，通過最少的硬件投入獲取最大的效果，大大地節(jié)約了運(yùn)行成本。

3.3 桌面虛擬化設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)需要建立在私有云計(jì)算模式的基礎(chǔ)之上，其主要架構(gòu)由DNS域名和Web系統(tǒng)共同組成。再設(shè)計(jì)過程中，為了保證系統(tǒng)在運(yùn)行中的可靠性與安全性，需要結(jié)合高安全亢余架構(gòu)模式，保障其穩(wěn)定性，將其架構(gòu)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮，從而實(shí)現(xiàn)虛擬化桌面設(shè)計(jì)。具體架構(gòu)包括：兩臺(tái)存儲(chǔ)交換網(wǎng)絡(luò)為萬兆的SAN交換機(jī);選擇三臺(tái)四路/256GB機(jī)架式服務(wù)器進(jìn)行虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)搭建;選擇兩臺(tái)堆疊萬兆以太網(wǎng)交換機(jī);選擇光纖存儲(chǔ)作為數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合業(yè)務(wù)網(wǎng)、存儲(chǔ)網(wǎng)以及管理網(wǎng)分離原則，并且保障交換機(jī)與服務(wù)器互相連接，在交換機(jī)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)亢余配置工作。開展此項(xiàng)工作需要大量網(wǎng)絡(luò)帶寬作為支撐，所以需要對(duì)所有的機(jī)架式服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)卡配置，選擇六塊千兆網(wǎng)卡以及兩塊單端口HBA網(wǎng)卡。單端口HBA網(wǎng)卡主要服務(wù)于業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并且與兩臺(tái)萬兆交換機(jī)相互李連接。

總而言之，基于私有云計(jì)算模式構(gòu)建數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，需要保障所使用的實(shí)驗(yàn)區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸管道暢通，并且結(jié)合數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)特點(diǎn)，挑選更為合理的實(shí)驗(yàn)室架構(gòu)方式，滿足時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，搭建新型實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化建設(shè)模式。通過該技術(shù)，能夠保障實(shí)驗(yàn)室的可靠性與穩(wěn)定性，通過對(duì)不同服務(wù)器的整合管理，極大的節(jié)約了資源投入成本。所以，基于私有云計(jì)算模式的實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化建設(shè)工作具有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

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