云计算技术在实验室管理的应用 本文关键词：实验室，计算，管理，技术
云计算技术在实验室管理的应用 本文简介：摘要：随着网络技术的发展和各类IT设备运算处理能力的不断提高，虚拟化技术逐渐成熟，云计算技术在高校实验室中的应用不断推进。但是依然存在实验室资源利用率和运行效率底下的问题。基于此，笔者提出了将Docker技术应用在实验室云平台建设中，实践证明，通过应用该技术可有效提高实验室管理的工作效率和管理水平。
云计算技术在实验室管理的应用 本文内容：
摘要：随着网络技术的发展和各类IT设备运算处理能力的不断提高，虚拟化技术逐渐成熟，云计算技术在高校实验室中的应用不断推进。但是依然存在实验室资源利用率和运行效率底下的问题。基于此，笔者提出了将Docker技术应用在实验室云平台建设中，实践证明，通过应用该技术可有效提高实验室管理的工作效率和管理水平。
关键词：云计算；Docker平台；运行效率
Docker是一个开源的应用容器引擎，作为轻量级虚拟化技术的代表，是Linux容器技术的扩展，被认为是虚拟化技术的一次革新[1]。Docker容器技术的虚拟化依托于Linux容器技术[2]，辅以Linux名字空间、Linux控制组、AUFS技术隔离不同的容器。通过Docker容器保持运行环境一致性，能进行持续交付和部署[3]。
1Dokcer平台的技术要点
1.1Docker的定义
Docker是一个为开发人员和测试人员提供的分布式应用环境平台。它在资源分配和利用上的最小单位是Docker容器，可移植性和跨平台性非常强大，且规范了容器技术的应用，更加方便应用。
1.2基于Docker的虚拟化平台特点
Docker是一个开源平台，集合了大量的优秀开发者对其进行不断优化。在基础构架上依托Linux容器技术，以Apache2.0为主要协议。可跨平台运行，相关的应用构建一次，可在各种平台上运行，包括本地服务器和云主机等。Docker通过共享核心服务端系统内核，构建轻量级的应用软件镜像，并加载于应用容器，避免了虚拟化过程中的额外资源消耗。传统的虚拟化平台是在基础软硬件（如服务器/存储设备等）基础上，通过提供虚拟机，实现用户的需求。Docker技术可将系统资源进行抽象处理，将资源管理的目标进一步划分为更小的目标，实现更轻量级的虚拟化，直接在操作系统层面进行虚拟化。Docker不同容器之间共享宿主机操作系统内核，减少了对内存的占用，提升了资源利用率和IO性能，其性能与物理机十分接近。在虚拟化环境下，计算机硬件资源和软件资源是在完全隔离、完全独立的环境下运行，这些资源和应用可以模块化的方式灵活组合。图1为Docker技术与传统虚拟技术的比较。
2实验室云平台建设方案
本校实验室改造中决定采用云计算相关技术，打造实验室云平台。云平台虽然有诸多优点，但也存在着一次性（服务器、网络设备、管理软件）投入较大，对网络和服务器依赖度高等缺点。为控制建设成本，提升平台运行效率，经过前期的调研和技术准备，决定采用基于Docker技术开发和部署的基础平台。整个平台结构如图2所示。在本方案中，部署高性能服务器集群，承担着云平台的控制和计算性能，并通过专有的高带宽网络交换机与应用服务器实现访问。同时对教室及楼层交换机进行升级，实现全千兆网络，保证传输带宽。在各实验室中部署高性价比的终端，该终端有一定的存储和运算能力，在突发情况下能提供简单的授课条件。
3实验室云平台管理功能
3.1系统整体运行情况概览
对云平台整体运行情况以图形/图表的形式进行展示，包括控制服务器运行情况，计算服务器运行情况，CPU核数、内存容量、磁盘数量、网卡个数以及资源的使用情况等。同时对各类资源的占用率进行展示。
3.2虚拟机管理
完成虚拟机的创建，配置虚拟机资源（包括CPU、内存等参数）。根据教学要求调整虚拟机参数，自动启停时间等。同时提供远程管理功能，管理员可随时随地对虚拟机进行操作，如更新应用软件等。可对虚拟机分教室，分组等多种形式进行管理，可快速进行软件系统的灵活调整。
3.3设备及定时管理
可对学生使用Internet，使用外设（如USB设备）进行必要的限制。可制定定时策略，预设进程定时启动、关闭、重启虚拟机。可定期对数据中心业务服务器进行重启，确保各项服务运行正常。
3.4权限管理
支持多管理员，可通过权限控制，将数据中心的管理权限下发到各个下级单位。可根据其岗位定制，可管理的资源池、主机、虚拟机业务范围，不同级别管理员只能看见自己管辖范围内的资源。
3.5支持集群负载均衡
可自动平衡所有服务器主机的资源使用，通过配置集群负载均衡策略，将高负荷服务器上虚拟机业务自动迁移到资源池中其他资源空闲的物理主机上，以保证核心业务的正常运行。
3.6高可用性管理
平台的控制服务器，计算服务器均配置冗余阵列磁盘组。同时通过HA技术，实现控制服务器，计算服务器的主备快速切换，提高系统的可靠性。同时配置高性能的平台网络交换机，并实现双交换机主备。
3.7集中备份平台
专门针对虚拟化环境的业务数据级备份方案，可集中备份所有Windows和Linux虚拟机的业务和数据，并存储到移动介质或异地存储设备。当平台服务器或平台存储发生故障导致数据损坏或丢失时，从备份设备中快速恢复虚拟机业务，保证数据的完整性，避免重新安装操作系统、安装应用，调试数据库，导入数据库数据的过程。
4结语
在浙江经济职业技术学院的实验室规划中，经过前期的深入研究比较，最终采用基于Docker平台的云计算相关技术。充分运用该技术资源利用率高，平台适用性强，扩展性强的特点，最终形成实验室云平台建设方案并付诸实施。运行以来，在教学上师生反映良好，在实验室管理上，整个管理水平上了一个新台阶。
参考文献
[1]汪恺,张功萱,周秀敏.基于容器虚拟化技术研究[J].计算机技术与发展,2015,25(8):138-141.
[2]王鹃,胡威,张雨菡,等.基于Docker的可信容器[J].武汉大学学报(理学版),2017,63(2):102-108.
[3]张功萱,周秀敏.基于容器虚拟化技术研宄[J].计算机技术与发展,2015,25(8):138-141.
作者：崔斌 单位：浙江经济职业技术学院
云计算技术在实验室管理的应用 来源：网络整理
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