面向云计算的校园网虚拟化技术研究与应用

摘要

现今高职院校的校园网基本实现了教学区、办公区、实训实验区、生活服务区等范围的覆盖;校园网中数通设备和服务器等资源，为学院师生教学、管理、实训、科研、学习、生活等方面提供了有力的保障。但是，随着学院规模的扩大和传统网络技术架构的制约，一方面学院要为各部门不断投入昂贵的服务器等硬件设备;另一方面各部门信息共享度低，容易形成信息孤岛;还有各部门服务器等资源利用率低。因而，出现了校园网络管理难度大、效率低、成本高等问题。
　　虚拟化借助相关软件通过对底层硬件设备进行隔离及模拟和抽象化处理，产生独立功能的虚拟机(VM)。虚拟化技术是云计算基础设施即服务(IaaS)构建的基础和核心技术;解决了传统校园网以上弊端。
　　本文通过对高职校园网的现状调查，针对校园网存在的问题进行分析，对校园网虚拟化技术深入研究，对现有校园网采用虚拟化技术向云计算基础设施即服务(IaaS)方向过渡升级。选用了H3C CAS云计算虚拟化管理平台的产品，实现了一所高职校园网计算虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化平台的搭建、部署、管理等项目建设。本文的主要工作如下:
　　笔者主持了某高职院校进行的“基于云计算校园网虚拟化平台(IaaS)”建设项目，探讨了校园网中云计算及虚拟化关键技术，完成了高职校园网虚拟化平台规划、搭建及虚拟化资源部署和管理工作。通过云管理平台，对虚拟机创建、修改、模板、克隆、迁移等操作，完成了新增6台服务器计算资源虚拟化部署，使服务器利用率提高到70％以上，成本降低50％;VSwitch创建和交换机IRF2配置，完成了新增2台云核心交换机和6台云接入交换机网络资源虚拟化部署，使网络管理更简易;共享存储和共享文件系统创建，完成了新增3台容量72TB存储设备IP SAN结构存储资源虚拟化部署，使磁盘利用率得到提升。采用EVB技术实施，完成对VM流量和边缘管理。通过对云管理平台中的组织和管理员、用户的创建，完成对云服务资源的分配等管理。开展了云管理平台虚拟化资源监测和虚拟机高可用性测试工作。
　　本文完成的面向云计算校园网虚拟化部署与应用。通过对基础设施虚拟化平台的云部署，有效的解决了服务器等设备利用率低、信息孤岛等问题，降低设备运行和管理成本，提高校园网设备运行的可靠性和灵活性，让校园网更加智能和易用，对高职院校实现教育信息化具有十分重要意义。

目录

声明

摘要

图索引

表索引

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 虚拟化技术发展与现状

1．2．1 虚拟化的定义

1．2．2 虚拟化的发展历史

1．3 本文的主要工作和组织结构

1．3．1 本文的主要工作

1．3．2 本文的组织结构

第2章 校园网云计算及虚拟化技术分析

2．1 云计算相关知识

2．1．1 云计算的发展

2．1．2 云计算定义

2．1．3 云计算的基本特点

2．1．4 云计算服务模型

2．1．5 云计算是校园网发展的趋势

2．2 云计算体系构架

2．3 计算虚拟化技术

2．3．1 计算虚拟化的体系结构

2．3．2 VM虚拟主机

2．3．3 VMM虚拟机监控器技术

2．4 网络虚拟化技术

2．4．1 校园网络虚拟化技术

2．4．2 IRF2智能弹性架构技术

2．4．3 交换机EVB(边缘虚拟桥接)技术

2．5 存储虚拟化技术

2．5．1 IP SAN网络体系结构

2．5．2 iSCSI技术

2．6 云计算管理平台技术

2．7 本章小结

第3章 校园网虚拟化需求分析

3．1 高职院校校园网现状

3．2 校园网虚拟化需求分析

3．2．1 高职院校校园网存在的问题

3．2．2 校园网虚拟化建设的必要性

3．2．3 校园网虚拟化平台所需设备

3．3 校园网虚拟化平台建设的目标及效果

3．4 本章小结

第4章 校园网虚拟化平台设计与搭建

4．1 校园网虚拟化平台整体架构设计

4．2 校园网虚拟化平台结构设计

4．3 校园网虚拟化平台规划

4．3．1 网络规划

4．3．2 存储规划

4．3．3 主机池、集群、主机和共享文件系统规划

4．3．4 虚拟机规划

4．3．5 云服务规划

4．4 校园网虚拟化平台搭建

4．4．1 Flex server服务器iLo配置

4．4．2 配置服务器本地磁盘RAID

4．4．3 校园网CAS云平台实施

4．5 小结

第5章 校园网虚拟化资源部署

5．1 计算虚拟化资源部署

5．2 网络虚拟化资源部署

5．2．1 IRF2技术在校园网中部署

5．2．2 校园云平台网络虚拟化配置

5．2．3 虚拟网卡聚合技术实现

5．3 存储虚拟化资源部署

5．3．1 SAN存储在校园网部署

5．3．2 校园云平台共享存储配置

5．3．3 存储虚拟化技术优势

5．4 小结

第6章 校园网虚拟化资源管理

6．1 虚拟机管理

6．1．1 虚拟机创建管理

6．1．2 CAS TOOL工具安装

6．1．3 虚拟机修改Virtio类型硬盘和网卡

6．1．4 虚拟机模板、克隆、迁移、快照等管理

6．2 iMC智能管理中心

6．3 EVB实现VM流量与边缘管理

6．3．1 EVB交换机端技术实现

6．3．2 iMC智能管理中心技术实现

6．3．3 EVB在CAS中的技术实现

6．4 校园网云服务管理

6．5 虚拟化资源测试

6．5．1 全面的资源性能状态监测

6．5．2 高可用性测试

6．5．3 计算虚拟化的优势

6．6 小结

第7章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文与研究成果