胡寅　呂浩勇

摘要：開展云計算實驗，需要配備大量的主機用來搭建云計算平臺。在有限的實驗設(shè)備資源的基礎(chǔ)上，介紹服務(wù)器虛擬化技術(shù)和VMware vSphere技術(shù)，并結(jié)合相關(guān)實驗室實際情況，構(gòu)建云計算實驗平臺，滿足實驗人員開展云計算相關(guān)實驗的需求。使用表明該平臺穩(wěn)定可靠，具有良好的經(jīng)濟性和擴展性，易于管理維護。

關(guān)鍵詞：云計算；VMware Vsphere；服務(wù)器虛擬化；實驗平臺

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）32-7647-03

Abstract： To carry out the experiment of cloud computing， a large number of hosts is needed. In order to carry out these experiments with limited experimental resource， this paper introduces the virtual technology of servers， and according to relative labs actual situation， builds the experimental platform of cloud computing. This platform is stable， reliable， with good economics and scalability. It is convenient for labs managers to maintain and meets the requirements of carrying out the relevant experiments of cloud computing.

Key words： cloud computing； VMware Vsphere； server virtualization； experiment platform

1 概述

云計算是計算模式一次革命，它以“云端”的形式提供計算資源，并完成計算的執(zhí)行過程，而用戶端可以通過瀏覽器或者應(yīng)用程序界面提交計算任務(wù)或者服務(wù)請求，不需要考慮如何構(gòu)建計算架構(gòu)和如何組織、調(diào)度計算資源。[1]云計算必將帶來人們的工作方式和商業(yè)模式的改變。

開展云計算的相關(guān)實驗是一項具有重要意義的研究工作。目前，絕大多數(shù)云計算實驗平臺都是基于開源軟件Hadoop的分布式平臺，其部署模式主要有三種：單機模式、偽分布模式和全分布模式。[2-3]前兩種模式可以在一臺主機上進行部署，而全分布模式部署至少需要4臺主機才能完成的需求，前兩種模式實驗效果較差，不利于掌握云計算的相關(guān)特性，而全分布模式要求大量主機構(gòu)建實驗平臺，實驗成本要求較高。面對高校實驗資源相當(dāng)有限，如何滿足實驗資源的需求成為一個迫切解決的問題。

針對現(xiàn)有實驗單機配置相對較高，通過引入服務(wù)器虛擬化技術(shù)，安裝VMware Vsphere軟件，用戶可按照個性需要，虛擬出多臺服務(wù)器。該虛擬化平臺穩(wěn)定、高效，充分提高實驗設(shè)備利用率，滿足實驗室應(yīng)用的需求，同時，采用虛擬化技術(shù)可以避免云計算實驗平臺配置獨立的物理主機，占地大、耗電量高、系統(tǒng)資源利用率低的問題。

2 相關(guān)技術(shù)

2.1開源云計算平臺（Hadoop）

Hadoop 是開源的、分布式計算平臺，由許多元素構(gòu)成， Hadoop 的核心組成部分有兩個：Map Reduce 和 HDFS。

HDFS是一個面向海量數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的、可擴展的分布式文件系統(tǒng)。HDFS 可以在廉價的計算機設(shè)備上運行，但是它具有強大的容錯能力，為用戶提供了性能較高的服務(wù)。[4]

HDFS（Hadoop Distributed File System）是Hadoop的分布式文件系統(tǒng)，可以為應(yīng)用程序提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問和海量數(shù)據(jù)存儲。對外部客戶系統(tǒng)而言，HDFS 就像是一個傳統(tǒng)的分級文件系統(tǒng)。和一般文件系統(tǒng)一樣，可以對它進行創(chuàng)建、刪除或重命名文件，等等。HDFS由一個元數(shù)據(jù)節(jié)點（NameNode）和若干數(shù)據(jù)節(jié)點（DataNode）組成。 中，NameNode作為主服務(wù)器，管理文件系統(tǒng)的命名空間和客戶端對文件系統(tǒng)的訪問操作；存儲在 HDFS 中的文件被分成若干個 Block，這些塊被復(fù)制到系統(tǒng)中的不同數(shù)據(jù)節(jié)點（DataNode）中，DataNode管理和存儲這些塊Block，提供定位塊Block的服務(wù)，定時向NameNode發(fā)送其存儲的Block列表。塊的大小和復(fù)制的塊數(shù)量在新建文件時可由 Client決定，默認(rèn)值為 64MB。[5-6]HDFS體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 基于 VMware Vsphere的云計算實驗平臺

通常，實驗室計算機人均數(shù)是有限的，面向云計算的實驗平臺已經(jīng)不能局限與一臺計算機就能順利的完成云計算實驗，并取得較好的實驗效果。由上述介紹可知，一般的云計算實驗通常至少需要4臺計算機，而實驗室很難達到計算機人均數(shù)4臺的標(biāo)準(zhǔn)。采用VMware Vsphere ESX虛擬化云計算平臺可有效利用現(xiàn)有實驗設(shè)備，達到實驗要求效果。下面就云計算實驗平臺的服務(wù)器的選擇，VMware Vshpere 的獲取、安裝和使用。

3.1 云計算實驗平臺的服務(wù)器的選擇

虛擬化的物理服務(wù)器云計算實驗平臺的基礎(chǔ)，要求其對滿足 VMware Vsphere ESX硬件兼容性，支持 64位計算，且價格合理 。因此，可選擇聯(lián)想啟天M系列臺式機。硬件兼容性可在VMware官方網(wǎng)站（www.vmware.com.cn）查詢?；九渲萌绫?所示。

3.2 VMware Vsphere 的獲取、安裝和使用

VMware Vsphere[12]當(dāng)前有4.0和5.0兩個版本，云實驗平臺采用VMware Vsphere 4.0，VMware官方網(wǎng)站提供免費使用版，只需通過郵箱注冊賬號后，便可下載，刻錄成光盤使用。VMware Vsphere 4.0安裝非常方便，只需光盤引導(dǎo)后，按步驟依次選擇。

整個系統(tǒng)平臺的部署可參照圖3基于VMware Vsphere的應(yīng)用平臺架構(gòu)，對于有40臺計算機（配置如表1要求）的實驗室，可選擇20臺做虛擬化服務(wù)器，另外20臺安裝Windows 操作系統(tǒng)作為管理機，在管理機使用瀏覽器訪問虛擬化服務(wù)器，可以下載并安裝VMware Vsphere Client可以管理虛擬化服務(wù)器，使用該客戶端，可以為創(chuàng)建和刪除虛擬機，為虛擬機安裝和維護操作系統(tǒng)。

在該云計算實驗平臺上，一臺虛擬服務(wù)器可以構(gòu)造出4-6臺虛擬主機，目前，已開展Hadoop德安裝和配置，MapReduce編程，Hbase的安裝和使用等一系列云計算機出實驗。

4 結(jié)論

通過基于VMware Vshpere 的構(gòu)建云計算實 驗平臺，重新分配虛擬服務(wù)器的計算機資源，提高了實驗室計算機的利用率，節(jié)約了經(jīng)濟成本。系統(tǒng)的擴展性好，用戶可在設(shè)備允許的范圍內(nèi)，按需創(chuàng)建虛擬主機。對各虛擬主機的維護簡便，只需在VMware Vsphere Client管理端進行即可。

參考文獻：

[1] 張健. 云計算概念和概念解析[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)，2009，6（1）：15-18.

[2] 高新成，王莉利.基于Hadoop的校園云存儲系統(tǒng)的研究[J].陜西理工學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，28（4）：30.

[3] 袁玉，崔超遠，烏云，等.單機下 Hadoop小文件處理性能分析[J].計算機工程與應(yīng)用，2013，49（3）：57.

[4] 陳全，鄧倩妮. 云計算及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 計算機應(yīng)用，2009，29（9）：2562-2564.

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[9] 黃山，王波濤，王國仁，等.MapReduce優(yōu)化技術(shù)綜述[J].計算機科學(xué)與探索， 2013，7（10）：865-885.

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VMware Vsphere[12]當(dāng)前有4.0和5.0兩個版本，云實驗平臺采用VMware Vsphere 4.0，VMware官方網(wǎng)站提供免費使用版，只需通過郵箱注冊賬號后，便可下載，刻錄成光盤使用。VMware Vsphere 4.0安裝非常方便，只需光盤引導(dǎo)后，按步驟依次選擇。

整個系統(tǒng)平臺的部署可參照圖3基于VMware Vsphere的應(yīng)用平臺架構(gòu)，對于有40臺計算機（配置如表1要求）的實驗室，可選擇20臺做虛擬化服務(wù)器，另外20臺安裝Windows 操作系統(tǒng)作為管理機，在管理機使用瀏覽器訪問虛擬化服務(wù)器，可以下載并安裝VMware Vsphere Client可以管理虛擬化服務(wù)器，使用該客戶端，可以為創(chuàng)建和刪除虛擬機，為虛擬機安裝和維護操作系統(tǒng)。

在該云計算實驗平臺上，一臺虛擬服務(wù)器可以構(gòu)造出4-6臺虛擬主機，目前，已開展Hadoop德安裝和配置，MapReduce編程，Hbase的安裝和使用等一系列云計算機出實驗。

4 結(jié)論

通過基于VMware Vshpere 的構(gòu)建云計算實 驗平臺，重新分配虛擬服務(wù)器的計算機資源，提高了實驗室計算機的利用率，節(jié)約了經(jīng)濟成本。系統(tǒng)的擴展性好，用戶可在設(shè)備允許的范圍內(nèi)，按需創(chuàng)建虛擬主機。對各虛擬主機的維護簡便，只需在VMware Vsphere Client管理端進行即可。

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VMware Vsphere[12]當(dāng)前有4.0和5.0兩個版本，云實驗平臺采用VMware Vsphere 4.0，VMware官方網(wǎng)站提供免費使用版，只需通過郵箱注冊賬號后，便可下載，刻錄成光盤使用。VMware Vsphere 4.0安裝非常方便，只需光盤引導(dǎo)后，按步驟依次選擇。

整個系統(tǒng)平臺的部署可參照圖3基于VMware Vsphere的應(yīng)用平臺架構(gòu)，對于有40臺計算機（配置如表1要求）的實驗室，可選擇20臺做虛擬化服務(wù)器，另外20臺安裝Windows 操作系統(tǒng)作為管理機，在管理機使用瀏覽器訪問虛擬化服務(wù)器，可以下載并安裝VMware Vsphere Client可以管理虛擬化服務(wù)器，使用該客戶端，可以為創(chuàng)建和刪除虛擬機，為虛擬機安裝和維護操作系統(tǒng)。

在該云計算實驗平臺上，一臺虛擬服務(wù)器可以構(gòu)造出4-6臺虛擬主機，目前，已開展Hadoop德安裝和配置，MapReduce編程，Hbase的安裝和使用等一系列云計算機出實驗。

4 結(jié)論

通過基于VMware Vshpere 的構(gòu)建云計算實 驗平臺，重新分配虛擬服務(wù)器的計算機資源，提高了實驗室計算機的利用率，節(jié)約了經(jīng)濟成本。系統(tǒng)的擴展性好，用戶可在設(shè)備允許的范圍內(nèi)，按需創(chuàng)建虛擬主機。對各虛擬主機的維護簡便，只需在VMware Vsphere Client管理端進行即可。

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