[發明專利]一種基于容器的實訓平臺及其實施方法

在審

• 申請號: 201710398321.5
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107967837A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 常興治
• 申請（專利權）人: 常州信息職業技術學院
• 主分類號: G09B19/00
• 分類號: G09B19/00;G09B9/00;G06F9/455;H04L29/08
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙)32246
• 代理人: 趙凱

技術領域

本發明涉及一種計算機領域的教學實訓系統，特別涉及一種可靈活搭建、快速切換鏡像的實訓系統，其主要用于高等學校講授計算機類課程時快讀搭建學生實訓環境使用。

背景技術

當前高校建設學生實訓環境時大量采用KVM、VMWARE等虛擬化技術，這種方式的優點是方便集中部署系統及軟件環境，便于維護管理，同時對客戶端要求不高，便于部署。但這種方案一般對服務器端硬件資源有較高的要求，所有虛擬機都會在服務端占用資源，尤其是內存和IO往往成為限制系統流程運行的瓶頸。在客戶端機房，由于所有用戶集中訪問服務器，如果沒有經過特殊的負載均衡優化，其訪問速度也將是制約整個系統的問題。另外這類虛擬化技術在鏡像切換時往往是分鐘級的，在實際課堂使用過程中這種切換速度無法在課件短短的十分鐘內完成整個實驗室的鏡像切換任務，這也為這類實訓設備的推廣帶來了問題。為解決上述的各類問題，需要對現有的實訓平臺進行改進。

發明內容

本發明的發明目的在于針對現有的實訓平臺對服務器端硬件要求高，訪問速度慢，鏡像切換速度慢的問題，提出一種能夠解決前述問題的基于容器的實訓平臺。

實現本發明的目的技術方案如下：

一種基于容器的實訓平臺，其包括服務器、客戶機、輸入/輸出外設以及組網設備，所述的服務器內置有容器系統、本地容器鏡像倉庫、容器集群管理系統、WEB管理系統以及容器系統運行的操作系統，所述的客戶機內置有容器模塊、容器模塊運行的操作系統以及用于登陸服務器的容器系統的遠程連接工具。

上述方案中，組網設備包括Internet網絡、防火墻3、路由器4和交換機5等設備。

上述方案中，所述的容器系統運行的操作系統為LINUX系統。

上述方案中，所述的遠程連接工具為SSH遠程連接工具或VNC遠程連接工具。

本發明的另一個目的在于提供一種基于容器的實訓平臺的實施方法，其包括以下過程：

1)鏡像準備：在客戶機上通過容器管理軟件登錄服務器，下載適合的容器鏡像，并對容器鏡像進行必要的修改，包括預裝所需軟件、開放重要端口以及修改源地址，將修改結束的容器鏡像上傳至本地容器鏡像倉庫中，并對鏡像與課程的關系進行綁定，然后查詢上傳后鏡像的ID信息，并將鏡像ID信息發送至管理員；

2)鏡像審核：修改結束的容器鏡像上傳結束后通知服務器的管理員容器鏡像變更信息以及變更后的容器鏡像ID信息，管理員根據ID信息對容器鏡像進行必要的審核，包括鏡像的用途、端口、容量以及服務類型，以確認鏡像是否適合加載，審核結束后，如果審核合格，管理員決定在將該容器鏡像文件下載至服務器中；

3)集群調度：根據具體課表初始化每一門課程的起止時間，然后根據課程與教師、容器鏡像的對應關系生成系統鏡像調度權限管理信息，授課時教師通過客戶機登陸服務器的容器系統，申請切換鏡像，容器集群管理系統根據教師的身份信息和課程信息，查詢系統鏡像調度權限管理信息表，根據查詢結果判別教師申請是否為計劃中可行調度申請，如在鏡像調度權限管理信息表中教師申請獲得批準，則進入集群調度過程，并實施鏡像切換，否則教師需要等待到許可時間段再提交集群調度申請才可以獲得批準。

上述方案中，在確定課程發生變更，鏡像需要更換的條件下，啟動鏡像加載流程，首先根據課程對應的鏡像ID信息在服務器中查找對應的鏡像，并檢查當前節點中是否已生成該鏡像對應的容器，然后根據集群調度節點的信息查找節點中的過期容器信息，并根據查詢結果停止部分正在運行的已過期的容器，在過期容器停止后，使用新鏡像生成容器鏡像，并在集群管理節點中注冊當前容器的信息和生命周期信息，然后進行集群調度。

上述方案中，鏡像調度權限管理信息表中記錄了所有當前時刻被允許加載鏡像的課程信息，根據課程與鏡像的對應關系可推導出當前被允許加載的鏡像信息，在鏡像切換過程中判斷哪些容器為過期的容器，過期容器在重要性評估時賦以較低的分值，而非過期容器則賦以較高的分值，在選擇關閉容器時按照從低到高的順序排列各容器的重要性分值，選擇一個閾值關閉所有小于此閾值的容器以釋放系統資源，保障新容器的生成。

上述方案中，對于某些特別重要的容器默認設定為估值上限，在重要性評估時始終排在所有容器的最前列，以此保證這些容器在切換過程中不會被關閉。

上述方案中，集群調度中，在授課過程時，教師根據實際需要申請當前課程所對應的鏡像進行一次或多次切換。