1.一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法,其特征在于,所述元宇宙实验平台从最底层到最高层分别包括:物理资源层、虚拟资源管理层、持久化层、容器调度与管理层和实验计划与业务管理层,构建方法包括如下步骤:步骤1、创建元宇宙实验室平台:包括设备准备、镜像准备和网络配置;
所述设备准备为准备物理计算资源构成物理资源层,包括服务器、存储设备和网络设施;配置虚拟化软件和虚拟机管理工具构成虚拟资源管理层,对物理资源层进行虚拟化管理;通过持久化层来管理用户数据和实验数据;
所述镜像准备为准备容器调度与管理层,建立镜像库,并配置对应的镜像管理软件和调度工具;
所述网络配置为配置元宇宙实验平台所需的路由器、交换机、防火墙、虚拟局域网VLAN以及虚拟专用网络VPN;
步骤2、创建虚拟实验室的镜像:包括base镜像创建、实验资源镜像创建和用户空间镜像创建;在虚拟实验室的镜像装配完成后启动镜像,生成实验容器;
步骤3、用户登陆元宇宙实验平台,在实验计划与业务管理层通过实验容器开始实验;
步骤1中,所述设备准备具体为:服务器的选择基于x86架构的服务器,包括Intel Xeon系列或AMD EPYC系列;存储设备包括硬盘、固态硬盘或存储阵列;虚拟化软件包括Microsoft Hyper‑V或Kernel‑based Virtual Machine;虚拟机管理工具包括VMware vCenter Server或ProxmoxVE;持久化层选择MySQL数据库;
所述虚拟资源管理层生成的流程如下:
接收从系统转发用户实验请求,分析用户实验所需计算计划task:
遍历当前系统实验计划表,计算出当前平台中各服务器是否可接收该实验请求,算法如下:设当前服务器S所拥有的CPU资源总量为C,内存总量为M,已接收的实验请求列表为TASK;遍历TASK列表,取出所有在时间段内的已接收实验请求TASKi,累加各TASKi的c,m值为TC,Tm;若当前服务器C‑TC>c且M‑Tm>m,则将实验计划task分配到当前服务器S;
所述容器调度与管理层工作流程如下:
根据系统控制流程,获取实验镜像,加载后交付用户使用;
用户完成实验,关闭容器后;启动用户实验数据的更新流程,其流程包括:将容器提交到临时目录;提取容器中最上层的可读写层,将可读写层中的文件、数据提交到用户在平台中的数据空间;查找与比对用户数据空间与提交的新用户数据在内容上是否一致,如果不一致,根据数据内容时间上前后的关系,更新用户空间数据;
步骤2中,所述用户空间镜像创建包括如下步骤:
步骤2.1.1、确定用户所需的数据和文件,包括身份验证所需的文件以及实验过程中生成的数据和文件;
步骤2.1.2、在虚拟实验室系统中创建一个用于存放用户空间数据的目录,确保该目录具有相应的权限,以便用户可以读取和写入其中的文件;
步骤2.1.3、将用于身份验证的文件复制到用户空间目录中;
步骤2.1.4、当用户在实验过程中生成数据和文件时,将这些数据保存到用户空间目录中,当用户实验过程结束或需要保存实验数据时,将用户空间目录打包成一个镜像文件;
步骤2中,在虚拟实验室的镜像装配完成后启动镜像,生成实验容器,包括如下步骤:步骤2.2.1、用户通过身份认证,登录到本系统平台后,选择实验项目,发送启动命令;
步骤2.2.2、平台根据用户指定的实验项目,拉取虚拟实验镜像所需base镜像、实验资源镜像拉取到临时目录;
步骤2.2.3、根据实验用户身份信息,搜索该用户在平台的数据空间,拉取指定实验项目的用户数据文件到临时目录;
步骤2.2.4、所需镜像文件与数据文件准备完成后,使用Union file systems文件系统叠加生成包含用户数据文件的指定实验镜像;
步骤2.2.5、系统执行虚拟资源管理层资源分配计划,获取分配的服务器和实验时间将实验镜像发送到目标服务器,在预定的时间启动镜像,生成实验容器;
步骤3具体包括如下步骤:
步骤3.1、管理虚拟机实例和资源分配:在分配资源时根据当前平台负载和用户需求进行动态调整,并实时监测服务器的CPU、内存、磁盘资源利用率,设备将信息反馈给用户,并根据用户请求和实验需求,动态调整虚拟机实例的资源分配;
步骤3.2、管理虚拟实验室镜像:系统定期检查和更新各种类型的虚拟实验室镜像,包括软件版本和安全补丁,根据最新的技术和用户需求,及时更新镜像中的实验内容和教学资源;
步骤3.3、用户实验请求和监控:在接收用户实验请求时,平台进行身份验证和权限检查,确保合法用户访问和使用平台资源,核验通过后,平台根据用户请求,分配虚拟机资源并加载相应的实验镜像,在实验过程中,平台监控用户操作和资源利用情况,并记录实验数据和结果;
步骤3.4、信息安全管理:系统实施安全管理措施,确保学生管理员和数据的安全性,用户可设定学生管理员的账号和权限,并限制其对平台的操作范围,避免误操作或恶意操作,定期对学生管理员账号进行审核,及时撤销不必要的权限或账号,系统加密存储用户数据和实验结果,并设定访问权限,限制用户对敏感数据的访问和操作;
步骤3.5、实验结束和资源释放:实验完成后,系统自动释放虚拟机资源,并清理实验数据和环境,对用户的实验结果进行评分和反馈,提供学习建议和改进意见。
2.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法,其特征在于,步骤1中,所述镜像库包括Docker或OpenStack Glance。
3.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法,其特征在于,步骤2中,所述base镜像是虚拟实验室运行的系统环境rootfs,所述实验资源镜像包含虚拟实验所需的对应软件资源与数据资源。