[发明专利]基于虚拟化与嵌入式平台的网络综合实训平台

说明书

技术领域

本发明设计由虚拟化技术、ARM嵌入式平台、嵌入式Linux等所实现，覆盖包括网络命令类，协议分析类，网络服务类，网络安全类，网络编程类实验的一种面向高等/高职院校计算机及计算机相关专业开发的Genisys综合网络实训系统。

背景技术

(1)虚拟化技术

虚拟化技术是指计算机元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。本质上，虚拟化就是由位于下层的软件模块，通过上一层软件模块提供一个与它原先所期待的运行环境完全一致的接口方法，抽象出一个虚拟的软件或硬件接口，使得上层软件可以直接运行在虚拟环境上。

操作系统很多情况下是通过虚拟机监视器VMM(Virtual Machine Monitor)来与硬件进行通信，由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。在纯软件虚拟化解决方案中，VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位置，而操作系统的位置是传统意义上应用程序所处的位置。

虚拟机是对真实计算机环境的抽象和模拟，虚拟机监视器VMM(Virtual Machine Monitor)需要为每个虚拟机分配一套数据结构来管理它们状态，包括虚拟处理器的全套寄存器，物理内存的使用情况，虚拟设备的状态等等。VMM调度虚拟机时，将其部分状态恢复到主机系统中。主机处理器直接运行Guest OS的机器指令，由于Guest OS运行在低特权级别，当访问主机系统的特权状态时，权限不足导致主机处理器产生异常，将运行权交给VMM。此外，外部中断也会导致VMM运行。VMM可能需要先将该虚拟机的当前状态写回到状态数据结构中，分析虚拟机被挂起的原因，然后代表Guest OS执行相应的特权操作。最后，VMM将运行权交还给Guest OS，Guest OS从上次被中断的地方继续执行，或处理VMM“塞”入的虚拟中断和异常。

(2)ARM嵌入式平台

ARM处理器是一种16位/32位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微处理器。嵌入式系统最明显的优势是可嵌入到任何微型或小型仪器设备中。ARM应用软件的开发工具根据功能的不同，分别有编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、嵌入式实时操作系统、库函数、评估板、JTAG仿真器等。

(3)嵌入式Linux

嵌入式Linux是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统。它被广泛应用在移动电话、个人数字助理、媒体播放器、消费性电子产品以及航空航天等领域中。嵌入式Linux就是利用自身的许多优点，把它应用到嵌入式系统里。它的优点是：版权免费，性能优异，软件移植容易，代码开放，有许多应用软件支持，应用产品开发周期短，新产品上市速度，有较好的实时性、稳定性、安全性，并且适用于多种CPU和多种硬件平台，是一个跨平台的系统。

发明内容

本发明是一种基于虚拟化技术、ARM嵌入式平台和嵌入式Linux系统实现的，一种面向高等/高职院校计算机及计算机相关专业开发的Genisys综合网络实训系统。

传统的网络实训系统使用大量的网络设备，利用率低，品牌差异大；所需成本高，机器数量少，不能满足大量学生要求，大部分学生未能实际操作，仅仅“拷贝”实验报告交差；不能很好地理解协议原理本身，不能很好的观察实验交互过程。为了解决这个问题，我们研发了一套基于虚拟化技术、ARM嵌入式平台和嵌入式Linux系统实现的网络实训系统。

系统需要先在实验机上从服务器上下载PCTerminal安装程序并安装，确认与ServerBox之间的串口线与网线连接正确。学生启动ServerBox，运行PCTerminal程序，认证身份，进入系统，选择实验，按照实验指导进行实验，同时，学生还可以向服务器上传实验报告，也可以点击PCTerminal中的考试模块，进入到考试部分，参见模拟考试。教师可以访问E3 ePracticor服务器中心，检查每个学生的实验报告和考试成绩。

如图说明

图1是表示产品部署图。

图2是表示组合方式一。

图3是表示组合方式二。

图4是表示组合方式三。

图5是表示PCTerminal主界面图。

图6是表示ServerBox主界面图。

下面参照附图对本发明的实施方法进行说明：

1、等价网络拓扑

利用上述等价网络拓扑所实现的实训系统，可以用于管理实验系统，并完成部分实验。利用这些硬件，还可以自由的组成多种网络拓扑结构。