虛擬化技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

何靜

摘 要 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房作為學(xué)生上機(jī)實(shí)踐的公共機(jī)房，承擔(dān)著高校計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué)、實(shí)踐及相關(guān)考試、培訓(xùn)等任務(wù)。隨著高校快速的發(fā)展，傳統(tǒng)的高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中存在的成本、資源利用及管理方面的問題尤為突出。本文討論運(yùn)用虛擬化技術(shù)解決實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本高、資源利用率低、管理困難等問題，讓實(shí)驗(yàn)室更好地為師生服務(wù)。

關(guān)鍵詞 虛擬化技術(shù) 計(jì)算機(jī) 實(shí)驗(yàn)室管理

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

高校計(jì)算機(jī)類課程實(shí)驗(yàn)與課堂教學(xué)相輔相成，是十分重要的動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境不同于課堂教學(xué)，一般是學(xué)生一人一機(jī)，而配置的計(jì)算機(jī)要滿足多門課程的軟、硬件環(huán)境要求，存在計(jì)算機(jī)資源有限、上機(jī)需求多樣化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理難度大、維護(hù)成本大等問題。

1高校機(jī)房現(xiàn)狀分析

目前，高校計(jì)算機(jī)類課程實(shí)驗(yàn)室存在以下問題：

（1）建設(shè)成本高、利用率低。實(shí)驗(yàn)室采購的都是比較先進(jìn)的、主流的配置，因此，整體實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本較高。而由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展快，造成有些設(shè)備無法滿足當(dāng)前軟、硬件環(huán)境的要求被閑置，使用率不高。

（2）管理問題較多。高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室要滿足各專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求，由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境的多樣性使得實(shí)驗(yàn)室對(duì)設(shè)備的維護(hù)和管理提出巨大的挑戰(zhàn)。一般，實(shí)驗(yàn)室的每臺(tái)學(xué)生機(jī)上都預(yù)裝了幾個(gè)操作系統(tǒng)以適應(yīng)不同課程對(duì)系統(tǒng)的需求，同一學(xué)生機(jī)上安裝多個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)軟件，這往往導(dǎo)致軟件沖突，系統(tǒng)反應(yīng)緩慢。

（3）學(xué)生機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)受限制。高校計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室為了保護(hù)計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性和安全性，一般都采取安裝硬件保護(hù)卡或還原軟件的辦法對(duì)用戶使用后的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行還原，以保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不受病毒的侵害或人為破壞。這使得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻無法長時(shí)間保存在學(xué)生機(jī)上，破壞了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性，影響了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。

2虛擬化技術(shù)

虛擬化是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，是一個(gè)為了簡化管理、優(yōu)化資源的解決方案。這種把有限的固定的資源根據(jù)不同的需求進(jìn)行重新規(guī)劃以達(dá)到最大利用率的技術(shù)就是虛擬化技術(shù)。虛擬化技術(shù)是將各種計(jì)算和存儲(chǔ)資源充分整合和高效利用的關(guān)鍵技術(shù)。

（1）桌面虛擬化技術(shù)是一種基于服務(wù)器的計(jì)算機(jī)模型，并且借用了傳統(tǒng)的瘦客服端模型，讓管理員和用戶能夠同時(shí)獲得兩種方式的優(yōu)點(diǎn)：將所有桌面虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行托管并進(jìn)行統(tǒng)一管理；同時(shí)用戶能夠獲得完整PC機(jī)的使用體驗(yàn)。

（2）服務(wù)器虛擬化技術(shù)是將系統(tǒng)虛擬化技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器上，將一個(gè)服務(wù)器虛擬成若干個(gè)服務(wù)器使用。它能幫助降低成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。消除設(shè)備大批量投入，減少運(yùn)營成本、提高利用率；快速劃分服務(wù)器資源等。

3虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)為高校計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的傳統(tǒng)問題帶來了有效的解決方案。虛擬化技術(shù)采用在服務(wù)器集群中為每個(gè)用戶生成其專用的桌面環(huán)境，用戶使用精簡的瘦客戶機(jī)端通過網(wǎng)絡(luò)訪問桌面環(huán)境，進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，將各種在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)部署方式下需要的個(gè)人電腦所完成的運(yùn)算及存儲(chǔ)交付給性能強(qiáng)大的服務(wù)器集群處理，運(yùn)算結(jié)果最后在瘦客戶機(jī)端顯示出來。這里的桌面環(huán)境在實(shí)際上包括詳細(xì)的軟、硬件資源，而且界面上和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)桌面幾乎沒有分別，用戶能夠在不用接受任何培訓(xùn)的情況下迅速適應(yīng)。

利用虛擬化技術(shù)，我們可以做到：

（1）我們只需要為每個(gè)需求點(diǎn)配備具有足夠處理輸入和顯示功能的終端設(shè)備，與傳統(tǒng)機(jī)房建設(shè)相比大大減少了在學(xué)生機(jī)硬件設(shè)備方面的投入。

（2）利用虛擬桌面技術(shù)，為每門課程的實(shí)驗(yàn)需要定制不同的桌面環(huán)境，能夠適應(yīng)各種教學(xué)需求，做到按需定制。也就意味著不必再為不同的專業(yè)設(shè)置不用的機(jī)房或?qū)嶒?yàn)室，也不必為不斷更新的教學(xué)內(nèi)容重建機(jī)房或?qū)嶒?yàn)室，這樣可以在很大程度上減少高校計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的持續(xù)投入。

（3）利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，管理員可以很方便地對(duì)任意選定的桌面進(jìn)行管理維護(hù)，能夠通過管理服務(wù)器完成對(duì)實(shí)驗(yàn)室多臺(tái)終端進(jìn)行補(bǔ)丁的安裝、軟件的控制與維護(hù)等，降低了日常管理及維護(hù)的成本。

（4）虛擬化技術(shù)的使用，使瘦客戶機(jī)終端比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)體積更精簡、功耗更低等。

（5）采用虛擬化技術(shù)，可以根據(jù)每個(gè)用戶的需求分配計(jì)算機(jī)資源，避免了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室中高性能設(shè)備資源閑置造成的資源浪費(fèi)。

（6）虛擬化技術(shù)的使用能提高實(shí)驗(yàn)室安全性能。由于所有的運(yùn)算和存儲(chǔ)實(shí)際上是在服務(wù)器集群端完成的，所以終端設(shè)備不會(huì)再受到病毒感染的威脅；另一方面是桌面環(huán)境和服務(wù)器集群之間只執(zhí)行單一協(xié)議，減少了終端攻擊系統(tǒng)的可能性。

4結(jié)束語

虛擬化技術(shù)將用戶使用與系統(tǒng)管理進(jìn)行了有效的分離。管理員可以集中在服務(wù)器端管理和配置PC環(huán)境和其他終端所需要的軟件，對(duì)數(shù)據(jù)、應(yīng)用和系統(tǒng)進(jìn)行集中管理、維護(hù)和控制，減少了工作量。同時(shí)，對(duì)終端機(jī)設(shè)備要求不高，減少了建設(shè)成本。虛擬化技術(shù)是現(xiàn)代高校計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展趨勢，如何將虛擬化技術(shù)更好地應(yīng)用于高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及信息化教學(xué)方面是我們接下來需要思索的問題。

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