Web前端開發課程群虛擬化實訓平臺構建研究＊

滕吉鵬，王少青

(嘉興南洋職業技術學院，浙江 嘉興 314000)

1 Web開發課程群面臨的實訓困境

Web 開發課程群包括前端開發和后端開發兩類課程。目前涌現了豐富多彩的Web開發技術流派，它們各具特色，共同鑄就了互聯網產業，深刻改變了人們的生活方式。Web 開發課程群覆蓋了Web 開發的主流技術，在實訓環節需充分考慮學生選擇開發工具的自主性和實踐Web 開發項目的靈活性。虛擬化實訓平臺的出現為走出實訓的困境帶來了曙光。

2 虛擬化實訓平臺領域的研究綜述

李翔等人從各自的視角論證了Web 開發課程的教學模式和改革路徑；余雨團隊將云原生技術引入“Web 開發技術”課程；邱丹萍研究了Web 開發的主流框架技術；唐華芳團隊研究了虛擬仿真實訓平臺的評價機制及指標體系；張如凱、余衛華、徐丹、孫育英、馬騫、彭浩等在在各自的專業領域探討了虛擬化仿真實訓平臺的建設與應用。近年來，市場上涌現了華為FusionAccess 桌面云、深信服aDesk 桌面云等云計算平臺，以及3DCAT 實時渲染云平臺、逸景虛擬仿真實驗平臺軟件等成熟的商用虛擬化實訓平臺也如雨后春筍般出現。

3 Web開發課程群介紹

3.1 前端開發

前端開發是創建Web 頁面或App 等前端界面呈現給用戶的過程，通過HTML、CSS、JavaScript 以及衍生出來的各種技術、框架、解決方案等來實現互聯網產品的用戶界面交互。前端開發從網頁制作演變而來，名稱上有很顯著的時代特征。在互聯網的演化進程中，網頁制作是Web 1.0時代的產物，早期網站都是靜態內容，以圖片和文字為主；用戶行為也以瀏覽網站為主。隨著互聯網技術的發展和HTML5、CSS3的應用，現代網頁更加美觀，功能更加強大，交互效果顯著。

Web 前端開發核心技術HTML（超文本標記語言）、CSS（層疊樣式表）、JavaScript（腳本語言），其中HTML 是網頁的結構，CSS 是網頁的外觀表現，JavaScript實現了頁面的行為。此外，Web前端開發技術還包括HTML5、CSS3、Ajax（異步JavaScript 和XML）、SEO（搜索引擎優化）等。

3.2 后端開發

而Web 后端開發負責平臺設計、接口設計和功能實現，主流技術包括PHP（一種通用開源腳本語言）、JSP（Sun 公司主導創建的一種動態網頁技術標準）、ASP.NET（微軟公司推出的新一代腳本語言）等。

3.3 Web開發技術的學習路線

這是一條相對成熟的從前端開發到后端開發的學習路線，現階段比較流行且適合初學者入門學習的前端開發工具有Dreamweaver、Sublime Text、Visual Studio等。

3.4 Web開發框架

Web 框架可以加快Web 開發速度，節約時間。PHP 程序員可選的框架包括CakePHP、CodeIgniter、Zend等，Python 程序員喜歡使用Django 和webpy，Ruby程序員常用RoR。

隨著Web 越來越規范和標準的統一，Web 組件化技術不斷革新，移動端開發不斷升華，一些常見的開源前端框架如表1所示。

表1 常見開源前端框架

4 虛擬實訓平臺支撐技術

4.1 VMware Workstation

VMware Workstation 是一款功能強大的桌面級虛擬機軟件，用戶可在單臺物理計算機上同時運行多個不相同的桌面操作系統，提供了開發、測試和部署新的應用程序的最佳解決方案。VMware Workstation可在一臺實體機上模擬完整的網絡環境，以及可移植性極好的虛擬機（數量和性能視實體機硬件資源而定），在實時快照、拖曳共享文件夾、支持PXE 和虛擬網絡等方面的出色表現使它成為IT 開發人員和系統管理員必不可少的工具。

4.2 VMware vSphere

VMware vSphere 是VMware 服務器集群虛擬化平臺套件的商業名稱，包括有虛擬化、管理和界面層，實現了大規模服務器集群的資源整合和虛擬化管理。它的兩個核心組件是ESXi 服務器和vCenter Server。ESXi是直接部署于物理機之上、用于創建和運行虛擬機和虛擬設備的虛擬化平臺。vCenter Server 是用于集中管理連接于一個網絡中的ESXi 主機群集和池化主機資源的一項服務。

4.3 VNC

VNC（虛擬網絡控制臺）是一款由AT&T 歐洲研究實驗室開發的遠程控制工具軟件，由客戶端應用程序(VNC Viewer)和服務器端應用程序(VNC Server)兩部分組成。VNC Viewer 能通過網絡將完整的窗口界面傳輸到另一臺計算機的屏幕上。Terminal Server、Teamviewer、PCAnywhere、向日葵等軟件均基于VNC 的原理設計實現，并在易用性、連通率和可穿透內網等方面做了優化。VNC 可用于多種平臺的操作系統，這對于網絡管理員是極為重要的，它使網絡管理員可以使用一種工具管理幾乎所有系統；再結合VNC 的簡單、可靠和向后兼容性，使之進化成為最為廣泛使用的遠程控制軟件。

4.4 向日葵Sunlogin

向日葵是一款陽光的遠程控制軟件，可在任何可連入互聯網的地方輕松訪問和控制安裝了向日葵客戶端的設備，且支持電腦、手機或平板等多種控制方式進行遠控，還實現了遠程文件傳輸、遠程攝像頭監控、遠程管理等功能。向日葵積極融入國產信創體系，助力信創生態體系建設，實現了遠程控制技術自主可控，為不同行業的國產系統用戶提供安全穩定的遠程連接；賦能本土企業內部管理，促進高效辦公。

4.5 銀河麒麟桌面操作系統

銀河麒麟桌面操作系統V10 是一款穩定高效、簡單易用、安全創新的新一代圖形化桌面操作系統產品。現已適配國產主流軟硬件產品，同源支持鯤鵬、飛騰、龍芯、海思麒麟、海光、申威、兆芯等國產CPU 和AMD、Intel 平臺，通過內核鎖、功耗管理及頁拷貝、網絡、NVME、VFS 等針對性的深入優化，大幅提升系統的性能和穩定性。軟件商店精選了包括自研應用和第三方商業軟件在內的數千款應用，同時提供Windows、Android 兼容環境；豐富的軟硬件生態，使辦公高效便捷。支持多CPU 平臺的統一軟件升級倉庫、版本在線更新功能，讓產品與時俱進。

銀河麒麟的社區版本優麒麟，是一款免費的開源操作系統。優麒麟 20.04 默認搭載最新Linux 5.4版本內核和全新的UKUI 3.0 桌面環境預覽版，并同時支持x86和ARM64體系結構。除此之外，還將提供一系列貼心的自研插件和豐富的第三方應用，讓用戶在優麒麟上享受愉悅生活，輕松辦公的操作系統體驗。

5 Web前端開發課程群虛擬化實訓平臺構建

5.1 技術路線

⑴Vmware Workstation 16+VNC viewer

如圖1 和表2 所示，三臺物理機分別部署微軟的Windows10、蘋果的MacOS 和國產的麒麟操作系統，每臺物理機上同時部署并運行三臺虛擬機，在每臺虛擬機上部署課程中使用的Web 前端開發工具（事實上，每種操作系統的開發環境部署一次就可以了，將它作為虛擬機模板可以快速生成多臺相同的虛擬機）。

圖1 Vmware Workstation 16+VNC viewer架構圖

虛擬機部署完畢后，可為他們建立快照，然后就可交付給各組學生用于完成課程實訓了，實訓結束后管理員可借助預先建好的快照將虛擬機快速回退到最初的狀態，用于給后來的學習小組完成新的實訓任務。

管理員通過VNC viewer 可以在校園網絡中隨時隨地遠程訪問安裝了VNC Server 的物理機，實現對物理服務器和運行其上的虛擬機的安全訪問和管理。學生小組也可以在接入校園網的各個角落通過VNC viewer安全地訪問已獲得授權的虛擬機桌面，從而協同完成實訓任務。

此外，管理員還可在物理機上部署向日葵Sunlogin，實現隨時隨地通過自己的臺式機、筆記本、平板電腦、手機等各種用戶終端遠程訪問物理機的桌面，對物理機、虛擬機的全面管控，徹底擺脫時間和空間的約束。

⑵Vmware vSphere 6.5+VNC viewer

如圖2 和表2 所示，在三臺物理機上分別部署Vmware vSphere6.5 套件的ESXi 虛擬化操作系統，實現CPU、內存等硬件資源的虛擬化，管理員在自己的筆記本或臺式機上直接部署vCenter Server（后期完成物理機到虛擬機的遷移），或者借助Vmware workstation 構建的虛擬機部署vCenter Server（后期完成虛擬機到虛擬機的遷移），通過vCenter Server 實現硬件資源的池化和統一管理。在vCenter Server 中批量構建九臺虛擬機，分別部署Windows10、Mac OS、Kylin 系統和相應的開發環境，然后將部署了vCenter Server的系統遷移到資源池中。管理員在自己的電腦上安裝一個vCenter client，實現對vCenter Server 的遠程連接，從而遠程管理虛擬化實訓平臺。

圖2 Vmware vSphere 6.5+VNC viewer架構圖

表2 架構圖縮略符號含義對照

5.2 基礎設施資源配置及虛擬機環境部署

三臺物理機可以是高性能臺式計算機，有條件的情況下使用服務器性能表現會更加友好，高性能臺式計算機的參考配置為：Intel Core I7-10400 (8核，16線程)中央處理器；32GB DDR4 2933MHz 內存；512GB 高速固態硬盤；GTX 1050Ti芯片專業圖形卡，如麗臺T600等；集成千兆以太網卡及無線網卡。

接入一臺高性能交換機，參考配置：交換容量336bps/3.36Tbps；包轉發率：51/126Mpps；24千兆電口，4 千兆光口；業務口防雷10 kV；具備支持流量控制功能、支持防止DOS、ARP 攻擊功能、ICMP 防攻擊；支持端口隔離、端口安全等安全特性。

虛擬機的硬件資源分配：2核心4線程CPU；8 GB內存；100GB 硬盤。在每臺虛擬機上分別部署Windows 10 中文專業版、MacOS 11、Ubuntu ukylin或銀海麒麟等操作系統。

6 結束語

虛擬化實訓平臺的構建為Web 前端開發課程群提供了靈活、豐富的實訓環境，可有效提升項目化、沉浸式的教學效果。學生可以利用課余時間自主設計實訓場景和任務，在實踐中感受Web 前端開發的樂趣，輕松展示自己的開發成果。

在虛擬化實訓平臺的使用過程中，也發現了一些需要持續優化、改進的方面。VMware vSphere的部署與維護對于實施者的技術水平和運維水平要求較高，其使用體驗也較大程度地依賴于高性能的硬件資源。技術在發展，教與學相互促進，路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。