服務(wù)器虛擬化在高校計算機實驗室的應用研究

　　該文簡單分析了高校計算機實驗教學中存在的問題，闡述了服務(wù)器虛擬化實驗平臺應用針對服務(wù)器虛擬化在高校計算機實驗室的應用優(yōu)勢展開了深人的研究，結(jié)合本次研究，發(fā)表了一些自己的建議看法，希望可以對服務(wù)器虛擬化在高校計算機實驗室應用有效性的提高起到一定的參考和幫助，更好地完成高校計算機實驗教學，為學生的全面發(fā)展進步打下良好的基礎(chǔ)。

　　《計算機與網(wǎng)絡(luò)》(半月刊)創(chuàng)刊于1975年，由信息產(chǎn)業(yè)部電子無線通信專業(yè)情報網(wǎng)主辦。本刊辦刊宗旨為認真貫徹執(zhí)行國家對科技期刊制定的有關(guān)政策和法規(guī)，堅持本刊的電子技術(shù)類科技期刊屬性，充分發(fā)揮本刊科技信息載體的作用，堅持立足IT業(yè)，以信息網(wǎng)絡(luò)為中心，計算機與通信相結(jié)合;新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應用與市信息相結(jié)合，面向大眾，著眼實用;堅持普及與提高相結(jié)合，報道內(nèi)容既要以普及為主，又要有一定的有技術(shù)含量的論文，以滿足各層次讀者的需要，以提高其社會效益與經(jīng)濟效益。

　　當前高校招生規(guī)模越來越大，學生數(shù)量不斷增多，但是并未得到充足的教學經(jīng)費保證，很多實驗設(shè)備無法滿足實際教學需要。在有效的教學資源情況下，必須要高效、高質(zhì)量完成各類教學計劃。計算機科學與技術(shù)有著非常強的實踐性，為了培養(yǎng)出高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才，必須要對當前計算機學科實驗教學方式展開優(yōu)化和完善，提高在計算機實驗室建設(shè)方面的重視度。當前高校計算機實驗室的建設(shè)還存在一定的問題，結(jié)合多年教學經(jīng)驗，在展開計算機實驗室建設(shè)時，結(jié)合服務(wù)器虛擬化技術(shù)，建立虛擬化實驗教學平臺，既能夠提高計算機實驗室服務(wù)教學水平，同時還能使資金利用效率有顯著的提高，減少在設(shè)備管理和維護方面的花費，本文就此展開了研究分析。

　　1高校計算機實驗教學中存在的問題

　　計算機學科理論與實際之間存在有非常密切的聯(lián)系，實驗教學在整個學科教學中占有十分重要的價值和地位。想要提高計算機教學質(zhì)量，單一的課堂講述教學方式很難起到理想的教學效果，學生理論知識掌握較為局限，必須要與計算機實驗教學方式結(jié)合在一起，學生通過實驗室實際操作，將理論知識應用在實踐操作中，實現(xiàn)對計算機的有效應用，解決遇到的實際問題。

　　當前很多高校計算機實驗室為了提高管理有效性，BIOS設(shè)置有密碼，學生無法進行BIOS設(shè)置方面的練習。在主板上有硬盤保護卡，學生無法進行新軟件的安裝以及使用。控制面板被機房管理軟件屏蔽，學生無法進行系統(tǒng)設(shè)置方面的操作。在展開計算機維護課程教學時，比如說硬盤的分區(qū)、系統(tǒng)重裝、驅(qū)動安裝等，學生無法親自動手實驗，降低了學生動手能力培養(yǎng)有效性。在計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗方面，學生在局域網(wǎng)架設(shè)等方面學習時，需要借助多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計算機，但是很多高校受到教學條件等方面因素限制，在完成理論知識學習后，無法展開相應的實驗操作，很難實現(xiàn)對實際問題的有效解決。

　　在操作系統(tǒng)課程方面，計算機一般會提前安裝有操作系統(tǒng)，配備有硬盤保護卡，學生更多的是進行一些操作系統(tǒng)配置方面操作，沒有足夠的機會對操作系統(tǒng)進行調(diào)試和安裝，尤其在一些網(wǎng)絡(luò)操作級別較高系統(tǒng)方面，必須要有特殊硬件設(shè)備才能有效運行，但是因為價格昂貴，很難配備齊全。

　　2服務(wù)器虛擬化技術(shù)

　　服務(wù)器虛擬化主要是指一臺物理服務(wù)器虛擬出多個服務(wù)器，虛擬出的服務(wù)業(yè)也稱為虛擬機，不同虛擬機有獨立的CPU和內(nèi)存，不同虛擬機之間相互獨立，彼此互不干擾和影響。比如說計算機實驗室配備有60個計算機，必須要匹配有60個物理服務(wù)器，每個服務(wù)器上面都需要進行應用的安裝，服務(wù)器虛擬化技術(shù)應用之后，只需要在虛擬服務(wù)器中安裝應用，一臺主機虛擬出多個不同主機，只需要虛擬其中一臺物理主機，就可以替代之前的全部物理服務(wù)器。結(jié)合不同實際需要，將不同的操作系統(tǒng)以及應用程序安裝在虛擬機。因此，想要做好服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應用，必須要做好CPU、內(nèi)存以及I/O方面的虛擬。虛擬化產(chǎn)品架構(gòu)以監(jiān)管程序作為核心，在添加監(jiān)控程序軟件之后，整個計算機系統(tǒng)的虛擬化可以順利有效進行。以物理機為基礎(chǔ)進行虛擬化系統(tǒng)的建立，虛擬機系統(tǒng)可以在不同客戶機操作下完成相應的功能操作。

　　以往不同的物理服務(wù)器相互獨立隔開，彼此之間不會有干擾和影響情況出現(xiàn)，服務(wù)器受到的惡意攻擊往往來自網(wǎng)絡(luò)方面，殺毒軟件很好地實現(xiàn)對這些方面威脅及時有效的清除，提高在服務(wù)器運行安全保護方面有效性。虛擬化技術(shù)引入服務(wù)器后，能夠在一臺服務(wù)器上運行多個虛擬機，但是增大了被惡意攻擊風險。服務(wù)器虛擬化安全主要是為了保證服務(wù)器與虛擬機之間的環(huán)境相互隔離，在該系統(tǒng)下，只可以訪問自身的文件，沒有在其他文件訪問方面的權(quán)限。

　　3服務(wù)器虛擬化實驗平臺應用

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)表現(xiàn)形式有兩種，一種是將多臺物理服務(wù)器虛擬化為1臺邏輯服務(wù)器，另一種是將1臺物理服務(wù)器虛擬化為多臺邏輯服務(wù)器。

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)在實際應用中，將服務(wù)器硬件與應用系統(tǒng)相互分離，在一臺計算機上可以運行多個不同操作系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)分散服務(wù)的集中管理，同時還能結(jié)合各個服務(wù)實際需要將進行服務(wù)器資源的有效分配。在服務(wù)器架設(shè)方面，應用服務(wù)器虛擬化技術(shù)有著以下幾個方面的優(yōu)勢：第一，能夠使服務(wù)器利用率有顯著提高，大幅度減少物理服務(wù)器需求量，節(jié)約成本;第二，虛擬機本身有著快速復制以及部署特性，能夠很大程度上降低服務(wù)器運行維護管理工作量;第三，在服務(wù)器部署時間方面，可以從之前數(shù)小時縮短至幾分鐘，極大節(jié)約服務(wù)器部署時間花費;第四，服務(wù)器虛擬化技術(shù)有著非常好的兼容性，系統(tǒng)升級維護方便。

　　本次計算機實驗教學平臺選擇VMware workstation軟件構(gòu)建，有靈活高效特點，管理和維護方便，整個服務(wù)器虛擬為多個基礎(chǔ)應用平臺，針對不同專業(yè)以及不同需求學生，啟動相對應的虛擬機，建立這種實驗室，能夠應用在多種不同課程教學中，實踐環(huán)境切換方便。VMware workstation軟件服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應用，可以分為四步：第一步，將VMware workstation宿主操作系統(tǒng)安裝在實驗室主機，即有Linus環(huán)境版本，也有Windows環(huán)境版本，高校一般選擇Windows環(huán)境版本;第二步，安裝VMware workstation軟件，以此作為服務(wù)器虛擬化構(gòu)建基礎(chǔ)，進行虛擬機的安裝、配置以及管理;第三步，在VMware workstation基礎(chǔ)上進行虛擬機的安裝，虛擬機安裝之前，先要做好虛擬機硬件配置，選擇合適的虛擬機CPU、劃分物理內(nèi)存、選擇虛擬機顯卡、網(wǎng)絡(luò)模式、操作系統(tǒng)等，在完成硬件配置之后，安裝虛擬機操作系統(tǒng);第四步，在虛擬機操作系統(tǒng)安裝軟件，包含有應用軟件和服務(wù)軟件，啟動VMware workstation后進入系統(tǒng)，將所需要的軟件和應用安裝在系統(tǒng)內(nèi)，結(jié)合課程需要進行軟件的安裝和卸載。通過這四步，完成整個虛擬實驗系統(tǒng)的安裝。

　　4服務(wù)器虛擬化實驗平臺應用優(yōu)勢

　　4.1在教學方面

　　借助新的實驗教學平臺，老師可以根據(jù)學生數(shù)量劃分虛擬機，為學生提供實驗平臺完成系統(tǒng)的安裝，整個實驗平臺包含有Windows等操作系統(tǒng)，學生根據(jù)課程內(nèi)容展開相應的軟件優(yōu)化和配置。整個實驗平臺能夠同時多個系統(tǒng)共存以及物理隔離，一臺計算機能夠支持多個相互隔離虛擬機的同時運行，每個虛擬機都可以當做一個獨立計算機，自完成網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置后，虛擬機與宿主以及虛擬機之間就可以在交換機基礎(chǔ)上進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及實時切換。通過這種方式，以往需要多臺計算機通過進行的課程，現(xiàn)如今只需要一臺計算機就可以完成，能夠很大程度上降低教學成本，實現(xiàn)對實踐環(huán)境的優(yōu)化和改善，為學生提供一個優(yōu)質(zhì)實踐機會。;另外，應用該平臺，老師還可以采取因材施教教學策略，針對部分有較強學習能力學生，適當多分配虛擬機，學生可以將自己編寫的程序在多個不同平臺展開測試和調(diào)試，分析程序的兼容性，拓展學生視野，提高學生實踐水平。

　　4.2在管理方面

　　VMware workstation移植十分方便，能夠通過對虛擬機文件復制和備份等方式安裝虛擬機模板，減少在實驗環(huán)境布置方面的時間花費，快速建立多種復雜度多、數(shù)量龐大的是按教學環(huán)境，滿足多個不同專業(yè)學生的實驗教學需要。另外，其本身有著多系統(tǒng)物理隔離特點，能夠保證宿主系統(tǒng)與虛擬機之間有良好的隔離效果，一旦某個虛擬機有故障情況出現(xiàn)，其他虛擬機以及宿主系統(tǒng)將不會受到影響，當宿主系統(tǒng)有故障出現(xiàn)時，虛擬機系統(tǒng)同樣不受影響，只需要處理具體故障問題即可。另外，VMwareworkstation本身還有快照功能，能夠?qū)崟r保持當前虛擬機狀態(tài)，避免有虛擬機重建情況出現(xiàn)，整個實驗教學連續(xù)性不受影響。另外，快照功能以及系統(tǒng)隔離功能在實際應用中還能展開一些不確定性以及危險陛實驗教學，比如說測試計算機病毒等。

　　另外，VMware workstation還能實現(xiàn)多臺虛擬機的建立和啟用，支持Linus、Windows等多種操作系統(tǒng)，與傳統(tǒng)物理平臺建設(shè)方式相比，服務(wù)器虛擬實驗平臺，只需要1臺服務(wù)器就可以構(gòu)架一個大型實驗平臺。在虛擬化硬件平臺之后，當有教學內(nèi)容更新方面的需要時，只需要對虛擬化軟件升級，不需要更新整個平臺，節(jié)約教學成本。

　　5結(jié)束語

　　針對當前高校計算機實驗教學資源不足、資金短缺等情況，應用服務(wù)器虛擬化，能夠從管理層面以及技術(shù)層面等方面出發(fā)，提高新型教學實驗平臺構(gòu)建可行性。選擇虛擬化技術(shù)進行實驗教學平臺的構(gòu)建，不僅能夠減少在設(shè)備方面的花費，同時還能更好地滿足計算機試驗教學在復雜性、多樣性等方面的需要。不需要增加在硬件設(shè)備方面的投入，服務(wù)器虛擬化技術(shù)能夠?qū)ψ畲笙薅韧诰颥F(xiàn)有實驗設(shè)備潛力，使當前實驗設(shè)備利用效率有顯著提高，為學生提供更多實踐訓練機會。在技術(shù)發(fā)展過程中，虛擬化技術(shù)越發(fā)完善，在實際應用中，其實際問題解決水平越來越高，在高校計算機實驗教學中所發(fā)揮出的作用更為顯著。