虛擬化技術(shù)在計算機實驗室管理中的運用

張玉英

摘要 為不斷提升計算機實驗室的使用成效，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)計算機實驗室管理中的漏洞，提供優(yōu)質(zhì)的管理和服務(wù)，本文把虛擬化技術(shù)融入到于計算機實驗室管理工作中來，以此來解決傳統(tǒng)實驗室管理中的問題和漏洞，此外還針對虛擬化技術(shù)運用過程中需重點關(guān)注的幾個方面進行論述。虛擬化技術(shù)在實驗室管理中的運用可全面提升管理成效，降低采購和日常維護成本，減少能源消耗，提高利用效率。

【關(guān)鍵詞】虛擬化技術(shù) 計算機實驗室 實驗室管理運用

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國高校數(shù)字化建設(shè)日益普及，企業(yè)和社會需要大量應(yīng)用型人才，校園計算機實踐教學(xué)的重要性不斷突顯出來。實驗室是計算機實踐教學(xué)的關(guān)鍵場地，因此實驗室的管理也受到高校的重點關(guān)注。計算機實驗室不僅要負(fù)責(zé)計算機專業(yè)的所有課程，它還承擔(dān)著高校的所有的基礎(chǔ)計算機課程和教學(xué)工作。計算機設(shè)備更新速度快，實驗教學(xué)課程的軟件更新速度極快，此外，計算機實驗室專業(yè)性強，課程繁多，教學(xué)任務(wù)繁重，這些都是實驗室管理面臨的難題和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)計算機實驗室資源利用率低，管理模式存在小問題，不利于實驗教學(xué)的開展和進行。

1 計算機實驗室管理現(xiàn)狀

目前，不同高校的計算機專業(yè)設(shè)置類型多，實驗教學(xué)環(huán)境也有較大差異，計算機的終端設(shè)備數(shù)量較多、不同班級終端型號也不相同，軟件升級也很頻繁，專業(yè)課程不同對軟件的質(zhì)量要求也各不相同，這就給計算機實驗室管理帶來挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在四個方面：

（1）大部分高校的計算機實驗室為了確保系統(tǒng)安全，大多利用保護硬盤的方式，還原系統(tǒng)改動，就是為了防止學(xué)生隨意篡改或下載應(yīng)用。但是這一管理方式特別不利于實驗教學(xué)的進行。比如，一門課程通常需要十幾個學(xué)時，有些實踐操作是不能復(fù)制也不能存盤的，這就導(dǎo)致實驗結(jié)果不能保存，對課程設(shè)計的延續(xù)性不利。

（2）計算機實驗室種類較多，服務(wù)器訪問需求量較大，學(xué)校的投入成本較大，但是實際資源利用率卻很低。此外，計算機數(shù)量多，沒有集中部署，無法實現(xiàn)集中管理，硬件設(shè)備不一致，種類多，管理難度大。

（3）計算機實驗室在部署軟硬件資源上主要是安裝、升級以及卸載軟件等。管理員根據(jù)課程需要搭建硬件環(huán)境，傳統(tǒng)的教學(xué)軟件安裝模式存在不足。比如，部分軟件同傳結(jié)束之后，要逐一激活才能使用，有些軟件需要獲取硬件信息才能實現(xiàn)安裝。這些都是耗時時間很長的工作，且工作量巨大。一旦需要臨時安裝課程軟件，則無法實現(xiàn)。

（4）隨著科技的發(fā)展，計算機實驗室已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和移動學(xué)習(xí)的需求。目前高校的計算機實驗室只局限在實驗室的固定場地學(xué)習(xí)，學(xué)生和教師不能實現(xiàn)遠(yuǎn)程共享實驗教學(xué)資源。

2 虛擬化技術(shù)概述

2.1 虛擬化技術(shù)

對資源進行抽象化管理的技術(shù)，我們稱之為虛擬化技術(shù)。它是把物理上的資源轉(zhuǎn)變?yōu)樗季S邏輯上能夠管理和控制的資源，把分散的資源統(tǒng)一集中起來管理，創(chuàng)建硬件資源庫，根據(jù)按需分配的原則，堅持動態(tài)化監(jiān)管，實現(xiàn)最大程度的資源的有效利用。從學(xué)生使用體驗的視角分析，虛擬化是透明的，而且用戶的使用不受時間和空間的限制。虛擬化技術(shù)有多種，概括起來有存儲虛擬化、服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化等等。虛擬化技術(shù)有安裝便捷、方便保存和備份，集成性高，隔離性好，便于移植和管理。此外它還具備其它優(yōu)點：支持多種操作系統(tǒng)，抗災(zāi)能力高，購買終端設(shè)備和養(yǎng)護成本低，資源的有效利用率高，還能實現(xiàn)共享。

2.2 VM ware Workstation虛擬機軟件

VM ware Workstation軟件的主要作用是創(chuàng)建、設(shè)置以及虛擬機管理。通過利用VMware Workstation軟件進行虛擬機的構(gòu)建，創(chuàng)建一個虛擬的實驗平臺。用戶在Windows系統(tǒng)中安裝此軟件，只需在軟件中新建～臺虛擬機，并為虛擬機進行CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、聲卡、顯卡等硬件的配置。在此虛擬機上安裝所需的操作系統(tǒng)，然后進入虛擬機的操作系統(tǒng)安裝教學(xué)課程需要的軟件或服務(wù)即可。虛擬機可快速布置新的實驗環(huán)境，而且能夠快速備份和剪貼。

2.3 桌面虛擬化技術(shù)

桌面虛擬化主要是指把學(xué)生能夠使用的桌面操作系統(tǒng)實現(xiàn)虛擬化，將學(xué)生使用的計算機桌面和物理計算機實現(xiàn)分離，利用虛擬化技術(shù)手段，根據(jù)學(xué)生的實際需求生成很多虛擬機，通過利用遠(yuǎn)程協(xié)議交付給學(xué)生使用。因為計算和處理都有服務(wù)器承擔(dān)，所以虛擬化對計算機的硬盤配置幾乎沒什么要求。而且它還可以進行移動設(shè)備終端瀏覽和訪問，學(xué)生可不受時空的制約，隨時體驗虛擬化桌面操作系統(tǒng)。通過利用虛擬化技術(shù)對原有的設(shè)備進行改造升級，以教學(xué)任務(wù)為目標(biāo)，將其拆分為互相獨立的，教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)不同的虛擬服務(wù)器。不同教學(xué)任務(wù)的虛擬服務(wù)器。然后再根據(jù)專業(yè)分配虛擬機，安裝對應(yīng)的教學(xué)軟件。最后，把虛擬機成功交接給計算機實驗室中對應(yīng)的學(xué)生機。

3 虛擬化技術(shù)在計算機實驗室管理中的運用

虛擬化技術(shù)在實際計算機實驗室運用過程中主要包括四個方面，這四個方面分別是：客戶端設(shè)備;虛擬化客戶機、虛擬化連接服務(wù)器和虛擬化服務(wù)器云。

3.1 客戶端設(shè)備

虛擬化技術(shù)在高校計算機實驗室的運用，其主要優(yōu)勢是為學(xué)生和教師帶來極大的便利。受教育者可隨時隨地訪問計算機的桌面，可利用計算機實驗室中的終端設(shè)備，還可利用宿舍內(nèi)或電子閱覽室的計算機終端設(shè)備實現(xiàn)對實驗室中計算機桌面的隨時訪問。受教育者只要打開虛擬客戶機就能看到虛擬桌面，此外還能優(yōu)化配置虛擬化客戶機軟件。學(xué)生通過利用虛擬化技術(shù)，能夠在老舊款式的計算機上進行最新軟件系統(tǒng)操作，延長老舊計算機的使用年限，減少電子垃圾。

3.2 虛擬化客戶機

虛擬化客戶及的主要功能是訪問虛擬桌面，它可自由的在客戶端上暢通無阻的運行，能夠?qū)崿F(xiàn)和虛擬化代理桌面、服務(wù)器的遠(yuǎn)程交互。桌面虛擬化中涉及多種協(xié)議，主要有RDP協(xié)議、ICA協(xié)議等協(xié)議。RDP協(xié)議、ICA協(xié)議等協(xié)議的工作成效，對受教育者使用虛擬化技術(shù)訪問計算機的感官體驗有直接的影響。

3.3 虛擬化連接服務(wù)器

所謂的虛擬化連接服務(wù)器指的是客戶端鏈接中間人，桌面虛擬化鏈接服務(wù)器能夠?qū)徍恕Ⅱ炞C客戶的身份，把虛擬化客戶機的所有申請請求轉(zhuǎn)到服務(wù)器相對應(yīng)的虛擬機之中。其主要功能是客戶端鏈接中實現(xiàn)交互，利用目錄對用戶的身份進行確認(rèn)，然后根據(jù)遠(yuǎn)程協(xié)議進行鏈接，將信息和資源進行交互，把客戶端的申請請求直接發(fā)送到相應(yīng)的虛擬機中。

3.4 虛擬化服務(wù)器云

虛擬化技術(shù)的核心就是虛擬化服務(wù)器云，它是把虛擬的客戶端桌面系統(tǒng)創(chuàng)新成為獨立的磁盤存儲在服務(wù)器云之中，學(xué)生可根據(jù)實際需求從云中下載使用。服務(wù)器云主要的功能是為虛擬桌面供應(yīng)核心配置和管理，通過創(chuàng)建鏈接來實現(xiàn)對桌面的高效復(fù)制，實現(xiàn)遠(yuǎn)程服務(wù)。虛擬化技術(shù)通過利用虛擬機技術(shù)，全面實現(xiàn)了計算機的硬盤、主板、內(nèi)存以及外設(shè)硬件的分離，學(xué)生可實現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問實驗室計算機桌面。虛擬化技術(shù)可實現(xiàn)硬盤操作系統(tǒng)與運行中數(shù)據(jù)、文件、資料的獨立。計算機管理者只要日常維護虛擬桌面的安全即可，這極大的提高了實驗室的管理成效。

3.5 虛擬化技術(shù)對計算機實驗室的有效管理

根據(jù)虛擬化技術(shù)的系統(tǒng)框架構(gòu)建，計算機實驗室的管理人員可以根據(jù)實際課程內(nèi)容制定具有針對性的虛擬機鏡像，可有效解決原來計算機管理模式中出現(xiàn)的同一操作系統(tǒng)中應(yīng)用程序安裝比較多極易出現(xiàn)的不兼容難題和卡慢問題。在虛擬化技術(shù)下，學(xué)生可以根據(jù)實際需求自由選擇虛擬機模板，有多種選擇。此外，以虛擬化技術(shù)為根基，學(xué)生也能將學(xué)習(xí)資料上傳到服務(wù)器云中，可實現(xiàn)學(xué)習(xí)的延續(xù)性，滿足學(xué)生長久學(xué)習(xí)的需求。

4 虛擬化技術(shù)運用中要關(guān)注的問題

虛擬化技術(shù)在高校計算機實驗室管理中的運用雖然有諸多優(yōu)勢，但是在實際的虛擬化技術(shù)應(yīng)用過程中還需要注意下列問題。

4.1 從實際出發(fā)，理性評估

目前，虛擬化技術(shù)的資料和方案種類繁多，在實際運用過程中很忌諱盲目套用，要從高校的實際情況出發(fā)，對計算機實驗室的具體情況以及虛擬化技術(shù)的風(fēng)險和效益進行理性評估，根據(jù)實際需求購買設(shè)備，也可嘗試分階段試運行或局部試行。

4.2 將服務(wù)器內(nèi)存的可擴展性納入考慮范圍

高校在運行虛擬化技術(shù)之后，服務(wù)器的利用率有極大的提升，但是通過理性分析可發(fā)現(xiàn)，CPU和內(nèi)存的利用率沒有實現(xiàn)同步發(fā)展。因此，在設(shè)備購買前應(yīng)將服務(wù)器的可擴展性納入考慮范圍，因此要注意：首先，綜合各種因素考慮之后，要選擇單條容量大的內(nèi)存;其次，插槽數(shù)量的多少也要考慮，插槽口數(shù)量也是內(nèi)存可擴展的影響因素之一。

4.3 共享存儲的重要性

共享存儲技術(shù)是虛擬化技術(shù)的中心和重點，也是這一技術(shù)的重要支撐。

我們?nèi)粘＝?jīng)常使用的SAS和NL-SAS硬盤中，筆者建議把重要的、核心的、使用頻率高的數(shù)據(jù)存儲在讀寫性能更佳更好的SAS硬盤中，以此來實現(xiàn)運行速度和資料數(shù)據(jù)的匹配和均衡。此外，還要通過合理設(shè)置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫在共享存儲中兩個控制器上的分流共享。否則，一旦全部數(shù)據(jù)信息都由一條控制器來讀寫，極易導(dǎo)致運行線路擁堵，讀寫速度異常緩慢。

5 結(jié)束語

總之，虛擬技術(shù)在計算機實驗室管理中的運用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實驗室傳統(tǒng)管理模式的改革和創(chuàng)新，最大程度的減少管理負(fù)擔(dān)，而且還能全面發(fā)揮實驗室的使用效率。學(xué)生可進行遠(yuǎn)程在線實驗，不受時間和空間的限制，而且可實現(xiàn)實驗結(jié)果和進程的實時保存，充分發(fā)揮計算機實驗室的時效性。因此，高校要重視虛擬化技術(shù)在計算機實驗室管理中的運用，為高校的科技化、信息化建設(shè)和發(fā)展創(chuàng)建良好基礎(chǔ)。

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