虛擬平臺技術的研究與應用

摘要:虛擬平臺技術的研究與應用面向計算機專業教學和實訓領域，特別是針對計算機專業實訓室的“四合一”軟、硬件結合實訓方案，很好地解決了目前計算機專業實訓中的很多根本性問題，開拓了目前實訓中所沒有實現的功能，提高了實訓室的利用率。

關鍵詞:虛擬平臺;實訓室;建設

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)11-2815-02

The Research and Application of Virtual Platform Technology

ZHU Xiao-yan

(Anhui Vocational Institute of Industrial Economy， Hefei 230051， China)

Abstract: The Research and Application of Virtual Platform Technology is forward the areas of computer teaching and practical training， specially the methods which target the computer professional practical training workshop， adopt software and hardware to combine four training workshop to one. The methods resolve the Fundamental problems in the computer training， add a lot of new function and Raise the utilization rate of the workshop.

Key words: virtual platform; practical training workshop; construction

高職計算機專業一直是各個高校中的關鍵技術專業之一，但是該專業的各種實訓類課程教學方法單一，實訓室耗資大，占地廣，用途單一，資源浪費嚴重。

虛擬平臺技術在計算機專業中的應用是近年來新興的一種平臺技術，主要是指使用虛擬的軟件平臺結合計算機硬件完成在一個計算機操作系統中，虛擬出多個計算機硬件與操作系統的技術，該技術目前已廣泛的應用于網絡服務商所提供的網絡服務中。

“虛擬平臺技術的研究與應用”項目是安徽工業經濟職業技術學院于2006年6月立項的院級科研項目，該項目立項的主要目標是解決計算機類各專業實訓教學與應用中，用虛擬的軟件與平臺在一定程度上替代部分實物平臺軟件和設備，并實現搭建完整的實訓群體，從而滿足計算機系各專業的實訓教學。該項目的研究總體思路在實訓平臺搭建上的大規模、多方向應用為首次在國內外提出。經過大量的研究與實踐，針對遇到的問題，項目提出了搭建虛擬系統實訓室，將計算機網絡系統實訓室，Unix/Linux系統實訓室、MacOSX系統實訓室，軟件開發、數據庫管理與軟件測試系統實訓室通過虛擬技術合并為一個實訓室，并搭建了基本滿足實訓要求的虛擬實訓平臺。同時在項目完成的基礎上，還可在后期進一步拓寬虛擬平臺的應用領域，與學院現有的硬件平臺進行交叉，構建更加完善的IT類的實訓群，為我院的教學工作科研工作做一些實質性的提升。

1 技術調研，平臺的試運行與測試，實訓室的新建

通過總體研究與規劃設計方案，使用一些軟、硬件技術將一個中高檔次的PC機房虛擬成四個實訓機房，并拿出硬、軟件支撐平臺方案，籌建虛擬平臺的“母體”環境——計算機系統與軟件實訓室。

前期在一個專業機房，對于虛擬平臺技術應用的方案在教學和實訓中進行了試行和推廣，得了良好的效果，得到了學生的一致好評，同時也總結了很多使用過程中的經驗。結合初步實踐的一些經驗和成果，在整體策劃的基礎上，建成了計算機系統與軟件實訓室，該實訓室配合“虛擬平臺技術的研究與應用”項目中提出的一些研究目標，同時配合前期提出的軟、硬件技術方案，采用了當時中、高檔的計算機配置，并配置了高性能的服務器平臺和高質量的網絡平臺，在評估中得到了極佳的效果，得到了專家組的一致好評。該實訓室的建成為下一階段“四合一實訓平臺”的建立打下了良好的硬件環境基礎。

2 技術實施，虛擬平臺的軟件搭建

四個虛擬實訓室的搭建通過步驟分工，完成在第一階段中已經定下的軟件平臺的主要搭建、測試與教學實踐活動。該階段的工作分工主要分為五個部分完成:

2.1 虛擬技術實現平臺的搭建

虛擬技術平臺的搭建是筆者研究的核心，所有的項目的實現都依靠著虛擬平臺技術平臺的搭建，虛擬的平臺的搭建直接影響著四個虛擬實訓室的使用效果。因此虛擬平臺技術的實現平臺搭建可分為兩個部分:

1)計算機實際操作系統平臺的選擇

計算機實際操作系統平臺的選擇主要受影響的因素包括:操作系統的通用性，虛擬軟件的支持平臺，其他軟件支持平臺等問題，在經過多方考慮軟件使用的方便性與通用性，兼顧實訓室“四合一”平臺的搭建的需求基礎上，最終對于計算機系統與軟件實訓室的操作系統采用了Windows2000server與WindowsXP操作系統雙系統搭建的方式實現，Windows2000server操作系統實現所有的網絡服務功能平臺以及網絡數據庫軟件開發與測試平臺，WindowsXP主要實現最新流行軟件、數據庫開發與測試，異構網絡操作系統平臺以及多媒體軟件平臺。

2)虛擬軟件的選擇

本次項目的關鍵技術是虛擬平臺技術，因此考慮到多個方面的應用，我們從應用領域中常用的多款虛擬平臺軟件中，經過反復的測試、比較和實踐，最終確定了兩款虛擬平臺軟件:微軟公司出品的Virtual PC 2004和Vmware出品的Vmware Workstation。兩款軟件在虛擬平臺搭建中的特點分別為:Virtual PC與Windows由于同屬于微軟公司出品，對于Windows操作系統的支持優秀，同時使用非常方便，為Windows虛擬實訓平臺的搭建和使用提供了良好的支持;Vmware的通用性強，可用于Windows，Linux虛擬操作系統的搭建提供了強有力的支持，同時該軟件的功能強大，面對硬件配置與學習，復雜網絡環境配置等問題，都能夠提供良好的解決方案。

2.2 虛擬硬盤的安裝與配置

1)計算機網絡操作系統Windows虛擬實訓與教學平臺

計算機網絡操作系統Windows實訓與教學平臺主要由付建民、朱曉彥負責。在選擇了實操作系統平臺和虛擬軟件系統平臺的基礎上，根據計算機網絡操作系統Windows服務課程的教學和實訓需求和各位教師的實際教學經驗，我們在初期分別為每一個課程中要使用的操作系統專門安裝了對應的虛擬硬盤，保證學生在實訓中能夠通過對于虛擬機的使用，完成各種網絡操作系統服務的搭建、學習和使用，前期主要針對Virtual PC 2004虛擬軟件平臺，安裝有windows 2000 server、windows 2000 professional、windows 98、MS-DOS 6.22、Windows XP、Windows 2003等多個系列的Windows版操作系統。通過一段時間的使用和實踐，我們發現學生實訓中一些具體的問題，考慮到方便學生的應用，又擴展了一些虛擬硬盤:如Windows2000Server活動目錄虛擬硬盤版，Windows2000Server完整服務安裝版等，特別是針對遇到的DHCP服務器網絡互干擾問題，增加了Vmware軟件平臺下的Windows虛擬操作系統，結合軟件本身的擴展功能，很好的解決了眾多學校該部分未能解決的技術難題。

2)Unix/Linux虛擬系統實訓室

根據網絡操作系統Unix/Linux的特點和軟件的支持能力，我們選用了Vmware作為虛擬支持軟件，針對Red Hat (紅帽子)Linux 9.0操作系統的使用廣泛，服務穩定等特點，我們首先安裝了流行的Red Hat(紅帽子) Linux 9.0作為實訓虛擬硬盤，很好地與現實應用同步;同時考慮到Linux的學習平臺和學生的普及等問題，還使用了Red Flag(紅旗)Linux Desktop 4.0虛擬硬盤，這些工作為安徽省第一個Linux虛擬實訓室的搭建做下了充分的準備，也為我系拓展Linux的普及與研究、實訓領域打下了堅實的基礎。

3)Mac OS X虛擬系統實訓室

通過反復的實驗和測試，同時借蘋果公司Mac OS X操作系統支持Intel系列CPU的良好條件我們實現了在Vmware上安裝和運行Mac OS X 10.4.6操作系統的任務，這個平臺的建立旨在為多媒體專業的同學創立良好的蘋果電腦熟悉平臺，完成基本的軟件熟悉環境。

4)軟件開發、數據庫管理實訓與軟件測試虛擬系統實訓室

在所有實際操作系統搭建軟件開發和數據庫操作平臺的基礎上，學生可以在實際系統中編寫程序和創建數據庫，在虛擬環境中測試程序的運行和與數據庫的連接等任務。根據以上需求，我們也建立了具有Visual Studio 2003，Visual Studio 2005，SQL Server 2000，SQL Server 2005，網頁三劍客等編程軟件和數據庫管理軟件的實操作系統，在Virtual PC 2004虛擬平臺上建立了支持Windows IIS網頁發布組件，SQL Server 2000，ACCESS，.NET Framwork 2.0，JAVA虛擬機等平臺的Windows XP和Windows 2000 Server 虛擬硬盤。

3虛擬平臺技術使用的效益與分析

3.1 提供完善獨立實訓平臺

傳統的網絡實訓平臺雖然能保證學生都擁有計算機，但是只能為多個學生提供一組網絡實訓環境，平均每名同學所擁有的實際可用計算機數量不足，使用虛擬技術平臺方案后，每名同學都擁有了多臺計算機，可完成所有網絡相關實訓;傳統的軟件測試平臺需要在多臺計算機之間進行，虛擬技術平臺很簡單的解決該項難題。

3.2 節省實訓室資金投入

在傳統模式下搭建項目中所提到的四個實訓室必須根據需求分別創建，其中傳統網絡系統實訓室無法達到理想效果，傳統Unix/Linux系統實訓室搭建和管理復雜，傳統蘋果系統實訓室投資巨大，軟件測試平臺無傳統實現方案。通過項目核算，搭建這樣幾個功能不完善，但又急需的實訓室耗費資金巨大，大約在150萬元左右(網絡系統實訓室15萬， Unix/Linux系統實訓室15萬，蘋果系統實訓室100萬，軟件開發實訓室20萬)，但是通過本次的項目實踐，我們搭建一個母體機房耗資僅21萬，配合虛擬平臺技術，完成了四個實訓室的搭建，其中還包括了豐富的多媒體設備和網絡服務控制系統，至今整個系統運行狀態良好。也就是說，搭建四個實環境的實訓是項目解決方案中母體機房價格的5~7倍。

3.3 提供多功能、多用途的實訓環境，提高實訓室的利用率

現代的實訓室建設十分重視實訓室的利用率，在虛擬平臺技術的支持下，母體實訓室所實現的多種功能，在豐富了實訓室的應用領域同時也大大提高了實訓室的利用率，到目前為止我系已建成的計算機系統與軟件實訓室利用率一直列全校實訓室利用率的最前列。

3.4 節省實訓場地

原始的四個實訓機房大概需要場地按50臺計算機計算大概每個需要100平米，共400平米，對于一個各個學校來說，占用面積巨大;而采用虛擬平臺技術的新型實訓平臺，僅需要一個120平方米的實訓室，就可滿足56人/次的多種實訓項目實踐，為學校節省了大量的場地。

3.5 節省管理人員與管理模式

由于采用了單一機房模式，對于學校的管理人員的需求也得到了控制，真個機房的管理由原來的四人變為了一人，而管理模式也從單一的機房硬件管理維護，添加了軟件平臺與網絡技術故障輔導等多個項目，在對機房管理人員的技術水平提出了較高要求的同時，也促進了機房管理人員管理水平和計算機技術水平的迅速提高。

4 結束語

虛擬平臺技術的研究與應用的展開，還僅僅只是與教學和實訓體系結合的一個開始，該技術未來的應用方向廣泛，在應用與大規模學生實訓的基礎上，未來的前景廣闊，可以在軟件的整體體系設計與管理等方面進行進一步的研究和應用，進一步將虛擬平臺技術與網絡技術相結合，在網絡虛擬平臺技術方面進行研究和應用是一個新的研究方向。