虛擬化技術在教學中的實踐應用研究

董紅蕓

（甘肅省中醫學校，甘肅 蘭州 730050）

虛擬化技術是伴隨著計算機技術的產生而出現的，在計算機技術發展歷程中一直扮演著重要的角色，其目標就是實現對IT資源的充分利用[1]，顯著提高計算機的工作效率。目前中職學校計算機設備數量大量增加，隨之而來的就是數據存儲分散和管理維護壓力增大，通過虛擬化技術對教學中的應用、操作系統和數據進行有效管理，提高資源使用率，提高教學工作效率，降低管理壓力。

1 目前中職學校的現狀

對于中職學校來說，信息化建設的水平比以往有了很大的提高。目前學校已建成一定基礎的校園網絡基礎設施，其中包括：每間普通教室專用教學電腦、多媒體教室、計算機教室、電子閱覽室、語音室和用于完成教育教學、管理等工作的辦公電腦等。

在設備管理上，由于PC機地理位置分散，帶來許多管理上的不便。如每間普通教室和多媒體教室雖然都裝有教學電腦，但其擁有各自獨立的操作系統和應用軟件，因此，安裝和維護這些電腦時需要管理員一臺一臺去操作，管理困難，而且教師上課使用的軟件和課件有時就需隨著上課地點的變換進行多次安裝。再如計算機教室，這是學生上課的公用機房，上課使用頻率非常高，上課時學生有時會對計算機做很多個性化的修改操作，一旦機器重啟，所有修改及保存的數據將會丟失，而學校為便于管理計算機，通過安裝硬件還原保護卡來保護學生機的操作系統，這樣學生的某些個性化操作就受到限制。對于辦公用電腦來說，一般是一個教研組的多位教師共用一臺電腦，隨之而來的問題是如何滿足不同教師對于計算機的軟件需求和操作習慣，讓大家操作使用起來更方便。

針對目前學校計算機設備管理及存儲遇到的問題，應使用虛擬化技術來解決這些問題。使用虛擬化技術，能夠簡化應用的配置，降低維護不同平臺下操作系統的難度和復雜度，降低設備維護壓力，增強系統的安全和可靠性，顯著提高教學的工作效率。

2 虛擬化技術

虛擬化技術可以在單臺服務器上獨立運行多個應用程序和操作系統。它是一個廣義的術語，是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行，是一個為了簡化管理、優化資源的解決方案[2]。在IT領域，虛擬化技術就是將有限的、固定的資源根據不同需求進行重新規劃，最終達到最大利用率的目的。

虛擬化技術按照被應用的領域劃分，主要包括服務器虛擬化、應用虛擬化、桌面虛擬化、存儲虛擬化。

（1）服務器虛擬化。它是一種方法，能夠在整合多個應用服務的同時，通過區分應用服務的優先次序將服務器物理資源抽象成邏輯資源分配給最需要它們的工作負載，這樣可讓一臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器，使其不再受限于物理上的界限，從而提高利用率，簡化系統管理，實現服務器整合。

（2）應用虛擬化。應用虛擬化是把應用對底層系統和硬件的依賴抽象出來，從而解除應用與操作系統和硬件的耦合關系。它為應用程序提供了一個虛擬的運行環境，不僅擁有應用程序的可執行文件，還包括所需的運行環境，而且用戶可以選擇自己喜歡的虛擬應用程序以及所支持的虛擬環境。

（3）桌面虛擬化。桌面虛擬化是指將計算機的桌面進行虛擬化，以達到桌面使用的安全性和靈活性。可以通過任何設備，在任何地點、任何時間訪問在網絡上屬于我們個人的同一桌面系統。應用桌面虛擬化能夠：①大大降低終端設備采購維護成本。②集中管理，統一配置，使用安全。由于計算發生在數據中心，所有桌面的管理和配置都在數據中心進行，管理員可以在數據中心實現對所有桌面和應用的統一配置和管理。例如系統升級、安裝應用等，避免了傳統計算機分布位置分散造成的管理困難和高昂的成本，適合于學校教室電腦、多媒體教室等場合。③增加了安全性。由于所有數據和計算都發生在數據中心，傳遞的只是最終運行圖像，機密數據和信息不需要通過網絡傳遞，另外這些數據可以通過配置使其不被允許下載到客戶端，保證用戶不會帶走、傳播機密信息。④節能減排。

（4）存儲虛擬化。存儲虛擬化是把不同接口協議的網絡存儲設備（如JBOD、RAID和磁帶庫等）整合成一個虛擬的存儲池，根據需要為主機創建和提供虛擬存儲卷。它將實際的物理存儲實體與存儲的邏輯表示分離開來，應用服務器只與分配給它們的邏輯卷打交道，而不關心具體在哪個物理實體上存儲數據信息。

存儲虛擬化的優勢體現在以下幾方面：①集中存儲。對存儲資源統一整合管理[3]，集中存儲，形成數據中心模式。②對存儲容量實現統一分配。通過對存儲區域網內不同級別的存儲資源進行虛擬化，建立不同級別的存儲資源池，實現對復雜存儲網絡資源的統一管理與配置，簡化了管理員的日常管理任務，對存儲資源的劃分更靈活。③提高部分應用程序對數據的訪問性能及安全性。④實現在線數據遷移，保障業務連續性。⑤良好的易擴展性。新設備的加入及老設備的淘汰均可在線進行。

3 虛擬化技術在教學中的實踐性運用

虛擬化技術通過對各種硬件資源（如CPU、內存、存儲、網絡等）和各種軟件環境（如操作系統、文件系統、應用程序等）進行統一管理及對這些資源接口的統一調度，最終為用戶提供信息輸出。這些資源在經過虛擬化后，對用戶隱藏了不必要的細節，為用戶提供了透明的訪問，這樣用戶可以在虛擬環境中實現其在真實環境中的部分或者全部功能。虛擬化的平臺管理通過對賬戶的管理和統一管理授權，提高了系統的安全性。

利用桌面虛擬化技術可以實現在中心機房存放每位用戶的完整桌面環境，用戶只需使用終端設備通過網絡訪問該桌面環境。如學生教室電腦和多媒體教室，教師預先將教學軟件和課件依據不同授課課程進行存放，教師無論到哪間教室授課，都可通過自己的用戶名和密碼訪問到自己的教學環境，并能定義自己喜歡的桌面操作系統、顯示風格、默認環境等，而且在教師下次在另一終端登錄時，還可以使用以前的配置和存儲文件內容。由于用戶的桌面環境被保存為一個個虛擬機，通過對虛擬機進行快照和備份，出現系統故障時就可以快速恢復，保證教師正常上課。再如計算機教室可以通過桌面虛擬化方式，將系統的計算資源集中到教師機服務器上統一管理和分發，維護設備只需要對教師機的配置模板進行更新，通過桌面代理下發到用戶的顯示器上，不需要對每一臺終端PC都進行維護，提高了資源利用率，降低了維護的復雜度。

應用虛擬化技術為應用程序提供了一個虛擬的運行環境，教學用機只需知道要完成相關的教學功能，而不需要關注如何安裝應用。如辦公電腦依據多位教師所教授課程的不同，分配不同的應用，每位教師設定各自訪問資源的賬號，形成自己獨立的應用實驗環境，登錄后，應用將判斷用戶的訪問權限以及能夠訪問應用的資源，然后根據應用的授權來訪問資源。如講授計算機語言的教師登錄系統后，會在其桌面上出現C、VF等編程軟件，而講授網頁的教師桌面上則顯示Frontpage等網頁制作工具。這樣針對同一臺電腦，只需使用不同的用戶賬號登錄后進入自己的工作環境，便可實現用戶的個性化參數。

利用存儲虛擬化對存儲資源進行統一整合管理。如可將教學所用數據與學生自定義數據，通過存儲虛擬化的方式進行集中存儲和管理。學生在不同位置使用自己的賬號通過不同終端登錄后，便可實現對自己以前編輯存儲數據的訪問。存儲的數據采用冗余技術進行保護，提高數據存儲的安全性和穩定性。這樣，校園內部存儲資源的利用率和數據的安全性借助虛擬化技術可以得到很大改善。

服務器虛擬化技術作為虛擬化的基礎，以虛擬機的形式提供應用的運行平臺。該技術能夠完成對學校中的服務器資源整合、操作系統的統一管理，并為桌面虛擬化提供基礎操作系統環境，應用虛擬化所需要的操作系統也構建在虛擬的平臺上，最終實現資源的最大化利用。

4 結語

應用虛擬化技術已經成為一種趨勢，通過實現IT基礎架構的虛擬化，可以降低管理成本，提高使用的靈活性、安全性。在學校教學過程中，要加強對虛擬化技術的探討研究，利用虛擬化技術更好地應對計算機設備日益增多帶來的管理不便、數據存儲整合等問題，提高學校信息設備的數據容量、安全性和可靠性，為學校的發展提供強有力的軟件和硬件支持。

[1]丁建峰．淺論虛擬化及其應用[J].華章，2011（25）：163-164．

[2]楊磊．淺談存儲虛擬化與服務器虛擬化[J].中國新技術新產品，2011（22）：2-3．

[3]龔松春．存儲虛擬化關鍵技術研究[J].信息通信，2011（3）：40-41．