虛擬化技術在高校計算機類課程實驗教學中的應用

何靜

摘 要 計算機實驗機房作為學生上機實踐的公共機房，承擔著高校計算機類課程的教學、實踐及相關考試、培訓等任務。隨著高校快速的發展，傳統的高校實驗室建設中存在的成本、資源利用及管理方面的問題尤為突出。本文討論運用虛擬化技術解決實驗室建設成本高、資源利用率低、管理困難等問題，讓實驗室更好地為師生服務。

關鍵詞 虛擬化技術 計算機 實驗室管理

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A

高校計算機類課程實驗與課堂教學相輔相成，是十分重要的動手實踐環節，但實驗教學環境不同于課堂教學，一般是學生一人一機，而配置的計算機要滿足多門課程的軟、硬件環境要求，存在計算機資源有限、上機需求多樣化、實驗教學管理難度大、維護成本大等問題。

1高校機房現狀分析

目前，高校計算機類課程實驗室存在以下問題：

（1）建設成本高、利用率低。實驗室采購的都是比較先進的、主流的配置，因此，整體實驗室建設成本較高。而由于計算機技術發展快，造成有些設備無法滿足當前軟、硬件環境的要求被閑置，使用率不高。

（2）管理問題較多。高校的計算機實驗室要滿足各專業學生的實驗需求，由于實驗環境的多樣性使得實驗室對設備的維護和管理提出巨大的挑戰。一般，實驗室的每臺學生機上都預裝了幾個操作系統以適應不同課程對系統的需求，同一學生機上安裝多個專業的實驗軟件，這往往導致軟件沖突，系統反應緩慢。

（3）學生機存儲數據受限制。高校計算機類實驗室為了保護計算機的穩定性和安全性，一般都采取安裝硬件保護卡或還原軟件的辦法對用戶使用后的計算機軟件系統進行還原，以保護計算機系統不受病毒的侵害或人為破壞。這使得學生的實驗數據卻無法長時間保存在學生機上，破壞了學生實驗的連續性，影響了學生實驗的積極性。

2虛擬化技術

虛擬化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。這種把有限的固定的資源根據不同的需求進行重新規劃以達到最大利用率的技術就是虛擬化技術。虛擬化技術是將各種計算和存儲資源充分整合和高效利用的關鍵技術。

（1）桌面虛擬化技術是一種基于服務器的計算機模型，并且借用了傳統的瘦客服端模型，讓管理員和用戶能夠同時獲得兩種方式的優點：將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并進行統一管理；同時用戶能夠獲得完整PC機的使用體驗。

（2）服務器虛擬化技術是將系統虛擬化技術應用于服務器上，將一個服務器虛擬成若干個服務器使用。它能幫助降低成本和系統復雜度。消除設備大批量投入，減少運營成本、提高利用率；快速劃分服務器資源等。

3虛擬化技術在計算機類課程實驗教學中的應用

虛擬化技術的出現為高校計算機類實驗室建設的傳統問題帶來了有效的解決方案。虛擬化技術采用在服務器集群中為每個用戶生成其專用的桌面環境，用戶使用精簡的瘦客戶機端通過網絡訪問桌面環境，進行數據的輸入，將各種在傳統計算機部署方式下需要的個人電腦所完成的運算及存儲交付給性能強大的服務器集群處理，運算結果最后在瘦客戶機端顯示出來。這里的桌面環境在實際上包括詳細的軟、硬件資源，而且界面上和傳統計算機桌面幾乎沒有分別，用戶能夠在不用接受任何培訓的情況下迅速適應。

利用虛擬化技術，我們可以做到：

（1）我們只需要為每個需求點配備具有足夠處理輸入和顯示功能的終端設備，與傳統機房建設相比大大減少了在學生機硬件設備方面的投入。

（2）利用虛擬桌面技術，為每門課程的實驗需要定制不同的桌面環境，能夠適應各種教學需求，做到按需定制。也就意味著不必再為不同的專業設置不用的機房或實驗室，也不必為不斷更新的教學內容重建機房或實驗室，這樣可以在很大程度上減少高校計算機類實驗室建設的持續投入。

（3）利用服務器虛擬化技術，管理員可以很方便地對任意選定的桌面進行管理維護，能夠通過管理服務器完成對實驗室多臺終端進行補丁的安裝、軟件的控制與維護等，降低了日常管理及維護的成本。

（4）虛擬化技術的使用，使瘦客戶機終端比傳統計算機體積更精簡、功耗更低等。

（5）采用虛擬化技術，可以根據每個用戶的需求分配計算機資源，避免了傳統計算機類實驗室中高性能設備資源閑置造成的資源浪費。

（6）虛擬化技術的使用能提高實驗室安全性能。由于所有的運算和存儲實際上是在服務器集群端完成的，所以終端設備不會再受到病毒感染的威脅；另一方面是桌面環境和服務器集群之間只執行單一協議，減少了終端攻擊系統的可能性。

4結束語

虛擬化技術將用戶使用與系統管理進行了有效的分離。管理員可以集中在服務器端管理和配置PC環境和其他終端所需要的軟件，對數據、應用和系統進行集中管理、維護和控制，減少了工作量。同時，對終端機設備要求不高，減少了建設成本。虛擬化技術是現代高校計算機類實驗室的發展趨勢，如何將虛擬化技術更好地應用于高校實驗室建設及信息化教學方面是我們接下來需要思索的問題。

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