高職院校實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)創(chuàng)新研究

石范鋒

高職院校實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)創(chuàng)新研究

石范鋒

高職院校為培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需求的高素質(zhì)技能型專(zhuān)門(mén)人才，更加注重專(zhuān)業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)效果。針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)機(jī)房在使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題，提出了基于虛擬化技術(shù)的實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)方案，為職業(yè)院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供了變革性的新思路。

實(shí)驗(yàn)室；虛擬化技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著國(guó)家推動(dòng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)骨干高職院校的建設(shè)，職業(yè)教育的資金投入進(jìn)一步加大。高等職業(yè)院學(xué)為了培養(yǎng)滿足行業(yè)實(shí)際需求的技能型人才，每年用于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)也在不斷提升。每年用于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的資金中涉及計(jì)算機(jī)采購(gòu)的建設(shè)項(xiàng)目都要占至半壁江山，這就需要我們進(jìn)一步推動(dòng)實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)的創(chuàng)新研究。

一、高職院校實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)現(xiàn)狀

每年實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)的更新速度加快，造成了學(xué)校辦學(xué)成本的大幅上升，同時(shí)也給實(shí)驗(yàn)室管理帶來(lái)了更大的壓力。［1］一方面，工科類(lèi)學(xué)校的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)仿真實(shí)訓(xùn)室大部分都涉及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，學(xué)校一般都通過(guò)加大機(jī)房投入來(lái)滿足實(shí)驗(yàn)室對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)量的需求；另一方面，公共計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室使用密度及負(fù)荷異常繁重，不僅要完成常規(guī)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，還要承擔(dān)計(jì)算機(jī)應(yīng)用相關(guān)的任務(wù)，為院系師生提供基礎(chǔ)教學(xué)、等級(jí)考試、技能鑒定等相關(guān)服務(wù)，每年承擔(dān)著繁重的教學(xué)實(shí)踐任務(wù)。［2］

實(shí)驗(yàn)機(jī)房的維護(hù)和管理非常復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.計(jì)算機(jī)性能趕不上軟件更新速度。隨著教學(xué)軟件版本的不斷更新，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)很難適應(yīng)新的軟件或操作系統(tǒng)的更新速度，經(jīng)常是實(shí)驗(yàn)室使用的計(jì)算機(jī)用不了幾年就會(huì)由于應(yīng)用軟件無(wú)法安裝而需要更新。［3］

2.實(shí)驗(yàn)環(huán)境安裝維護(hù)更新困難。為了適應(yīng)教學(xué)需求，實(shí)驗(yàn)管理人員需要經(jīng)常對(duì)用到的仿真軟件、教學(xué)應(yīng)用軟件等不斷的升級(jí)更新，有時(shí)還會(huì)部署多個(gè)操作系統(tǒng)。盡管目前可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳完成該項(xiàng)工作，但樣機(jī)的安裝和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的切換同樣帶來(lái)很大的工作量。［4］

3.為了確保系統(tǒng)安全而影響教學(xué)實(shí)施。高職院校很多專(zhuān)業(yè)課程都進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)，學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)室的密度和負(fù)荷都很高。為了方便實(shí)驗(yàn)室的日常維護(hù)，一般PC都帶有還原卡，同時(shí)為了減少計(jì)算機(jī)病毒傳播的途徑更是禁用了USB接口。這樣的實(shí)驗(yàn)室維護(hù)方式就嚴(yán)重影響了學(xué)生上機(jī)作業(yè)的保存和教學(xué)任務(wù)的分段實(shí)施。但是如果為了滿足教師和學(xué)生文件存儲(chǔ)的需求，開(kāi)放使用U盤(pán)或部分硬盤(pán)分區(qū)，又將造成病毒迅速通過(guò)磁盤(pán)傳播與蔓延，這又加大了實(shí)驗(yàn)室管理的難度。

4.總體運(yùn)行維護(hù)成本高。由于終端使用導(dǎo)致的硬件損壞，頻繁更換，而隨著年限的增加，實(shí)驗(yàn)室用到的PC如果每3-4年都更新一次，總體PC投入成本每年居高不下。

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)中暴露的種種問(wèn)題，虛擬化技術(shù)越來(lái)越多地被運(yùn)用到建設(shè)方案中。該方案相比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案而言更能適應(yīng)職業(yè)教育信息化建設(shè)發(fā)展的需要，并且可以進(jìn)一步構(gòu)建基于云數(shù)據(jù)中心的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。我校采用桌面虛擬化技術(shù)新建的多媒體教室就很好地解決了計(jì)算機(jī)難以維護(hù)的現(xiàn)狀。

二、虛擬化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

根據(jù)當(dāng)前教育信息化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，虛擬化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，主要體現(xiàn)在：

（一）資源的優(yōu)化整合

可以將分散的軟硬件資源進(jìn)行整合，達(dá)到資源的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、管理統(tǒng)一、維護(hù)統(tǒng)一，使得各項(xiàng)資源互聯(lián)互通。然后通過(guò)服務(wù)器虛擬化技術(shù)，將多個(gè)工作負(fù)荷整合至一臺(tái)服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)更高的資源利用率；提高系統(tǒng)可靠性，從而維持業(yè)務(wù)持續(xù)性；通過(guò)實(shí)時(shí)遷移功能，資源調(diào)配工具可以將運(yùn)行中的虛擬機(jī)在線遷移至擁有更多資源的其他服務(wù)器上，從而匹配工作負(fù)載，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和資源最優(yōu)化。

（二）降低使用成本

服務(wù)器利用率的提高必然降低服務(wù)器的數(shù)量，服務(wù)器采購(gòu)費(fèi)用、占地空間、電力供應(yīng)、散熱制冷和維護(hù)等成本也因此顯著下降。服務(wù)器虛擬化技術(shù)提高了服務(wù)器穩(wěn)定性，使得服務(wù)器的后期維護(hù)成本也大大降低。統(tǒng)一基礎(chǔ)架構(gòu)、統(tǒng)一管理平臺(tái)、統(tǒng)一流程管理，也大幅度降低了基礎(chǔ)架構(gòu)的維護(hù)成本和難度。

（三）提供了新的功能運(yùn)行模式

實(shí)驗(yàn)室信息化對(duì)服務(wù)器主要有以下三個(gè)方面的功能需求：傳統(tǒng)的Internet服務(wù)，如電子郵件、門(mén)戶網(wǎng)站與管理信息系統(tǒng)等需求；與教學(xué)有關(guān)的教學(xué)、課程管理與教學(xué)資源管理方面的數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用需求以及科學(xué)計(jì)算方面的需求。對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)站服務(wù)和數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用需求，可通過(guò)服務(wù)器虛擬化、應(yīng)用虛擬化的方式解決。我們借助現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備，通過(guò)服務(wù)器虛擬化和應(yīng)用虛擬化的實(shí)施，更為有效的整合現(xiàn)有資源，同時(shí)也更好的提高了響應(yīng)性和靈活性。

（四）提供新的資源服務(wù)方式

通過(guò)多層次的自助服務(wù)門(mén)戶為資源的使用者提供資源及應(yīng)用服務(wù)，同時(shí)可以通過(guò)該自助服務(wù)門(mén)戶對(duì)用戶、資源、策略等進(jìn)行統(tǒng)一管理。

三、基于虛擬化技術(shù)的實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)

（一）虛擬化架構(gòu)方案

為了充分利用原有實(shí)驗(yàn)室條件，可以把現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)作為瘦客戶機(jī)。考慮到學(xué)校未來(lái)教育云平臺(tái)的建設(shè)，將會(huì)有更多的應(yīng)用部分，用戶可以將虛擬化設(shè)計(jì)方案采用大型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，以滿足現(xiàn)有虛擬桌面及以后陸續(xù)增加的系統(tǒng)需求。

對(duì)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)方案可設(shè)計(jì)采用6個(gè)LUN分別承載50個(gè)虛擬桌面和支撐服務(wù)器組件，其中5個(gè)1TLUN承載虛擬桌面虛擬機(jī)，1個(gè)LUN用于承載虛擬機(jī)模板，平衡服務(wù)器和磁盤(pán)I/O性能。虛擬機(jī)和共享存儲(chǔ)采用現(xiàn)有NetAPP FAS2040 iscsi存儲(chǔ)，組成IP SAN架構(gòu)。服務(wù)器組件需要使用64位操作系統(tǒng)，使用Windows 2003 R2 SP2 x64或Windows 2008 R2 x64操作系統(tǒng)平臺(tái)。

同時(shí)利用現(xiàn)在的備份軟件，若需要利用VMware 的vStorage備份接口，需要備份軟件版本支持。系統(tǒng)以C/S架構(gòu)為主，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要保存在業(yè)務(wù)服務(wù)器或文件服務(wù)器上，虛擬桌面不存放用戶數(shù)據(jù)。虛擬桌面客戶端設(shè)備采用目前實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的PC，通過(guò)安裝vmware view client可訪問(wèn)虛擬桌面，部分用戶需要使用串口或并口打印時(shí)，可通過(guò)使用RDP協(xié)議連接虛擬桌面，或借用第三方轉(zhuǎn)換線，轉(zhuǎn)化為USB接口，可實(shí)現(xiàn)正常打印。

（二）實(shí)施網(wǎng)絡(luò)虛擬化教學(xué)模式

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的許多環(huán)節(jié)、過(guò)程和活動(dòng)都可以通過(guò)云計(jì)算服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種新型的運(yùn)行模式是高校開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、推動(dòng)教育信息化發(fā)展的新選擇。我們可以在虛擬化平臺(tái)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一種實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)，為工科技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一種變革性的新思路。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可大幅度降低實(shí)驗(yàn)室管理難度、教師授課難度和工作量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高實(shí)驗(yàn)室的安全性。

虛擬化技術(shù)作為云計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)，在高職院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的應(yīng)用，不僅可以減少資金在教學(xué)過(guò)程中的投資，充分利用好現(xiàn)有設(shè)備，緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的問(wèn)題，同時(shí)也可為教育私有云平臺(tái)的建設(shè)提供技術(shù)保證。

項(xiàng)目名稱：中央財(cái)政支持的職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)項(xiàng)目（蘇教財(cái)〔2012〕177號(hào)）

［1］宋蕾.虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)機(jī)房實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013（6）：274-278.

［2］阮建華.桌面虛擬技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)機(jī)房中的應(yīng)用［J］.福建商業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2012（4）：101-108.

［3］任軍，社賈磊.桌面虛擬化在高校實(shí)訓(xùn)機(jī)房應(yīng)用探討［J］.計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2012（4）：41-43.

［4］任星，李青榮.基于VMware vSphere虛擬化資源管理平臺(tái)研究［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012（5）：219-223.

責(zé)任編輯：郭一鶴

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1671-6531（2015）23-0152-02

石范鋒/揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處講師，碩士（江蘇揚(yáng)州225127）。