操作系統及虛擬化技術在網絡教學環境中的應用

韓亞利

摘 要：隨著計算機網絡技術的不斷發展與普及，為培養壯大網絡人才隊伍，各大院校紛紛開設與網絡相關的管理與應用教學，在推動網絡教學實踐中發揮積極的作用。但通過階段性教學實踐來看，還存在很多問題，影響教學目標的實現。本文從操作系統虛擬化技術原理分析入手，對教學現狀及存在的問題進行研究，研究設計本地虛擬技術管理工具，力求為推動相關領域的實踐發展做出有益的理論嘗試。

關鍵詞：操作系統；虛擬化；網絡教學

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.199

1 操作系統虛擬化技術原理分析

所謂的操作系統虛擬化是一種站在邏輯角度對資源進行識別與配置的方法，主要是采取整機模擬、硬件分區、分時合并等手段，將計算機資源進行科學合理的劃分與組合，向用戶提供環境優化的技術。通常以兩種方式對系統進行優化：一是降低網絡復雜程度，提高資源利用率。如將一臺物理服務器通過模擬技術，建立多個服務系統，增強網絡服務功能；二是提高服務性能。將多個服務器進行整合，統一為單一客戶服務，給客戶性能優化的印象。如Google、baidu等[1]。

2 計算機網絡課程教學實踐現狀

當前，網絡化、數字化、信息化已經成為時代的代名詞，網絡平臺已經成為經濟運行的重要基礎。國內對于網絡技術人才的需求隨著經濟發展開始不斷增長，各大高校都針對市場需求開始設置相關的教學內容，以期能夠滿足市場需求。當前，課題主要以《網絡基礎》、《組網技術》以及《基礎編程》等最為普及，這些課程普遍以實踐為主[2]。因此，學校大多采取多媒體演示技術，為學生展示最為直觀的操作；依托互聯網資源，進行互動式操作；利用實驗設備進行動手操作，提高具體項目熟練度。

3 網絡教學環境存在的突出問題

3.1 應用設備不匹配

網絡知識更新換代較快，導致教學內容隨之變化，教學所需要的設備數量及種類也在不斷增加。但從實際情況來看，很多學校受經費及場地等限制，其教學實驗設備往往不能夠及時更新，致使部分教學內容無法開展；有的學校甚至連基本教學都難以完成，只能通過多媒體圖片或者網絡資源進行展示，實踐動手基本上就是紙上談兵。

3.2 實驗環境有限制

計算機實驗室是各院校完成基本教學的基地，其教學環境好壞，直接決定整體實踐教學效果。為了能夠提高資源利用率，各院校基本上都采取24小時開放策略，但軟硬件故障、人為破壞以及病毒對計算機影響較大。因此，學校開始安裝各類保護軟件，制定嚴格的管理制度，看擬對教學設備提供嚴密的保護，也破壞了學生學習的環境，導致很多操作無法進行[3]。

3.3 實際管理效率低

對于計算機實驗教學一般都需要建立專門的網絡實驗室，不僅需要大量的資金去購買計算機，還要配備參數較高的服務器、路由器以及交換機等；在軟件上，也要根據教學及硬件條件，安裝與之配套的軟件等，往往會投入大量的資金，做為學校高端代表，很多學校卻將建設完備的實驗室當做寶貝，對其進行保護和管理，實際使用效率較低。

4 本地虛擬技術管理工具的設計與實現

為解決上述問題，必須要使用虛擬技術對操作系統進行管理與維護，以確保能夠提供多人高效服務。

4.1 實用功能需求分析

通常情況下，虛擬機在OpenVZ服務器運行，能夠對基于虛擬技術的實踐環境進行更加方便高效的管理。具體功能有批量創建虛擬機、配置虛擬參數、安裝資料與軟件、分發文件以及啟動系統等，還可以承擔遠程喚醒實驗計算機的功能，只有能夠完善上述功能，才能夠滿足教學基本需求[4]。

4.2 技術難題

建立該管理工具主要目的是為了滿足實驗教學需求，但在實際操作中，仍然存在很多問題：一是語言選擇。基于安全考慮，不能在系統中過多安裝軟件，在具體設計中，不能夠在其運行環境中存在圖形界面；二是遠程喚醒。在應該該功能時，必須要事先搜集所有MAC信息，運用Wake on Lan技術向廣播地址進行數據包傳送，以達到喚醒效果；三是批量操作。OpenVZ軟件提供管理工具，用于單個虛擬機的操作，但實驗環境中，涉及虛擬機操作頻次較多，會導致效率降低。

4.3 本地虛擬機管理工具實現

針對存在問題及技術難題，根據實驗功能需求，設置結構模塊如圖1[5]。

從上圖可以看出，功能模塊管理工具主要是由創建虛擬機、配置虛擬機、分發實驗軟件、刪除虛擬機、啟動虛擬機、停止虛擬機、采取客戶機MAC地址以及喚醒客戶機等部分構成。通過實驗評價來看，該模塊構建具有較強實用性，能夠滿足功能需求。

5 結論

通過上述分析可知，國內計算機網絡課程教學雖然發展迅速，但通過分析來看，仍然存在很多不盡人意的地方，需要在不斷發展中加以解決。以Linux為代表的源代碼開放軟件在國內普及度較高，依托該代碼開發的軟件也越來越多，因此在課程實踐操作上，要緊貼領域發展，不斷完善教學環境，使教學環境不斷優化。

參考文獻：

[1]董焱.基于虛擬化技術的實驗教學中心環境構建實驗[J].技術與管理，2011（03）：21-24.

[2]邱洋.虛擬化技術在網絡操作系統教學中的應用研究[J].信息技術，2015（07）：22-25.

[3]侯玥.操作系統級虛擬化技術在網絡教學環境中的應用[D].北京：北京工業大學.2012.

[4]徐苑苑.云計算環境下的開放課程應用研究[D].上海：華東師范大學，2013.

[5]莊城山.虛擬機技術在網絡操作系統課程實踐教學中的應用[J].安慶師范學院學報（自然科學版），2015（02）：34-36.endprint