虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中的運(yùn)用

張玉英

摘要 為不斷提升計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的使用成效，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中的漏洞，提供優(yōu)質(zhì)的管理和服務(wù)，本文把虛擬化技術(shù)融入到于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理工作中來，以此來解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理中的問題和漏洞，此外還針對虛擬化技術(shù)運(yùn)用過程中需重點(diǎn)關(guān)注的幾個(gè)方面進(jìn)行論述。虛擬化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理中的運(yùn)用可全面提升管理成效，降低采購和日常維護(hù)成本，減少能源消耗，提高利用效率。

【關(guān)鍵詞】虛擬化技術(shù) 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)室管理運(yùn)用

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國高校數(shù)字化建設(shè)日益普及，企業(yè)和社會(huì)需要大量應(yīng)用型人才，校園計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的重要性不斷突顯出來。實(shí)驗(yàn)室是計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵場地，因此實(shí)驗(yàn)室的管理也受到高校的重點(diǎn)關(guān)注。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室不僅要負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)專業(yè)的所有課程，它還承擔(dān)著高校的所有的基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)課程和教學(xué)工作。計(jì)算機(jī)設(shè)備更新速度快，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的軟件更新速度極快，此外，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室專業(yè)性強(qiáng)，課程繁多，教學(xué)任務(wù)繁重，這些都是實(shí)驗(yàn)室管理面臨的難題和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室資源利用率低，管理模式存在小問題，不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展和進(jìn)行。

1 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理現(xiàn)狀

目前，不同高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)設(shè)置類型多，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境也有較大差異，計(jì)算機(jī)的終端設(shè)備數(shù)量較多、不同班級終端型號也不相同，軟件升級也很頻繁，專業(yè)課程不同對軟件的質(zhì)量要求也各不相同，這就給計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理帶來挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：

（1）大部分高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室為了確保系統(tǒng)安全，大多利用保護(hù)硬盤的方式，還原系統(tǒng)改動(dòng)，就是為了防止學(xué)生隨意篡改或下載應(yīng)用。但是這一管理方式特別不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行。比如，一門課程通常需要十幾個(gè)學(xué)時(shí)，有些實(shí)踐操作是不能復(fù)制也不能存盤的，這就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能保存，對課程設(shè)計(jì)的延續(xù)性不利。

（2）計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室種類較多，服務(wù)器訪問需求量較大，學(xué)校的投入成本較大，但是實(shí)際資源利用率卻很低。此外，計(jì)算機(jī)數(shù)量多，沒有集中部署，無法實(shí)現(xiàn)集中管理，硬件設(shè)備不一致，種類多，管理難度大。

（3）計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在部署軟硬件資源上主要是安裝、升級以及卸載軟件等。管理員根據(jù)課程需要搭建硬件環(huán)境，傳統(tǒng)的教學(xué)軟件安裝模式存在不足。比如，部分軟件同傳結(jié)束之后，要逐一激活才能使用，有些軟件需要獲取硬件信息才能實(shí)現(xiàn)安裝。這些都是耗時(shí)時(shí)間很長的工作，且工作量巨大。一旦需要臨時(shí)安裝課程軟件，則無法實(shí)現(xiàn)。

（4）隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和移動(dòng)學(xué)習(xí)的需求。目前高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室只局限在實(shí)驗(yàn)室的固定場地學(xué)習(xí)，學(xué)生和教師不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。

2 虛擬化技術(shù)概述

2.1 虛擬化技術(shù)

對資源進(jìn)行抽象化管理的技術(shù)，我們稱之為虛擬化技術(shù)。它是把物理上的資源轉(zhuǎn)變?yōu)樗季S邏輯上能夠管理和控制的資源，把分散的資源統(tǒng)一集中起來管理，創(chuàng)建硬件資源庫，根據(jù)按需分配的原則，堅(jiān)持動(dòng)態(tài)化監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)最大程度的資源的有效利用。從學(xué)生使用體驗(yàn)的視角分析，虛擬化是透明的，而且用戶的使用不受時(shí)間和空間的限制。虛擬化技術(shù)有多種，概括起來有存儲(chǔ)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化等等。虛擬化技術(shù)有安裝便捷、方便保存和備份，集成性高，隔離性好，便于移植和管理。此外它還具備其它優(yōu)點(diǎn)：支持多種操作系統(tǒng)，抗災(zāi)能力高，購買終端設(shè)備和養(yǎng)護(hù)成本低，資源的有效利用率高，還能實(shí)現(xiàn)共享。

2.2 VM ware Workstation虛擬機(jī)軟件

VM ware Workstation軟件的主要作用是創(chuàng)建、設(shè)置以及虛擬機(jī)管理。通過利用VMware Workstation軟件進(jìn)行虛擬機(jī)的構(gòu)建，創(chuàng)建一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。用戶在Windows系統(tǒng)中安裝此軟件，只需在軟件中新建～臺(tái)虛擬機(jī)，并為虛擬機(jī)進(jìn)行CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、聲卡、顯卡等硬件的配置。在此虛擬機(jī)上安裝所需的操作系統(tǒng)，然后進(jìn)入虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)安裝教學(xué)課程需要的軟件或服務(wù)即可。虛擬機(jī)可快速布置新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，而且能夠快速備份和剪貼。

2.3 桌面虛擬化技術(shù)

桌面虛擬化主要是指把學(xué)生能夠使用的桌面操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬化，將學(xué)生使用的計(jì)算機(jī)桌面和物理計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)分離，利用虛擬化技術(shù)手段，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求生成很多虛擬機(jī)，通過利用遠(yuǎn)程協(xié)議交付給學(xué)生使用。因?yàn)橛?jì)算和處理都有服務(wù)器承擔(dān)，所以虛擬化對計(jì)算機(jī)的硬盤配置幾乎沒什么要求。而且它還可以進(jìn)行移動(dòng)設(shè)備終端瀏覽和訪問，學(xué)生可不受時(shí)空的制約，隨時(shí)體驗(yàn)虛擬化桌面操作系統(tǒng)。通過利用虛擬化技術(shù)對原有的設(shè)備進(jìn)行改造升級，以教學(xué)任務(wù)為目標(biāo)，將其拆分為互相獨(dú)立的，教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)不同的虛擬服務(wù)器。不同教學(xué)任務(wù)的虛擬服務(wù)器。然后再根據(jù)專業(yè)分配虛擬機(jī)，安裝對應(yīng)的教學(xué)軟件。最后，把虛擬機(jī)成功交接給計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中對應(yīng)的學(xué)生機(jī)。

3 虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中的運(yùn)用

虛擬化技術(shù)在實(shí)際計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用過程中主要包括四個(gè)方面，這四個(gè)方面分別是：客戶端設(shè)備;虛擬化客戶機(jī)、虛擬化連接服務(wù)器和虛擬化服務(wù)器云。

3.1 客戶端設(shè)備

虛擬化技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)用，其主要優(yōu)勢是為學(xué)生和教師帶來極大的便利。受教育者可隨時(shí)隨地訪問計(jì)算機(jī)的桌面，可利用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的終端設(shè)備，還可利用宿舍內(nèi)或電子閱覽室的計(jì)算機(jī)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室中計(jì)算機(jī)桌面的隨時(shí)訪問。受教育者只要打開虛擬客戶機(jī)就能看到虛擬桌面，此外還能優(yōu)化配置虛擬化客戶機(jī)軟件。學(xué)生通過利用虛擬化技術(shù)，能夠在老舊款式的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行最新軟件系統(tǒng)操作，延長老舊計(jì)算機(jī)的使用年限，減少電子垃圾。

3.2 虛擬化客戶機(jī)

虛擬化客戶及的主要功能是訪問虛擬桌面，它可自由的在客戶端上暢通無阻的運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)和虛擬化代理桌面、服務(wù)器的遠(yuǎn)程交互。桌面虛擬化中涉及多種協(xié)議，主要有RDP協(xié)議、ICA協(xié)議等協(xié)議。RDP協(xié)議、ICA協(xié)議等協(xié)議的工作成效，對受教育者使用虛擬化技術(shù)訪問計(jì)算機(jī)的感官體驗(yàn)有直接的影響。

3.3 虛擬化連接服務(wù)器

所謂的虛擬化連接服務(wù)器指的是客戶端鏈接中間人，桌面虛擬化鏈接服務(wù)器能夠?qū)徍恕Ⅱ?yàn)證客戶的身份，把虛擬化客戶機(jī)的所有申請請求轉(zhuǎn)到服務(wù)器相對應(yīng)的虛擬機(jī)之中。其主要功能是客戶端鏈接中實(shí)現(xiàn)交互，利用目錄對用戶的身份進(jìn)行確認(rèn)，然后根據(jù)遠(yuǎn)程協(xié)議進(jìn)行鏈接，將信息和資源進(jìn)行交互，把客戶端的申請請求直接發(fā)送到相應(yīng)的虛擬機(jī)中。

3.4 虛擬化服務(wù)器云

虛擬化技術(shù)的核心就是虛擬化服務(wù)器云，它是把虛擬的客戶端桌面系統(tǒng)創(chuàng)新成為獨(dú)立的磁盤存儲(chǔ)在服務(wù)器云之中，學(xué)生可根據(jù)實(shí)際需求從云中下載使用。服務(wù)器云主要的功能是為虛擬桌面供應(yīng)核心配置和管理，通過創(chuàng)建鏈接來實(shí)現(xiàn)對桌面的高效復(fù)制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程服務(wù)。虛擬化技術(shù)通過利用虛擬機(jī)技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的硬盤、主板、內(nèi)存以及外設(shè)硬件的分離，學(xué)生可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)桌面。虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)硬盤操作系統(tǒng)與運(yùn)行中數(shù)據(jù)、文件、資料的獨(dú)立。計(jì)算機(jī)管理者只要日常維護(hù)虛擬桌面的安全即可，這極大的提高了實(shí)驗(yàn)室的管理成效。

3.5 虛擬化技術(shù)對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的有效管理

根據(jù)虛擬化技術(shù)的系統(tǒng)框架構(gòu)建，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理人員可以根據(jù)實(shí)際課程內(nèi)容制定具有針對性的虛擬機(jī)鏡像，可有效解決原來計(jì)算機(jī)管理模式中出現(xiàn)的同一操作系統(tǒng)中應(yīng)用程序安裝比較多極易出現(xiàn)的不兼容難題和卡慢問題。在虛擬化技術(shù)下，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際需求自由選擇虛擬機(jī)模板，有多種選擇。此外，以虛擬化技術(shù)為根基，學(xué)生也能將學(xué)習(xí)資料上傳到服務(wù)器云中，可實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的延續(xù)性，滿足學(xué)生長久學(xué)習(xí)的需求。

4 虛擬化技術(shù)運(yùn)用中要關(guān)注的問題

虛擬化技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中的運(yùn)用雖然有諸多優(yōu)勢，但是在實(shí)際的虛擬化技術(shù)應(yīng)用過程中還需要注意下列問題。

4.1 從實(shí)際出發(fā)，理性評估

目前，虛擬化技術(shù)的資料和方案種類繁多，在實(shí)際運(yùn)用過程中很忌諱盲目套用，要從高校的實(shí)際情況出發(fā)，對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的具體情況以及虛擬化技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)和效益進(jìn)行理性評估，根據(jù)實(shí)際需求購買設(shè)備，也可嘗試分階段試運(yùn)行或局部試行。

4.2 將服務(wù)器內(nèi)存的可擴(kuò)展性納入考慮范圍

高校在運(yùn)行虛擬化技術(shù)之后，服務(wù)器的利用率有極大的提升，但是通過理性分析可發(fā)現(xiàn)，CPU和內(nèi)存的利用率沒有實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展。因此，在設(shè)備購買前應(yīng)將服務(wù)器的可擴(kuò)展性納入考慮范圍，因此要注意：首先，綜合各種因素考慮之后，要選擇單條容量大的內(nèi)存;其次，插槽數(shù)量的多少也要考慮，插槽口數(shù)量也是內(nèi)存可擴(kuò)展的影響因素之一。

4.3 共享存儲(chǔ)的重要性

共享存儲(chǔ)技術(shù)是虛擬化技術(shù)的中心和重點(diǎn)，也是這一技術(shù)的重要支撐。

我們?nèi)粘＝?jīng)常使用的SAS和NL-SAS硬盤中，筆者建議把重要的、核心的、使用頻率高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在讀寫性能更佳更好的SAS硬盤中，以此來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度和資料數(shù)據(jù)的匹配和均衡。此外，還要通過合理設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫在共享存儲(chǔ)中兩個(gè)控制器上的分流共享。否則，一旦全部數(shù)據(jù)信息都由一條控制器來讀寫，極易導(dǎo)致運(yùn)行線路擁堵，讀寫速度異常緩慢。

5 結(jié)束語

總之，虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中的運(yùn)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)管理模式的改革和創(chuàng)新，最大程度的減少管理負(fù)擔(dān)，而且還能全面發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的使用效率。學(xué)生可進(jìn)行遠(yuǎn)程在線實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間和空間的限制，而且可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和進(jìn)程的實(shí)時(shí)保存，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)效性。因此，高校要重視虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中的運(yùn)用，為高校的科技化、信息化建設(shè)和發(fā)展創(chuàng)建良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]武國祥，桌面虛擬化技術(shù)對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理效率的促進(jìn)作用[J].經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2016 （17）：260.

[2]李坤鵬，朱曉靜，陳作聰，利用桌面虛擬化技術(shù)對高校大型公共計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理[J].黑龍江科技信息，2016（10）：178-179.

[3]龍望晨，基于虛擬化技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理模型[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2016，29 （07）：120-121，144.

[4]張桐琿，淺析桌面虛擬化在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2016， 23 （08）：123-123.