服務器虛擬化在高校計算機實驗室的應用研究

陳偉文

摘要：該文簡單分析了高校計算機實驗教學中存在的問題，闡述了服務器虛擬化實驗平臺應用針對服務器虛擬化在高校計算機實驗室的應用優勢展開了深人的研究，結合本次研究，發表了一些自己的建議看法，希望可以對服務器虛擬化在高校計算機實驗室應用有效性的提高起到一定的參考和幫助，更好地完成高校計算機實驗教學，為學生的全面發展進步打下良好的基礎。

關鍵詞：服務器虛擬化；高校；計算機實驗室；應用

當前高校招生規模越來越大，學生數量不斷增多，但是并未得到充足的教學經費保證，很多實驗設備無法滿足實際教學需要。在有效的教學資源情況下，必須要高效、高質量完成各類教學計劃。計算機科學與技術有著非常強的實踐性，為了培養出高素質、創新型人才，必須要對當前計算機學科實驗教學方式展開優化和完善，提高在計算機實驗室建設方面的重視度。當前高校計算機實驗室的建設還存在一定的問題，結合多年教學經驗，在展開計算機實驗室建設時，結合服務器虛擬化技術，建立虛擬化實驗教學平臺，既能夠提高計算機實驗室服務教學水平，同時還能使資金利用效率有顯著的提高，減少在設備管理和維護方面的花費，本文就此展開了研究分析。

1高校計算機實驗教學中存在的問題

計算機學科理論與實際之間存在有非常密切的聯系，實驗教學在整個學科教學中占有十分重要的價值和地位。想要提高計算機教學質量，單一的課堂講述教學方式很難起到理想的教學效果，學生理論知識掌握較為局限，必須要與計算機實驗教學方式結合在一起，學生通過實驗室實際操作，將理論知識應用在實踐操作中，實現對計算機的有效應用，解決遇到的實際問題。

當前很多高校計算機實驗室為了提高管理有效性，BIOS設置有密碼，學生無法進行BIOS設置方面的練習。在主板上有硬盤保護卡，學生無法進行新軟件的安裝以及使用。控制面板被機房管理軟件屏蔽，學生無法進行系統設置方面的操作。在展開計算機維護課程教學時，比如說硬盤的分區、系統重裝、驅動安裝等，學生無法親自動手實驗，降低了學生動手能力培養有效性。在計算機網絡課程實驗方面，學生在局域網架設等方面學習時，需要借助多臺網絡設備和計算機，但是很多高校受到教學條件等方面因素限制，在完成理論知識學習后，無法展開相應的實驗操作，很難實現對實際問題的有效解決。

在操作系統課程方面，計算機一般會提前安裝有操作系統，配備有硬盤保護卡，學生更多的是進行一些操作系統配置方面操作，沒有足夠的機會對操作系統進行調試和安裝，尤其在一些網絡操作級別較高系統方面，必須要有特殊硬件設備才能有效運行，但是因為價格昂貴，很難配備齊全。

2服務器虛擬化技術

服務器虛擬化主要是指一臺物理服務器虛擬出多個服務器，虛擬出的服務業也稱為虛擬機，不同虛擬機有獨立的CPU和內存，不同虛擬機之間相互獨立，彼此互不干擾和影響。比如說計算機實驗室配備有60個計算機，必須要匹配有60個物理服務器，每個服務器上面都需要進行應用的安裝，服務器虛擬化技術應用之后，只需要在虛擬服務器中安裝應用，一臺主機虛擬出多個不同主機，只需要虛擬其中一臺物理主機，就可以替代之前的全部物理服務器。結合不同實際需要，將不同的操作系統以及應用程序安裝在虛擬機。因此，想要做好服務器虛擬化技術的應用，必須要做好CPU、內存以及I/O方面的虛擬。虛擬化產品架構以監管程序作為核心，在添加監控程序軟件之后，整個計算機系統的虛擬化可以順利有效進行。以物理機為基礎進行虛擬化系統的建立，虛擬機系統可以在不同客戶機操作下完成相應的功能操作。

以往不同的物理服務器相互獨立隔開，彼此之間不會有干擾和影響情況出現，服務器受到的惡意攻擊往往來自網絡方面，殺毒軟件很好地實現對這些方面威脅及時有效的清除，提高在服務器運行安全保護方面有效性。虛擬化技術引入服務器后，能夠在一臺服務器上運行多個虛擬機，但是增大了被惡意攻擊風險。服務器虛擬化安全主要是為了保證服務器與虛擬機之間的環境相互隔離，在該系統下，只可以訪問自身的文件，沒有在其他文件訪問方面的權限。

3服務器虛擬化實驗平臺應用

服務器虛擬化技術表現形式有兩種，一種是將多臺物理服務器虛擬化為1臺邏輯服務器，另一種是將1臺物理服務器虛擬化為多臺邏輯服務器。

服務器虛擬化技術在實際應用中，將服務器硬件與應用系統相互分離，在一臺計算機上可以運行多個不同操作系統，既可以實現對網絡分散服務的集中管理，同時還能結合各個服務實際需要將進行服務器資源的有效分配。在服務器架設方面，應用服務器虛擬化技術有著以下幾個方面的優勢：第一，能夠使服務器利用率有顯著提高，大幅度減少物理服務器需求量，節約成本；第二，虛擬機本身有著快速復制以及部署特性，能夠很大程度上降低服務器運行維護管理工作量；第三，在服務器部署時間方面，可以從之前數小時縮短至幾分鐘，極大節約服務器部署時間花費；第四，服務器虛擬化技術有著非常好的兼容性，系統升級維護方便。

本次計算機實驗教學平臺選擇VMware workstation軟件構建，有靈活高效特點，管理和維護方便，整個服務器虛擬為多個基礎應用平臺，針對不同專業以及不同需求學生，啟動相對應的虛擬機，建立這種實驗室，能夠應用在多種不同課程教學中，實踐環境切換方便。VMware workstation軟件服務器虛擬化技術的應用，可以分為四步：第一步，將VMware workstation宿主操作系統安裝在實驗室主機，即有Linus環境版本，也有Windows環境版本，高校一般選擇Windows環境版本；第二步，安裝VMware workstation軟件，以此作為服務器虛擬化構建基礎，進行虛擬機的安裝、配置以及管理；第三步，在VMware workstation基礎上進行虛擬機的安裝，虛擬機安裝之前，先要做好虛擬機硬件配置，選擇合適的虛擬機CPU、劃分物理內存、選擇虛擬機顯卡、網絡模式、操作系統等，在完成硬件配置之后，安裝虛擬機操作系統；第四步，在虛擬機操作系統安裝軟件，包含有應用軟件和服務軟件，啟動VMware workstation后進入系統，將所需要的軟件和應用安裝在系統內，結合課程需要進行軟件的安裝和卸載。通過這四步，完成整個虛擬實驗系統的安裝。

4服務器虛擬化實驗平臺應用優勢

4.1在教學方面

借助新的實驗教學平臺，老師可以根據學生數量劃分虛擬機，為學生提供實驗平臺完成系統的安裝，整個實驗平臺包含有Windows等操作系統，學生根據課程內容展開相應的軟件優化和配置。整個實驗平臺能夠同時多個系統共存以及物理隔離，一臺計算機能夠支持多個相互隔離虛擬機的同時運行，每個虛擬機都可以當做一個獨立計算機，自完成網絡參數配置后，虛擬機與宿主以及虛擬機之間就可以在交換機基礎上進行網絡互聯以及實時切換。通過這種方式，以往需要多臺計算機通過進行的課程，現如今只需要一臺計算機就可以完成，能夠很大程度上降低教學成本，實現對實踐環境的優化和改善，為學生提供一個優質實踐機會。；另外，應用該平臺，老師還可以采取因材施教教學策略，針對部分有較強學習能力學生，適當多分配虛擬機，學生可以將自己編寫的程序在多個不同平臺展開測試和調試，分析程序的兼容性，拓展學生視野，提高學生實踐水平。

4.2在管理方面

VMware workstation移植十分方便，能夠通過對虛擬機文件復制和備份等方式安裝虛擬機模板，減少在實驗環境布置方面的時間花費，快速建立多種復雜度多、數量龐大的是按教學環境，滿足多個不同專業學生的實驗教學需要。另外，其本身有著多系統物理隔離特點，能夠保證宿主系統與虛擬機之間有良好的隔離效果，一旦某個虛擬機有故障情況出現，其他虛擬機以及宿主系統將不會受到影響，當宿主系統有故障出現時，虛擬機系統同樣不受影響，只需要處理具體故障問題即可。另外，VMwareworkstation本身還有快照功能，能夠實時保持當前虛擬機狀態，避免有虛擬機重建情況出現，整個實驗教學連續性不受影響。另外，快照功能以及系統隔離功能在實際應用中還能展開一些不確定性以及危險陛實驗教學，比如說測試計算機病毒等。

另外，VMware workstation還能實現多臺虛擬機的建立和啟用，支持Linus、Windows等多種操作系統，與傳統物理平臺建設方式相比，服務器虛擬實驗平臺，只需要1臺服務器就可以構架一個大型實驗平臺。在虛擬化硬件平臺之后，當有教學內容更新方面的需要時，只需要對虛擬化軟件升級，不需要更新整個平臺，節約教學成本。

5結束語

針對當前高校計算機實驗教學資源不足、資金短缺等情況，應用服務器虛擬化，能夠從管理層面以及技術層面等方面出發，提高新型教學實驗平臺構建可行性。選擇虛擬化技術進行實驗教學平臺的構建，不僅能夠減少在設備方面的花費，同時還能更好地滿足計算機試驗教學在復雜性、多樣性等方面的需要。不需要增加在硬件設備方面的投入，服務器虛擬化技術能夠對最大限度挖掘現有實驗設備潛力，使當前實驗設備利用效率有顯著提高，為學生提供更多實踐訓練機會。在技術發展過程中，虛擬化技術越發完善，在實際應用中，其實際問題解決水平越來越高，在高校計算機實驗教學中所發揮出的作用更為顯著。