虛擬化技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用研究

董紅蕓

（甘肅省中醫(yī)學(xué)校，甘肅 蘭州 730050）

虛擬化技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生而出現(xiàn)的，在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程中一直扮演著重要的角色，其目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)IT資源的充分利用[1]，顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。目前中職學(xué)校計(jì)算機(jī)設(shè)備數(shù)量大量增加，隨之而來的就是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散和管理維護(hù)壓力增大，通過虛擬化技術(shù)對(duì)教學(xué)中的應(yīng)用、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，提高資源使用率，提高教學(xué)工作效率，降低管理壓力。

1 目前中職學(xué)校的現(xiàn)狀

對(duì)于中職學(xué)校來說，信息化建設(shè)的水平比以往有了很大的提高。目前學(xué)校已建成一定基礎(chǔ)的校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其中包括：每間普通教室專用教學(xué)電腦、多媒體教室、計(jì)算機(jī)教室、電子閱覽室、語音室和用于完成教育教學(xué)、管理等工作的辦公電腦等。

在設(shè)備管理上，由于PC機(jī)地理位置分散，帶來許多管理上的不便。如每間普通教室和多媒體教室雖然都裝有教學(xué)電腦，但其擁有各自獨(dú)立的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，因此，安裝和維護(hù)這些電腦時(shí)需要管理員一臺(tái)一臺(tái)去操作，管理困難，而且教師上課使用的軟件和課件有時(shí)就需隨著上課地點(diǎn)的變換進(jìn)行多次安裝。再如計(jì)算機(jī)教室，這是學(xué)生上課的公用機(jī)房，上課使用頻率非常高，上課時(shí)學(xué)生有時(shí)會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)做很多個(gè)性化的修改操作，一旦機(jī)器重啟，所有修改及保存的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，而學(xué)校為便于管理計(jì)算機(jī)，通過安裝硬件還原保護(hù)卡來保護(hù)學(xué)生機(jī)的操作系統(tǒng)，這樣學(xué)生的某些個(gè)性化操作就受到限制。對(duì)于辦公用電腦來說，一般是一個(gè)教研組的多位教師共用一臺(tái)電腦，隨之而來的問題是如何滿足不同教師對(duì)于計(jì)算機(jī)的軟件需求和操作習(xí)慣，讓大家操作使用起來更方便。

針對(duì)目前學(xué)校計(jì)算機(jī)設(shè)備管理及存儲(chǔ)遇到的問題，應(yīng)使用虛擬化技術(shù)來解決這些問題。使用虛擬化技術(shù)，能夠簡化應(yīng)用的配置，降低維護(hù)不同平臺(tái)下操作系統(tǒng)的難度和復(fù)雜度，降低設(shè)備維護(hù)壓力，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全和可靠性，顯著提高教學(xué)的工作效率。

2 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)可以在單臺(tái)服務(wù)器上獨(dú)立運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)。它是一個(gè)廣義的術(shù)語，是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，是一個(gè)為了簡化管理、優(yōu)化資源的解決方案[2]。在IT領(lǐng)域，虛擬化技術(shù)就是將有限的、固定的資源根據(jù)不同需求進(jìn)行重新規(guī)劃，最終達(dá)到最大利用率的目的。

虛擬化技術(shù)按照被應(yīng)用的領(lǐng)域劃分，主要包括服務(wù)器虛擬化、應(yīng)用虛擬化、桌面虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化。

（1）服務(wù)器虛擬化。它是一種方法，能夠在整合多個(gè)應(yīng)用服務(wù)的同時(shí)，通過區(qū)分應(yīng)用服務(wù)的優(yōu)先次序?qū)⒎?wù)器物理資源抽象成邏輯資源分配給最需要它們的工作負(fù)載，這樣可讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，使其不再受限于物理上的界限，從而提高利用率，簡化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合。

（2）應(yīng)用虛擬化。應(yīng)用虛擬化是把應(yīng)用對(duì)底層系統(tǒng)和硬件的依賴抽象出來，從而解除應(yīng)用與操作系統(tǒng)和硬件的耦合關(guān)系。它為應(yīng)用程序提供了一個(gè)虛擬的運(yùn)行環(huán)境，不僅擁有應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件，還包括所需的運(yùn)行環(huán)境，而且用戶可以選擇自己喜歡的虛擬應(yīng)用程序以及所支持的虛擬環(huán)境。

（3）桌面虛擬化。桌面虛擬化是指將計(jì)算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性?？梢酝ㄟ^任何設(shè)備，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間訪問在網(wǎng)絡(luò)上屬于我們個(gè)人的同一桌面系統(tǒng)。應(yīng)用桌面虛擬化能夠：①大大降低終端設(shè)備采購維護(hù)成本。②集中管理，統(tǒng)一配置，使用安全。由于計(jì)算發(fā)生在數(shù)據(jù)中心，所有桌面的管理和配置都在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行，管理員可以在數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)對(duì)所有桌面和應(yīng)用的統(tǒng)一配置和管理。例如系統(tǒng)升級(jí)、安裝應(yīng)用等，避免了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)分布位置分散造成的管理困難和高昂的成本，適合于學(xué)校教室電腦、多媒體教室等場合。③增加了安全性。由于所有數(shù)據(jù)和計(jì)算都發(fā)生在數(shù)據(jù)中心，傳遞的只是最終運(yùn)行圖像，機(jī)密數(shù)據(jù)和信息不需要通過網(wǎng)絡(luò)傳遞，另外這些數(shù)據(jù)可以通過配置使其不被允許下載到客戶端，保證用戶不會(huì)帶走、傳播機(jī)密信息。④節(jié)能減排。

（4）存儲(chǔ)虛擬化。存儲(chǔ)虛擬化是把不同接口協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備（如JBOD、RAID和磁帶庫等）整合成一個(gè)虛擬的存儲(chǔ)池，根據(jù)需要為主機(jī)創(chuàng)建和提供虛擬存儲(chǔ)卷。它將實(shí)際的物理存儲(chǔ)實(shí)體與存儲(chǔ)的邏輯表示分離開來，應(yīng)用服務(wù)器只與分配給它們的邏輯卷打交道，而不關(guān)心具體在哪個(gè)物理實(shí)體上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

存儲(chǔ)虛擬化的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾方面：①集中存儲(chǔ)。對(duì)存儲(chǔ)資源統(tǒng)一整合管理[3]，集中存儲(chǔ)，形成數(shù)據(jù)中心模式。②對(duì)存儲(chǔ)容量實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一分配。通過對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)不同級(jí)別的存儲(chǔ)資源進(jìn)行虛擬化，建立不同級(jí)別的存儲(chǔ)資源池，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管理與配置，簡化了管理員的日常管理任務(wù)，對(duì)存儲(chǔ)資源的劃分更靈活。③提高部分應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的訪問性能及安全性。④實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)遷移，保障業(yè)務(wù)連續(xù)性。⑤良好的易擴(kuò)展性。新設(shè)備的加入及老設(shè)備的淘汰均可在線進(jìn)行。

3 虛擬化技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)踐性運(yùn)用

虛擬化技術(shù)通過對(duì)各種硬件資源（如CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等）和各種軟件環(huán)境（如操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序等）進(jìn)行統(tǒng)一管理及對(duì)這些資源接口的統(tǒng)一調(diào)度，最終為用戶提供信息輸出。這些資源在經(jīng)過虛擬化后，對(duì)用戶隱藏了不必要的細(xì)節(jié)，為用戶提供了透明的訪問，這樣用戶可以在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)其在真實(shí)環(huán)境中的部分或者全部功能。虛擬化的平臺(tái)管理通過對(duì)賬戶的管理和統(tǒng)一管理授權(quán)，提高了系統(tǒng)的安全性。

利用桌面虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在中心機(jī)房存放每位用戶的完整桌面環(huán)境，用戶只需使用終端設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)訪問該桌面環(huán)境。如學(xué)生教室電腦和多媒體教室，教師預(yù)先將教學(xué)軟件和課件依據(jù)不同授課課程進(jìn)行存放，教師無論到哪間教室授課，都可通過自己的用戶名和密碼訪問到自己的教學(xué)環(huán)境，并能定義自己喜歡的桌面操作系統(tǒng)、顯示風(fēng)格、默認(rèn)環(huán)境等，而且在教師下次在另一終端登錄時(shí)，還可以使用以前的配置和存儲(chǔ)文件內(nèi)容。由于用戶的桌面環(huán)境被保存為一個(gè)個(gè)虛擬機(jī)，通過對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行快照和備份，出現(xiàn)系統(tǒng)故障時(shí)就可以快速恢復(fù)，保證教師正常上課。再如計(jì)算機(jī)教室可以通過桌面虛擬化方式，將系統(tǒng)的計(jì)算資源集中到教師機(jī)服務(wù)器上統(tǒng)一管理和分發(fā)，維護(hù)設(shè)備只需要對(duì)教師機(jī)的配置模板進(jìn)行更新，通過桌面代理下發(fā)到用戶的顯示器上，不需要對(duì)每一臺(tái)終端PC都進(jìn)行維護(hù)，提高了資源利用率，降低了維護(hù)的復(fù)雜度。

應(yīng)用虛擬化技術(shù)為應(yīng)用程序提供了一個(gè)虛擬的運(yùn)行環(huán)境，教學(xué)用機(jī)只需知道要完成相關(guān)的教學(xué)功能，而不需要關(guān)注如何安裝應(yīng)用。如辦公電腦依據(jù)多位教師所教授課程的不同，分配不同的應(yīng)用，每位教師設(shè)定各自訪問資源的賬號(hào)，形成自己獨(dú)立的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)環(huán)境，登錄后，應(yīng)用將判斷用戶的訪問權(quán)限以及能夠訪問應(yīng)用的資源，然后根據(jù)應(yīng)用的授權(quán)來訪問資源。如講授計(jì)算機(jī)語言的教師登錄系統(tǒng)后，會(huì)在其桌面上出現(xiàn)C、VF等編程軟件，而講授網(wǎng)頁的教師桌面上則顯示Frontpage等網(wǎng)頁制作工具。這樣針對(duì)同一臺(tái)電腦，只需使用不同的用戶賬號(hào)登錄后進(jìn)入自己的工作環(huán)境，便可實(shí)現(xiàn)用戶的個(gè)性化參數(shù)。

利用存儲(chǔ)虛擬化對(duì)存儲(chǔ)資源進(jìn)行統(tǒng)一整合管理。如可將教學(xué)所用數(shù)據(jù)與學(xué)生自定義數(shù)據(jù)，通過存儲(chǔ)虛擬化的方式進(jìn)行集中存儲(chǔ)和管理。學(xué)生在不同位置使用自己的賬號(hào)通過不同終端登錄后，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)自己以前編輯存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的訪問。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)采用冗余技術(shù)進(jìn)行保護(hù)，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和穩(wěn)定性。這樣，校園內(nèi)部存儲(chǔ)資源的利用率和數(shù)據(jù)的安全性借助虛擬化技術(shù)可以得到很大改善。

服務(wù)器虛擬化技術(shù)作為虛擬化的基礎(chǔ)，以虛擬機(jī)的形式提供應(yīng)用的運(yùn)行平臺(tái)。該技術(shù)能夠完成對(duì)學(xué)校中的服務(wù)器資源整合、操作系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，并為桌面虛擬化提供基礎(chǔ)操作系統(tǒng)環(huán)境，應(yīng)用虛擬化所需要的操作系統(tǒng)也構(gòu)建在虛擬的平臺(tái)上，最終實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。

4 結(jié)語

應(yīng)用虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為一種趨勢，通過實(shí)現(xiàn)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化，可以降低管理成本，提高使用的靈活性、安全性。在學(xué)校教學(xué)過程中，要加強(qiáng)對(duì)虛擬化技術(shù)的探討研究，利用虛擬化技術(shù)更好地應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備日益增多帶來的管理不便、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)整合等問題，提高學(xué)校信息設(shè)備的數(shù)據(jù)容量、安全性和可靠性，為學(xué)校的發(fā)展提供強(qiáng)有力的軟件和硬件支持。

[1]丁建峰．淺論虛擬化及其應(yīng)用[J].華章，2011（25）：163-164．

[2]楊磊．淺談存儲(chǔ)虛擬化與服務(wù)器虛擬化[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（22）：2-3．

[3]龔松春．存儲(chǔ)虛擬化關(guān)鍵技術(shù)研究[J].信息通信，2011（3）：40-41．