教學(xué)機房客戶端軟件系統(tǒng)虛擬集成

陳積慧

(海南廣播電視大學(xué)計算機教研室，海南?？?，570105)

高校機房承擔(dān)計算機無紙化考試和教學(xué)實驗的任務(wù)逐年增多。每次考試前必須安裝考試環(huán)境，考后必須及時還原教學(xué)環(huán)境。教學(xué)內(nèi)容不同導(dǎo)致所需軟件系統(tǒng)也不相同。因此計算機軟硬件環(huán)境束縛著學(xué)校考試與教學(xué)業(yè)務(wù)的發(fā)展。按照傳統(tǒng)處理方法，機房管理員必須制作多種教學(xué)數(shù)據(jù)包，按照不同教學(xué)需求發(fā)布更新軟件系統(tǒng)。由于頻繁更新軟件系統(tǒng)存在占用機房教學(xué)時間、增加工作量缺點，所以傳統(tǒng)處理方法不理想。本文提出采用虛擬機技術(shù)高度集成軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)“單機多系統(tǒng)、單機多用途”功能，使機房環(huán)境能同時滿足多種業(yè)務(wù)需求。

一 教學(xué)機房軟件系統(tǒng)現(xiàn)狀

高校計算機教學(xué)機房主要承擔(dān)兩大工作任務(wù)，分別是計算機考試及教學(xué)實驗上機。根據(jù)不同需求，軟件系統(tǒng)大致情況如表1。

表1 計算機軟件需求

(一)考試客戶端所需計算機應(yīng)用軟件比較統(tǒng)一

除全國計算機等級考試之外，大部分計算機無紙化考試，考試客戶端應(yīng)用軟件以Microsoft office2003+IE6.0為主，所需計算機應(yīng)用軟件比較統(tǒng)一。經(jīng)測試全國計算機等級考試的客戶端考試環(huán)境完全可用于其他計算機類型考試。

(二)由于教學(xué)科目較多，軟件需求并不相同

為適應(yīng)不同計算機科目教學(xué)需求，計算機操作系統(tǒng)不盡相同。

(三)考試環(huán)境與教學(xué)環(huán)境無法統(tǒng)一

考試環(huán)境操作系統(tǒng)主要以Winxp為主，教學(xué)環(huán)境操作系統(tǒng)則比較多樣化。為滿足不同需求，機房管理員必須制作不同計算機客戶端數(shù)據(jù)包，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同傳到客戶端。每學(xué)期管理員必須多次重復(fù)安裝計算機教學(xué)與考試軟件，工作量增加。

二 傳統(tǒng)處理技術(shù)與虛擬機技術(shù)比較

(一)虛擬機定義

所謂虛擬機是在物理計算機(Host os)應(yīng)用環(huán)境下使用虛擬機軟件模擬出來的計算機，或稱為邏輯上的計算機(Guest os)。一臺物理計算機可以模擬出多臺虛擬計算機，運行多個操作系統(tǒng)。虛擬機與虛擬機，虛擬機與物理機之間可以相互聯(lián)網(wǎng)，共享資源。

(二)傳統(tǒng)處理方法

根據(jù)應(yīng)用需求，單機安裝多個操作系統(tǒng)。用戶可自行選擇相應(yīng)操作系統(tǒng)選項進入相應(yīng)軟件系統(tǒng)環(huán)境。優(yōu)點:實現(xiàn)單機使用多操作系統(tǒng)目的;缺點:1.對于學(xué)生用戶來說，必須重啟才能進入不同操作系統(tǒng);進入新操作系統(tǒng)后，原先系統(tǒng)上所有參考文檔、軟件會出現(xiàn)不能正常運行情況，影響學(xué)習(xí)。另外，課堂上多次重啟會占用教學(xué)時間;2.軟件數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)同傳到每臺客戶端，要進入不同操作系統(tǒng)配置相應(yīng)計算機參數(shù)(如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參數(shù)、軟件參數(shù)等)，增加工作量;3.師生進入不同操作系統(tǒng)后，出現(xiàn)學(xué)生機與教師機無法連接，學(xué)生無法觀看教師操作情況。主要原因是教學(xué)軟件不能兼容所有操作系統(tǒng)。

(三)虛擬機方法

在物理機唯一操作系統(tǒng)環(huán)境下安裝虛擬機軟件。通用虛擬機軟件模擬出多臺不同操作系統(tǒng)的計算機。用戶在開機狀態(tài)下，隨意進入任何操作系統(tǒng)，無需重啟。優(yōu)點:1.在物理機唯一操作系統(tǒng)上，仿真多臺操作系統(tǒng)計算機;2.可解決傳統(tǒng)處理方法存在問題;缺點:計算機硬件資源占用率高。硬件資源占用率高問題可通過提高計算機硬件配置解決，投入費用較少。

比較上述兩種處理方法，虛擬機技術(shù)對于解決教學(xué)與考試業(yè)務(wù)受軟硬件束縛問題是可行的。

三 計算機機房安裝過程

(一)物理機與虛擬機安裝軟件情況分析

為體現(xiàn)物理機及虛擬機系統(tǒng)環(huán)境的合理性、完整性，必須綜合考慮教學(xué)與考試使用軟件情況。根據(jù)工作經(jīng)驗分析:

1.計算機無紙化考試客戶端環(huán)境軟硬件要求比較高;參考各種類型考試說明，最好不要在虛擬機上運行考試客戶端，避免出現(xiàn)加密狗錯誤及計算機時間錯誤等問題，影響考試;

2.計算機無紙化考試客戶端IP地址按一定順序配置要求;

3.考試客戶端操作系統(tǒng)軟件均為Winxp;應(yīng)用軟件數(shù)量不多，版本統(tǒng)一，經(jīng)檢測應(yīng)用軟件無沖突狀況;

4.教學(xué)環(huán)境操作系統(tǒng)類型比較多，如計算機網(wǎng)絡(luò)就涉及到windows 2003、Linux等，操作系統(tǒng)更改過于頻繁;不同操作系統(tǒng)環(huán)境下，應(yīng)用軟件安裝需求不相同;應(yīng)用軟件數(shù)量較多。

綜合以上因素，物理計算機必須按照考試客戶端標(biāo)準安裝。主要原因是考試客戶端必須安裝在物理機上，另外操作系統(tǒng)均為Winxp操作系統(tǒng)。其他教學(xué)環(huán)境可利用虛擬機模擬。軟件分布情況如表2。

表2 計算機系統(tǒng)軟件安裝情況表

(二)應(yīng)用軟件收集與分類匯總

在客戶端安裝之前，必須按照教學(xué)與考試需求收集全部應(yīng)用軟件及軟件安裝說明。收集的完整性會影響到計算機系統(tǒng)更新頻度，完整性與更新頻度成反比。學(xué)校計算機機房主要用途是考試與教學(xué)實驗，因此必須有針對性進行收集。收集及匯總說明如下:

1.應(yīng)用軟件收集

為保證信息完整性與及時性，每學(xué)期末，機房管理員給相關(guān)教學(xué)部門發(fā)放下學(xué)期應(yīng)用軟件收集表。應(yīng)用軟件收集表內(nèi)容:應(yīng)用軟件名稱、用途、使用時間、加密狗、安裝版本號、操作系統(tǒng)、軟件使用人、軟件參與培訓(xùn)人員、安裝說明、軟件提供人，提供時間等，信息盡量完整。

2.軟件分類匯總分析

機房管理人員對教學(xué)部門提供的應(yīng)用軟件信息表進行分類匯總分析，確定哪些軟件應(yīng)該安裝在物理機上，哪些軟件安裝在什么操作系統(tǒng)的虛擬機上。按照《計算機系統(tǒng)軟件安裝情況表》標(biāo)準說明，考試軟件和教學(xué)管理軟件(蘇亞星等)安裝在物理機上;教學(xué)應(yīng)用軟件根據(jù)操作系統(tǒng)不同需求分別安裝。主要原因如下:

(1)物理計算機作為考試客戶端;

(2)計算機機房需要教學(xué)管理軟件進行管理所有客戶端，便于學(xué)生能觀看教師機實際操作演示等;

(3)教學(xué)應(yīng)用軟件會涉及到不同操作系統(tǒng)，可采用虛擬機進行模擬。

(三)樣機計算機安裝流程

機房管理員必須先制作樣機，然后通過網(wǎng)絡(luò)同傳功能發(fā)布到所有計算機。全部過程如下圖所示:

圖1 計算機機房軟件安裝流程圖

1.虛擬樣機安裝

準備好前期工作，可根據(jù)《計算機機房軟件安裝流程圖》1－4順序安裝樣機。如何創(chuàng)建虛擬機，請參考《虛擬機的使用說明》。

2.上網(wǎng)參數(shù)配置

虛擬計算機提供上網(wǎng)工作模式分別為:Host－only(主機模式)、NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式)、Bridged(橋接模式)。

(1)Host－only(主機模式)主要是虛擬環(huán)境與真實環(huán)境相隔開，只能實現(xiàn)單機上所有虛擬機之間、虛擬機與主宿機的相互訪問，不能訪問因特網(wǎng);

(2)NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式)是借助NAT功能，通過主宿機所在網(wǎng)絡(luò)訪問因特網(wǎng)。但虛擬機不能訪問局域網(wǎng)內(nèi)其他物理機。上網(wǎng)配置比較簡單，只需把虛擬軟件中網(wǎng)絡(luò)工作模式改為NAT模式即可;

(3)Bridged(橋接模式)是把虛擬計算機當(dāng)成局域網(wǎng)內(nèi)一臺獨立計算機，可以訪問局域網(wǎng)中任何一臺計算機。上網(wǎng)配置比較繁瑣，除了修改工作模式，整個局域網(wǎng)中虛擬機具有獨立IP地址等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

根據(jù)機房管理經(jīng)驗及三種虛擬機工作模式比較分析，采用NAT模式即可滿足教學(xué)及考試需求。

3.樣機測試

樣機安裝完后，必須進行測試。如使用考試測試軟件檢查考試環(huán)境、上網(wǎng)情況、軟件能否正常使用等。

4.發(fā)布、分配IP、全體機器測試

許多教學(xué)計算機都具有網(wǎng)絡(luò)同傳功能，能實現(xiàn)計算機之間對傳、自動分配IP地址及修改計算名稱等。如果計算機不具有該功能可采用Ghost軟件打包進行發(fā)布，再修改各物理計算機的IP地址與計算機名稱。全體計算機安裝完成后，必須全體測試，如檢查網(wǎng)絡(luò)情況、教學(xué)管理軟件是否正常使用等。

結(jié) 語

近來年，計算機虛擬技術(shù)漸漸成熟。虛擬技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)已成為比較熱門的研究課題。根據(jù)多年機房管理經(jīng)驗，筆者提出的采用虛擬技術(shù)高度集成機房軟件系統(tǒng)解決方案已在學(xué)校機房實施，運行效果較好。希望該方案能對各高校機房管理工作起到參考作用。

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