服務(wù)器虛擬化在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用研究

陳偉文

摘要：該文簡(jiǎn)單分析了高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，闡述了服務(wù)器虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用針對(duì)服務(wù)器虛擬化在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)展開(kāi)了深人的研究，結(jié)合本次研究，發(fā)表了一些自己的建議看法，希望可以對(duì)服務(wù)器虛擬化在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)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(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生的全面發(fā)展進(jìn)步打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：服務(wù)器虛擬化；高校；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室；應(yīng)用

當(dāng)前高校招生規(guī)模越來(lái)越大，學(xué)生數(shù)量不斷增多，但是并未得到充足的教學(xué)經(jīng)費(fèi)保證，很多實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際教學(xué)需要。在有效的教學(xué)資源情況下，必須要高效、高質(zhì)量完成各類(lèi)教學(xué)計(jì)劃。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)有著非常強(qiáng)的實(shí)踐性，為了培養(yǎng)出高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才，必須要對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式展開(kāi)優(yōu)化和完善，提高在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面的重視度。當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)還存在一定的問(wèn)題，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在展開(kāi)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)，結(jié)合服務(wù)器虛擬化技術(shù)，建立虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，既能夠提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室服務(wù)教學(xué)水平，同時(shí)還能使資金利用效率有顯著的提高，減少在設(shè)備管理和維護(hù)方面的花費(fèi)，本文就此展開(kāi)了研究分析。

1高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

計(jì)算機(jī)學(xué)科理論與實(shí)際之間存在有非常密切的聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)學(xué)科教學(xué)中占有十分重要的價(jià)值和地位。想要提高計(jì)算機(jī)教學(xué)質(zhì)量，單一的課堂講述教學(xué)方式很難起到理想的教學(xué)效果，學(xué)生理論知識(shí)掌握較為局限，必須要與計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式結(jié)合在一起，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作，將理論知識(shí)應(yīng)用在實(shí)踐操作中，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的有效應(yīng)用，解決遇到的實(shí)際問(wèn)題。

當(dāng)前很多高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室為了提高管理有效性，BIOS設(shè)置有密碼，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行BIOS設(shè)置方面的練習(xí)。在主板上有硬盤(pán)保護(hù)卡，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行新軟件的安裝以及使用?？刂泼姘灞粰C(jī)房管理軟件屏蔽，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置方面的操作。在展開(kāi)計(jì)算機(jī)維護(hù)課程教學(xué)時(shí)，比如說(shuō)硬盤(pán)的分區(qū)、系統(tǒng)重裝、驅(qū)動(dòng)安裝等，學(xué)生無(wú)法親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，降低了學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)有效性。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)方面，學(xué)生在局域網(wǎng)架設(shè)等方面學(xué)習(xí)時(shí)，需要借助多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計(jì)算機(jī)，但是很多高校受到教學(xué)條件等方面因素限制，在完成理論知識(shí)學(xué)習(xí)后，無(wú)法展開(kāi)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的有效解決。

在操作系統(tǒng)課程方面，計(jì)算機(jī)一般會(huì)提前安裝有操作系統(tǒng)，配備有硬盤(pán)保護(hù)卡，學(xué)生更多的是進(jìn)行一些操作系統(tǒng)配置方面操作，沒(méi)有足夠的機(jī)會(huì)對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和安裝，尤其在一些網(wǎng)絡(luò)操作級(jí)別較高系統(tǒng)方面，必須要有特殊硬件設(shè)備才能有效運(yùn)行，但是因?yàn)閮r(jià)格昂貴，很難配備齊全。

2服務(wù)器虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化主要是指一臺(tái)物理服務(wù)器虛擬出多個(gè)服務(wù)器，虛擬出的服務(wù)業(yè)也稱(chēng)為虛擬機(jī)，不同虛擬機(jī)有獨(dú)立的CPU和內(nèi)存，不同虛擬機(jī)之間相互獨(dú)立，彼此互不干擾和影響。比如說(shuō)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室配備有60個(gè)計(jì)算機(jī)，必須要匹配有60個(gè)物理服務(wù)器，每個(gè)服務(wù)器上面都需要進(jìn)行應(yīng)用的安裝，服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用之后，只需要在虛擬服務(wù)器中安裝應(yīng)用，一臺(tái)主機(jī)虛擬出多個(gè)不同主機(jī)，只需要虛擬其中一臺(tái)物理主機(jī)，就可以替代之前的全部物理服務(wù)器。結(jié)合不同實(shí)際需要，將不同的操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序安裝在虛擬機(jī)。因此，想要做好服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，必須要做好CPU、內(nèi)存以及I/O方面的虛擬。虛擬化產(chǎn)品架構(gòu)以監(jiān)管程序作為核心，在添加監(jiān)控程序軟件之后，整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的虛擬化可以順利有效進(jìn)行。以物理機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行虛擬化系統(tǒng)的建立，虛擬機(jī)系統(tǒng)可以在不同客戶(hù)機(jī)操作下完成相應(yīng)的功能操作。

以往不同的物理服務(wù)器相互獨(dú)立隔開(kāi)，彼此之間不會(huì)有干擾和影響情況出現(xiàn)，服務(wù)器受到的惡意攻擊往往來(lái)自網(wǎng)絡(luò)方面，殺毒軟件很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)這些方面威脅及時(shí)有效的清除，提高在服務(wù)器運(yùn)行安全保護(hù)方面有效性。虛擬化技術(shù)引入服務(wù)器后，能夠在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，但是增大了被惡意攻擊風(fēng)險(xiǎn)。服務(wù)器虛擬化安全主要是為了保證服務(wù)器與虛擬機(jī)之間的環(huán)境相互隔離，在該系統(tǒng)下，只可以訪(fǎng)問(wèn)自身的文件，沒(méi)有在其他文件訪(fǎng)問(wèn)方面的權(quán)限。

3服務(wù)器虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用

服務(wù)器虛擬化技術(shù)表現(xiàn)形式有兩種，一種是將多臺(tái)物理服務(wù)器虛擬化為1臺(tái)邏輯服務(wù)器，另一種是將1臺(tái)物理服務(wù)器虛擬化為多臺(tái)邏輯服務(wù)器。

服務(wù)器虛擬化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，將服務(wù)器硬件與應(yīng)用系統(tǒng)相互分離，在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上可以運(yùn)行多個(gè)不同操作系統(tǒng)，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)分散服務(wù)的集中管理，同時(shí)還能結(jié)合各個(gè)服務(wù)實(shí)際需要將進(jìn)行服務(wù)器資源的有效分配。在服務(wù)器架設(shè)方面，應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)有著以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：第一，能夠使服務(wù)器利用率有顯著提高，大幅度減少物理服務(wù)器需求量，節(jié)約成本；第二，虛擬機(jī)本身有著快速?gòu)?fù)制以及部署特性，能夠很大程度上降低服務(wù)器運(yùn)行維護(hù)管理工作量；第三，在服務(wù)器部署時(shí)間方面，可以從之前數(shù)小時(shí)縮短至幾分鐘，極大節(jié)約服務(wù)器部署時(shí)間花費(fèi)；第四，服務(wù)器虛擬化技術(shù)有著非常好的兼容性，系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)方便。

本次計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)選擇VMware workstation軟件構(gòu)建，有靈活高效特點(diǎn)，管理和維護(hù)方便，整個(gè)服務(wù)器虛擬為多個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)以及不同需求學(xué)生，啟動(dòng)相對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)，建立這種實(shí)驗(yàn)室，能夠應(yīng)用在多種不同課程教學(xué)中，實(shí)踐環(huán)境切換方便。VMware workstation軟件服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，可以分為四步：第一步，將VMware workstation宿主操作系統(tǒng)安裝在實(shí)驗(yàn)室主機(jī)，即有Linus環(huán)境版本，也有Windows環(huán)境版本，高校一般選擇Windows環(huán)境版本；第二步，安裝VMware workstation軟件，以此作為服務(wù)器虛擬化構(gòu)建基礎(chǔ)，進(jìn)行虛擬機(jī)的安裝、配置以及管理；第三步，在VMware workstation基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬機(jī)的安裝，虛擬機(jī)安裝之前，先要做好虛擬機(jī)硬件配置，選擇合適的虛擬機(jī)CPU、劃分物理內(nèi)存、選擇虛擬機(jī)顯卡、網(wǎng)絡(luò)模式、操作系統(tǒng)等，在完成硬件配置之后，安裝虛擬機(jī)操作系統(tǒng)；第四步，在虛擬機(jī)操作系統(tǒng)安裝軟件，包含有應(yīng)用軟件和服務(wù)軟件，啟動(dòng)VMware workstation后進(jìn)入系統(tǒng)，將所需要的軟件和應(yīng)用安裝在系統(tǒng)內(nèi)，結(jié)合課程需要進(jìn)行軟件的安裝和卸載。通過(guò)這四步，完成整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的安裝。

4服務(wù)器虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.1在教學(xué)方面

借助新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，老師可以根據(jù)學(xué)生數(shù)量劃分虛擬機(jī)，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成系統(tǒng)的安裝，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包含有Windows等操作系統(tǒng)，學(xué)生根據(jù)課程內(nèi)容展開(kāi)相應(yīng)的軟件優(yōu)化和配置。整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠同時(shí)多個(gè)系統(tǒng)共存以及物理隔離，一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠支持多個(gè)相互隔離虛擬機(jī)的同時(shí)運(yùn)行，每個(gè)虛擬機(jī)都可以當(dāng)做一個(gè)獨(dú)立計(jì)算機(jī)，自完成網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置后，虛擬機(jī)與宿主以及虛擬機(jī)之間就可以在交換機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及實(shí)時(shí)切換。通過(guò)這種方式，以往需要多臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)進(jìn)行的課程，現(xiàn)如今只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可以完成，能夠很大程度上降低教學(xué)成本，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)踐環(huán)境的優(yōu)化和改善，為學(xué)生提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)實(shí)踐機(jī)會(huì)。；另外，應(yīng)用該平臺(tái)，老師還可以采取因材施教教學(xué)策略，針對(duì)部分有較強(qiáng)學(xué)習(xí)能力學(xué)生，適當(dāng)多分配虛擬機(jī)，學(xué)生可以將自己編寫(xiě)的程序在多個(gè)不同平臺(tái)展開(kāi)測(cè)試和調(diào)試，分析程序的兼容性，拓展學(xué)生視野，提高學(xué)生實(shí)踐水平。

4.2在管理方面

VMware workstation移植十分方便，能夠通過(guò)對(duì)虛擬機(jī)文件復(fù)制和備份等方式安裝虛擬機(jī)模板，減少在實(shí)驗(yàn)環(huán)境布置方面的時(shí)間花費(fèi)，快速建立多種復(fù)雜度多、數(shù)量龐大的是按教學(xué)環(huán)境，滿(mǎn)足多個(gè)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要。另外，其本身有著多系統(tǒng)物理隔離特點(diǎn)，能夠保證宿主系統(tǒng)與虛擬機(jī)之間有良好的隔離效果，一旦某個(gè)虛擬機(jī)有故障情況出現(xiàn)，其他虛擬機(jī)以及宿主系統(tǒng)將不會(huì)受到影響，當(dāng)宿主系統(tǒng)有故障出現(xiàn)時(shí)，虛擬機(jī)系統(tǒng)同樣不受影響，只需要處理具體故障問(wèn)題即可。另外，VMwareworkstation本身還有快照功能，能夠?qū)崟r(shí)保持當(dāng)前虛擬機(jī)狀態(tài)，避免有虛擬機(jī)重建情況出現(xiàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)連續(xù)性不受影響。另外，快照功能以及系統(tǒng)隔離功能在實(shí)際應(yīng)用中還能展開(kāi)一些不確定性以及危險(xiǎn)陛實(shí)驗(yàn)教學(xué)，比如說(shuō)測(cè)試計(jì)算機(jī)病毒等。

另外，VMware workstation還能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)虛擬機(jī)的建立和啟用，支持Linus、Windows等多種操作系統(tǒng)，與傳統(tǒng)物理平臺(tái)建設(shè)方式相比，服務(wù)器虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，只需要1臺(tái)服務(wù)器就可以構(gòu)架一個(gè)大型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在虛擬化硬件平臺(tái)之后，當(dāng)有教學(xué)內(nèi)容更新方面的需要時(shí)，只需要對(duì)虛擬化軟件升級(jí)，不需要更新整個(gè)平臺(tái)，節(jié)約教學(xué)成本。

5結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不足、資金短缺等情況，應(yīng)用服務(wù)器虛擬化，能夠從管理層面以及技術(shù)層面等方面出發(fā)，提高新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建可行性。選擇虛擬化技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建，不僅能夠減少在設(shè)備方面的花費(fèi)，同時(shí)還能更好地滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)試驗(yàn)教學(xué)在復(fù)雜性、多樣性等方面的需要。不需要增加在硬件設(shè)備方面的投入，服務(wù)器虛擬化技術(shù)能夠?qū)ψ畲笙薅韧诰颥F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備潛力，使當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用效率有顯著提高，為學(xué)生提供更多實(shí)踐訓(xùn)練機(jī)會(huì)。在技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，虛擬化技術(shù)越發(fā)完善，在實(shí)際應(yīng)用中，其實(shí)際問(wèn)題解決水平越來(lái)越高，在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所發(fā)揮出的作用更為顯著。