Web前端開發(fā)課程群虛擬化實訓(xùn)平臺構(gòu)建研究＊

滕吉鵬，王少青

(嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 嘉興 314000)

1 Web開發(fā)課程群面臨的實訓(xùn)困境

Web 開發(fā)課程群包括前端開發(fā)和后端開發(fā)兩類課程。目前涌現(xiàn)了豐富多彩的Web開發(fā)技術(shù)流派，它們各具特色，共同鑄就了互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，深刻改變了人們的生活方式。Web 開發(fā)課程群覆蓋了Web 開發(fā)的主流技術(shù)，在實訓(xùn)環(huán)節(jié)需充分考慮學(xué)生選擇開發(fā)工具的自主性和實踐Web 開發(fā)項目的靈活性。虛擬化實訓(xùn)平臺的出現(xiàn)為走出實訓(xùn)的困境帶來了曙光。

2 虛擬化實訓(xùn)平臺領(lǐng)域的研究綜述

李翔等人從各自的視角論證了Web 開發(fā)課程的教學(xué)模式和改革路徑；余雨團(tuán)隊將云原生技術(shù)引入“Web 開發(fā)技術(shù)”課程；邱丹萍研究了Web 開發(fā)的主流框架技術(shù)；唐華芳團(tuán)隊研究了虛擬仿真實訓(xùn)平臺的評價機(jī)制及指標(biāo)體系；張如凱、余衛(wèi)華、徐丹、孫育英、馬騫、彭浩等在在各自的專業(yè)領(lǐng)域探討了虛擬化仿真實訓(xùn)平臺的建設(shè)與應(yīng)用。近年來，市場上涌現(xiàn)了華為FusionAccess 桌面云、深信服aDesk 桌面云等云計算平臺，以及3DCAT 實時渲染云平臺、逸景虛擬仿真實驗平臺軟件等成熟的商用虛擬化實訓(xùn)平臺也如雨后春筍般出現(xiàn)。

3 Web開發(fā)課程群介紹

3.1 前端開發(fā)

前端開發(fā)是創(chuàng)建Web 頁面或App 等前端界面呈現(xiàn)給用戶的過程，通過HTML、CSS、JavaScript 以及衍生出來的各種技術(shù)、框架、解決方案等來實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的用戶界面交互。前端開發(fā)從網(wǎng)頁制作演變而來，名稱上有很顯著的時代特征。在互聯(lián)網(wǎng)的演化進(jìn)程中，網(wǎng)頁制作是Web 1.0時代的產(chǎn)物，早期網(wǎng)站都是靜態(tài)內(nèi)容，以圖片和文字為主；用戶行為也以瀏覽網(wǎng)站為主。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和HTML5、CSS3的應(yīng)用，現(xiàn)代網(wǎng)頁更加美觀，功能更加強(qiáng)大，交互效果顯著。

Web 前端開發(fā)核心技術(shù)HTML（超文本標(biāo)記語言）、CSS（層疊樣式表）、JavaScript（腳本語言），其中HTML 是網(wǎng)頁的結(jié)構(gòu)，CSS 是網(wǎng)頁的外觀表現(xiàn)，JavaScript實現(xiàn)了頁面的行為。此外，Web前端開發(fā)技術(shù)還包括HTML5、CSS3、Ajax（異步JavaScript 和XML）、SEO（搜索引擎優(yōu)化）等。

3.2 后端開發(fā)

而Web 后端開發(fā)負(fù)責(zé)平臺設(shè)計、接口設(shè)計和功能實現(xiàn)，主流技術(shù)包括PHP（一種通用開源腳本語言）、JSP（Sun 公司主導(dǎo)創(chuàng)建的一種動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）、ASP.NET（微軟公司推出的新一代腳本語言）等。

3.3 Web開發(fā)技術(shù)的學(xué)習(xí)路線

這是一條相對成熟的從前端開發(fā)到后端開發(fā)的學(xué)習(xí)路線，現(xiàn)階段比較流行且適合初學(xué)者入門學(xué)習(xí)的前端開發(fā)工具有Dreamweaver、Sublime Text、Visual Studio等。

3.4 Web開發(fā)框架

Web 框架可以加快Web 開發(fā)速度，節(jié)約時間。PHP 程序員可選的框架包括CakePHP、CodeIgniter、Zend等，Python 程序員喜歡使用Django 和webpy，Ruby程序員常用RoR。

隨著Web 越來越規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，Web 組件化技術(shù)不斷革新，移動端開發(fā)不斷升華，一些常見的開源前端框架如表1所示。

表1 常見開源前端框架

4 虛擬實訓(xùn)平臺支撐技術(shù)

4.1 VMware Workstation

VMware Workstation 是一款功能強(qiáng)大的桌面級虛擬機(jī)軟件，用戶可在單臺物理計算機(jī)上同時運行多個不相同的桌面操作系統(tǒng)，提供了開發(fā)、測試和部署新的應(yīng)用程序的最佳解決方案。VMware Workstation可在一臺實體機(jī)上模擬完整的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及可移植性極好的虛擬機(jī)（數(shù)量和性能視實體機(jī)硬件資源而定），在實時快照、拖曳共享文件夾、支持PXE 和虛擬網(wǎng)絡(luò)等方面的出色表現(xiàn)使它成為IT 開發(fā)人員和系統(tǒng)管理員必不可少的工具。

4.2 VMware vSphere

VMware vSphere 是VMware 服務(wù)器集群虛擬化平臺套件的商業(yè)名稱，包括有虛擬化、管理和界面層，實現(xiàn)了大規(guī)模服務(wù)器集群的資源整合和虛擬化管理。它的兩個核心組件是ESXi 服務(wù)器和vCenter Server。ESXi是直接部署于物理機(jī)之上、用于創(chuàng)建和運行虛擬機(jī)和虛擬設(shè)備的虛擬化平臺。vCenter Server 是用于集中管理連接于一個網(wǎng)絡(luò)中的ESXi 主機(jī)群集和池化主機(jī)資源的一項服務(wù)。

4.3 VNC

VNC（虛擬網(wǎng)絡(luò)控制臺）是一款由AT&T 歐洲研究實驗室開發(fā)的遠(yuǎn)程控制工具軟件，由客戶端應(yīng)用程序(VNC Viewer)和服務(wù)器端應(yīng)用程序(VNC Server)兩部分組成。VNC Viewer 能通過網(wǎng)絡(luò)將完整的窗口界面?zhèn)鬏數(shù)搅硪慌_計算機(jī)的屏幕上。Terminal Server、Teamviewer、PCAnywhere、向日葵等軟件均基于VNC 的原理設(shè)計實現(xiàn)，并在易用性、連通率和可穿透內(nèi)網(wǎng)等方面做了優(yōu)化。VNC 可用于多種平臺的操作系統(tǒng)，這對于網(wǎng)絡(luò)管理員是極為重要的，它使網(wǎng)絡(luò)管理員可以使用一種工具管理幾乎所有系統(tǒng)；再結(jié)合VNC 的簡單、可靠和向后兼容性，使之進(jìn)化成為最為廣泛使用的遠(yuǎn)程控制軟件。

4.4 向日葵Sunlogin

向日葵是一款陽光的遠(yuǎn)程控制軟件，可在任何可連入互聯(lián)網(wǎng)的地方輕松訪問和控制安裝了向日葵客戶端的設(shè)備，且支持電腦、手機(jī)或平板等多種控制方式進(jìn)行遠(yuǎn)控，還實現(xiàn)了遠(yuǎn)程文件傳輸、遠(yuǎn)程攝像頭監(jiān)控、遠(yuǎn)程管理等功能。向日葵積極融入國產(chǎn)信創(chuàng)體系，助力信創(chuàng)生態(tài)體系建設(shè)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制技術(shù)自主可控，為不同行業(yè)的國產(chǎn)系統(tǒng)用戶提供安全穩(wěn)定的遠(yuǎn)程連接；賦能本土企業(yè)內(nèi)部管理，促進(jìn)高效辦公。

4.5 銀河麒麟桌面操作系統(tǒng)

銀河麒麟桌面操作系統(tǒng)V10 是一款穩(wěn)定高效、簡單易用、安全創(chuàng)新的新一代圖形化桌面操作系統(tǒng)產(chǎn)品?，F(xiàn)已適配國產(chǎn)主流軟硬件產(chǎn)品，同源支持鯤鵬、飛騰、龍芯、海思麒麟、海光、申威、兆芯等國產(chǎn)CPU 和AMD、Intel 平臺，通過內(nèi)核鎖、功耗管理及頁拷貝、網(wǎng)絡(luò)、NVME、VFS 等針對性的深入優(yōu)化，大幅提升系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。軟件商店精選了包括自研應(yīng)用和第三方商業(yè)軟件在內(nèi)的數(shù)千款應(yīng)用，同時提供Windows、Android 兼容環(huán)境；豐富的軟硬件生態(tài)，使辦公高效便捷。支持多CPU 平臺的統(tǒng)一軟件升級倉庫、版本在線更新功能，讓產(chǎn)品與時俱進(jìn)。

銀河麒麟的社區(qū)版本優(yōu)麒麟，是一款免費的開源操作系統(tǒng)。優(yōu)麒麟 20.04 默認(rèn)搭載最新Linux 5.4版本內(nèi)核和全新的UKUI 3.0 桌面環(huán)境預(yù)覽版，并同時支持x86和ARM64體系結(jié)構(gòu)。除此之外，還將提供一系列貼心的自研插件和豐富的第三方應(yīng)用，讓用戶在優(yōu)麒麟上享受愉悅生活，輕松辦公的操作系統(tǒng)體驗。

5 Web前端開發(fā)課程群虛擬化實訓(xùn)平臺構(gòu)建

5.1 技術(shù)路線

⑴Vmware Workstation 16+VNC viewer

如圖1 和表2 所示，三臺物理機(jī)分別部署微軟的Windows10、蘋果的MacOS 和國產(chǎn)的麒麟操作系統(tǒng)，每臺物理機(jī)上同時部署并運行三臺虛擬機(jī)，在每臺虛擬機(jī)上部署課程中使用的Web 前端開發(fā)工具（事實上，每種操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境部署一次就可以了，將它作為虛擬機(jī)模板可以快速生成多臺相同的虛擬機(jī)）。

圖1 Vmware Workstation 16+VNC viewer架構(gòu)圖

虛擬機(jī)部署完畢后，可為他們建立快照，然后就可交付給各組學(xué)生用于完成課程實訓(xùn)了，實訓(xùn)結(jié)束后管理員可借助預(yù)先建好的快照將虛擬機(jī)快速回退到最初的狀態(tài)，用于給后來的學(xué)習(xí)小組完成新的實訓(xùn)任務(wù)。

管理員通過VNC viewer 可以在校園網(wǎng)絡(luò)中隨時隨地遠(yuǎn)程訪問安裝了VNC Server 的物理機(jī)，實現(xiàn)對物理服務(wù)器和運行其上的虛擬機(jī)的安全訪問和管理。學(xué)生小組也可以在接入校園網(wǎng)的各個角落通過VNC viewer安全地訪問已獲得授權(quán)的虛擬機(jī)桌面，從而協(xié)同完成實訓(xùn)任務(wù)。

此外，管理員還可在物理機(jī)上部署向日葵Sunlogin，實現(xiàn)隨時隨地通過自己的臺式機(jī)、筆記本、平板電腦、手機(jī)等各種用戶終端遠(yuǎn)程訪問物理機(jī)的桌面，對物理機(jī)、虛擬機(jī)的全面管控，徹底擺脫時間和空間的約束。

⑵Vmware vSphere 6.5+VNC viewer

如圖2 和表2 所示，在三臺物理機(jī)上分別部署Vmware vSphere6.5 套件的ESXi 虛擬化操作系統(tǒng)，實現(xiàn)CPU、內(nèi)存等硬件資源的虛擬化，管理員在自己的筆記本或臺式機(jī)上直接部署vCenter Server（后期完成物理機(jī)到虛擬機(jī)的遷移），或者借助Vmware workstation 構(gòu)建的虛擬機(jī)部署vCenter Server（后期完成虛擬機(jī)到虛擬機(jī)的遷移），通過vCenter Server 實現(xiàn)硬件資源的池化和統(tǒng)一管理。在vCenter Server 中批量構(gòu)建九臺虛擬機(jī)，分別部署Windows10、Mac OS、Kylin 系統(tǒng)和相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境，然后將部署了vCenter Server的系統(tǒng)遷移到資源池中。管理員在自己的電腦上安裝一個vCenter client，實現(xiàn)對vCenter Server 的遠(yuǎn)程連接，從而遠(yuǎn)程管理虛擬化實訓(xùn)平臺。

圖2 Vmware vSphere 6.5+VNC viewer架構(gòu)圖

表2 架構(gòu)圖縮略符號含義對照

5.2 基礎(chǔ)設(shè)施資源配置及虛擬機(jī)環(huán)境部署

三臺物理機(jī)可以是高性能臺式計算機(jī)，有條件的情況下使用服務(wù)器性能表現(xiàn)會更加友好，高性能臺式計算機(jī)的參考配置為：Intel Core I7-10400 (8核，16線程)中央處理器；32GB DDR4 2933MHz 內(nèi)存；512GB 高速固態(tài)硬盤；GTX 1050Ti芯片專業(yè)圖形卡，如麗臺T600等；集成千兆以太網(wǎng)卡及無線網(wǎng)卡。

接入一臺高性能交換機(jī)，參考配置：交換容量336bps/3.36Tbps；包轉(zhuǎn)發(fā)率：51/126Mpps；24千兆電口，4 千兆光口；業(yè)務(wù)口防雷10 kV；具備支持流量控制功能、支持防止DOS、ARP 攻擊功能、ICMP 防攻擊；支持端口隔離、端口安全等安全特性。

虛擬機(jī)的硬件資源分配：2核心4線程CPU；8 GB內(nèi)存；100GB 硬盤。在每臺虛擬機(jī)上分別部署Windows 10 中文專業(yè)版、MacOS 11、Ubuntu ukylin或銀海麒麟等操作系統(tǒng)。

6 結(jié)束語

虛擬化實訓(xùn)平臺的構(gòu)建為Web 前端開發(fā)課程群提供了靈活、豐富的實訓(xùn)環(huán)境，可有效提升項目化、沉浸式的教學(xué)效果。學(xué)生可以利用課余時間自主設(shè)計實訓(xùn)場景和任務(wù)，在實踐中感受Web 前端開發(fā)的樂趣，輕松展示自己的開發(fā)成果。

在虛擬化實訓(xùn)平臺的使用過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些需要持續(xù)優(yōu)化、改進(jìn)的方面。VMware vSphere的部署與維護(hù)對于實施者的技術(shù)水平和運維水平要求較高，其使用體驗也較大程度地依賴于高性能的硬件資源。技術(shù)在發(fā)展，教與學(xué)相互促進(jìn)，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。