【摘要】計(jì)算機(jī)機(jī)房作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等多門(mén)課程的教學(xué)實(shí)施和課程實(shí)踐場(chǎng)所，各種計(jì)算機(jī)軟件和硬件故障等問(wèn)題給傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)機(jī)房的管理帶來(lái)了挑戰(zhàn)，應(yīng)用VMware能有效改進(jìn)機(jī)房的使用和管理。

【關(guān)鍵詞】機(jī)房管理;虛擬機(jī)

引言

計(jì)算機(jī)機(jī)房作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等多門(mén)課程的教學(xué)實(shí)施和教學(xué)實(shí)踐場(chǎng)所，其使用大大提升了教學(xué)效果。可是使用頻率過(guò)高，硬件升級(jí)換代較慢，各種計(jì)算機(jī)軟件和硬件故障等問(wèn)題給傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)機(jī)房的管理帶來(lái)了挑戰(zhàn)，如何應(yīng)用新興的虛擬化技術(shù)改進(jìn)計(jì)算機(jī)機(jī)房管理是一個(gè)值得深入研究的課題。

1.當(dāng)前計(jì)算機(jī)機(jī)房使用和管理現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，我們學(xué)校機(jī)房在實(shí)際的使用和管理中，還是存在以下問(wèn)題。

1.1 機(jī)器啟動(dòng)頻率過(guò)高，超負(fù)荷運(yùn)載。

由于學(xué)校機(jī)房承擔(dān)了《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》、《VB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《信息化安全保密》等多門(mén)課程的教學(xué)和實(shí)踐任務(wù)。每個(gè)學(xué)期有限的幾個(gè)機(jī)房要承擔(dān)幾十門(mén)次的課程任務(wù)，計(jì)算機(jī)機(jī)房長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)載。一般家用臺(tái)式機(jī)使用壽命是5-8年，機(jī)房機(jī)器的使用壽命應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)值，一般需要三年更新一次硬件配置。[1]而我校的實(shí)際情況是2007年配置安裝的電腦機(jī)房一直沿用至今，雖然每年都通過(guò)硬件檢修配換的方式進(jìn)行維護(hù)，可是還是經(jīng)常由于計(jì)算機(jī)老化的原因造成機(jī)器故障，影響正常教學(xué)的進(jìn)行。

1.2 硬件兼容性和硬盤(pán)保護(hù)帶來(lái)的問(wèn)題

我們學(xué)校機(jī)房采用的是聯(lián)想電腦，配套有聯(lián)想的硬盤(pán)保護(hù)和同傳系統(tǒng)。聯(lián)想的同傳系統(tǒng)要求硬件檢測(cè)，主板硬盤(pán)等硬件型號(hào)必須一致才能完成同傳。這就要求每次機(jī)器硬件故障都必須聯(lián)系聯(lián)想公司的維修人員上門(mén)服務(wù)，機(jī)房管理人員不敢輕易動(dòng)手檢測(cè)維修。這大大延長(zhǎng)了機(jī)器故障的維修周期，耽誤正常教學(xué)。硬盤(pán)保護(hù)系統(tǒng)雖然能起到保持計(jì)算機(jī)機(jī)房系統(tǒng)的穩(wěn)定性的作用，可影響正常教學(xué)，如學(xué)員在上課作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，由于機(jī)器故障電腦藍(lán)屏或者重啟，作業(yè)難以保存，需要重頭做起。我們當(dāng)前一般采取考試時(shí)候取消硬盤(pán)保護(hù)系統(tǒng)，考試完成再重新恢復(fù)，這樣大大增加了機(jī)房管理難度。

1.3 軟件上難以完成教學(xué)實(shí)踐的需求

由于教學(xué)需要，機(jī)房電腦上一般都安裝了windows操作系統(tǒng)，office辦公軟件、圖形圖像處理軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、和VB、C語(yǔ)言等軟件，此外還安裝了教學(xué)管理軟件。由于有些軟件相互不兼容，需要多次采用網(wǎng)絡(luò)同傳進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)。此外由于硬盤(pán)保護(hù)的原因，很多教學(xué)實(shí)踐沒(méi)法進(jìn)行。如進(jìn)行操作系統(tǒng)教學(xué)時(shí)，學(xué)員無(wú)法完成操作系統(tǒng)或者是應(yīng)用軟件的安裝操作。

針對(duì)上述機(jī)房管理中存在的問(wèn)題，我嘗試采用VMware虛擬機(jī)技術(shù)來(lái)解決。

2.虛擬機(jī)技術(shù)介紹

虛擬機(jī)技術(shù)是當(dāng)代最激動(dòng)人心的科學(xué)成就之一[2]虛擬機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是能實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用，當(dāng)前，虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)可以使X86服務(wù)器的資源利用率從原來(lái)的5%-15%提高到60%-80%，并且在短短幾十秒的時(shí)間里就可以完成新的應(yīng)用程序的資源調(diào)度[3]虛擬機(jī)技術(shù)是從邏輯上而不是從物理角度來(lái)進(jìn)行資源的分配。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，虛擬機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)硬件和軟件的完全分離。用戶不需考慮硬件的具體實(shí)現(xiàn)，而只需要在虛擬層面上運(yùn)行自己的系統(tǒng)和軟件，并且這些系統(tǒng)和軟件在運(yùn)行時(shí)，跟實(shí)際的物理平臺(tái)和物理資源是隔離的。通過(guò)在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上安裝虛擬化管理軟件，就可以在虛擬化軟件上安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，每個(gè)操作系統(tǒng)相互獨(dú)立，互不影響，這和傳統(tǒng)的在單獨(dú)電腦裝幾個(gè)操作系統(tǒng)，但是同時(shí)只能運(yùn)行其中某一個(gè)操作系統(tǒng)是完全不同的。

虛擬機(jī)通過(guò)在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的硬件和操作系統(tǒng)（OS：Operating System）中間插入了一個(gè)新的軟件層，也就是虛擬機(jī)監(jiān)視器（VMM：Virtual Machine Monitor，也稱為Hypervisor）。VMM可以模擬出多個(gè)虛擬機(jī)（VM：Virtual Machine），在每個(gè)VM上就可以安裝運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，我們把這些OS稱作Guest OS，區(qū)別于傳統(tǒng)的、直接運(yùn)行于硬件之上的OS。VMM為每個(gè)VM提供保證一定質(zhì)量的資源（如CPU時(shí)間、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬等），VM之間完全隔離和獨(dú)立，這種服務(wù)質(zhì)量保障能力和安全隔離能力給虛擬機(jī)技術(shù)帶來(lái)了強(qiáng)大生命力。

圖1 虛擬機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.虛擬化技術(shù)在機(jī)房使用和管理上的具體實(shí)施應(yīng)用

根據(jù)學(xué)校機(jī)房的特點(diǎn)和實(shí)際實(shí)踐，決定使用VMware workstation虛擬機(jī)技術(shù)，因目前機(jī)房都有硬盤(pán)保護(hù)系統(tǒng)。故本方案實(shí)施時(shí)，結(jié)合使用聯(lián)想的網(wǎng)絡(luò)同傳傳輸功能和硬盤(pán)保護(hù)功能。 實(shí)施步驟如下：

3.1 在機(jī)房任意選擇一臺(tái)電腦，劃分出一個(gè)80G左右的C盤(pán)，重新安裝windows XP操作系統(tǒng)，裝好教學(xué)軟件。然后在windows XP操作系統(tǒng)上安裝VMware workstation。根據(jù)需求，虛擬出一個(gè)虛擬機(jī)，在虛擬機(jī)上安裝好windows XP操作系統(tǒng)（即Guest OS），然后在Guest OS上安裝上課所需其他應(yīng)用軟件。然后安裝好VMware tools ，讓虛擬機(jī)可以跟宿主機(jī)進(jìn)行通信。然后把應(yīng)用程序的安裝文件從宿主機(jī)上拷貝到虛擬機(jī)上。同理，可以根據(jù)需求虛擬出多個(gè)虛擬機(jī)，分別安裝windows7、Linux、windows server 2003等多個(gè)操作系統(tǒng)。還可以準(zhǔn)備一個(gè)系統(tǒng)安裝的鏡像文件，提供學(xué)生進(jìn)行操作系統(tǒng)安裝的實(shí)踐操作。

3.2 給宿主機(jī)做好硬盤(pán)保護(hù)，然后利用聯(lián)想的同傳系統(tǒng)分發(fā)給所有學(xué)生機(jī)，這樣每個(gè)學(xué)生機(jī)可以在宿主機(jī)操作系統(tǒng)上啟動(dòng)VMware平臺(tái)，然后根據(jù)需要加載不同的Guest OS，也可以自己新建虛擬機(jī)，然后根據(jù)鏡像文件重新安裝操作系統(tǒng)和相關(guān)的應(yīng)用軟件。

4.虛擬化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)分析

4.1 充分發(fā)揮已有硬件效率

虛擬機(jī)能獨(dú)立于宿主機(jī)的硬件，能充分利用現(xiàn)有硬件資源，在機(jī)房更新?lián)Q代不及時(shí)的情況下，讓已有的硬件條件滿足教學(xué)需求。同時(shí)，每個(gè)學(xué)生都能在宿主機(jī)上使用自己獨(dú)立的虛擬機(jī)，不需要多次重復(fù)開(kāi)關(guān)電腦，能延長(zhǎng)電腦使用壽命。

4.2 避免軟件沖突

由于同一宿主機(jī)上的每個(gè)虛擬機(jī)相互獨(dú)立，在每個(gè)虛擬機(jī)上安裝不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，根據(jù)教學(xué)需求選擇不同類型的虛擬機(jī)，能有效避免在同一電腦上安裝不同應(yīng)用軟件帶來(lái)的軟件沖突。如不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)安裝。同時(shí)在宿主機(jī)上安裝保護(hù)系統(tǒng)，虛擬機(jī)的創(chuàng)建和刪除都不影響宿主機(jī)的穩(wěn)定性，能大大減少機(jī)房維護(hù)的成本。

4.3 能增加學(xué)生的實(shí)踐操作能力

在宿主機(jī)上通過(guò)硬盤(pán)保護(hù)，起到對(duì)宿主機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定的保護(hù)作用，而不同學(xué)生。而學(xué)生在虛擬機(jī)上的操作不會(huì)影響宿主機(jī)，這樣很多傳統(tǒng)機(jī)房應(yīng)用中學(xué)員難以完成的實(shí)踐操作，如操作系統(tǒng)的安裝，應(yīng)用軟件的安裝與刪除等都能在虛擬機(jī)上完成，能有效增強(qiáng)學(xué)員的實(shí)踐操作能力。

5.小結(jié)

虛擬機(jī)技術(shù)可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上模擬出多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)，方便工作的開(kāi)展，提高現(xiàn)有機(jī)器硬件的使用效率，減輕了計(jì)算機(jī)機(jī)房管理人員的工作負(fù)擔(dān)。虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房中的應(yīng)用可以方便學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行更改，降低機(jī)器癱瘓和機(jī)器受損問(wèn)題的發(fā)生。虛擬機(jī)技術(shù)能有效改進(jìn)計(jì)算機(jī)機(jī)房的使用和管理。

參考文獻(xiàn)

[1]催煒榮.桌面虛擬化在高校公共機(jī)房中的應(yīng)用探討[J].電子世界，2012（6）：8-9.

[2]Roscnblum M，Garl'mkel T.Virtual Machine Monitors： Current technology and future Trends[J].Computer， 2005，38（5）：39-47.

[3]李群明.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在高校數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用[J].邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，22（3）：56-59.

作者簡(jiǎn)介：程容斌（1981—），男，湖南武岡人，研究生，講師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)教學(xué)。