摘 要：分析現(xiàn)有計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放管理模式中存在的問題。搭建基于虛擬化技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開放平臺(tái)，在計(jì)算機(jī)設(shè)備技術(shù)性淘汰快的情況下提高實(shí)驗(yàn)室的利用率。構(gòu)建基于虛擬平臺(tái)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開放模式，為學(xué)生提供更多自主學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，從而科學(xué)地、有效地培養(yǎng)學(xué)生掌握未來知識(shí)經(jīng)濟(jì)人才必不可少的計(jì)算機(jī)知識(shí)，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室開放；虛擬技術(shù)；VMware

中圖分類號(hào)：G642.4

實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，教育部已經(jīng)明確了實(shí)踐環(huán)節(jié)在教學(xué)期間的重要性，將實(shí)踐教學(xué)作為教育創(chuàng)新的突破口，在教學(xué)改革中要突出實(shí)踐環(huán)節(jié)。教學(xué)改革應(yīng)以實(shí)驗(yàn)室改革為切入點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)造和搭建有利于增強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)體系。改革現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室管理模式，在新時(shí)期、新形勢下，凝勢聚力，開拓創(chuàng)新，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量上新水平。

計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室平時(shí)一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱需要安排實(shí)驗(yàn)課程。隨著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的普及以及計(jì)算機(jī)作為應(yīng)用工具在各學(xué)科之間的應(yīng)用，學(xué)生對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室使用需求越來越大。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備利用率相對較高。在常規(guī)實(shí)驗(yàn)課程安排外晚上及非工作日全部對學(xué)生開放。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室資源需求日益增加對實(shí)驗(yàn)室的開放管理模式提出了新的要求。

1 目前計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放模式

現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的開放模式主要有學(xué)生自由選擇課題型、學(xué)生自主研究型、學(xué)生團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)型三種。

學(xué)生自由選擇課題型：教師提供開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目課題，學(xué)生自由選擇進(jìn)行研究。

學(xué)生自主研究型：學(xué)生自己擬訂研究內(nèi)容及方案，自由申請機(jī)房。或者學(xué)生就平時(shí)課堂布置完成的實(shí)驗(yàn)利用課后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或者做進(jìn)一步的研究。

學(xué)生團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)型：學(xué)生社團(tuán)或者興趣小組就某個(gè)研究內(nèi)容或者某課題進(jìn)行研究。

根據(jù)學(xué)生對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的需求，目前實(shí)驗(yàn)室的開放管理模式大致分為定時(shí)開放，全天開放，預(yù)約開放。

現(xiàn)行的管理模式不可避免地存在一些問題：

1.1 學(xué)校辦學(xué)規(guī)模日益龐大，校區(qū)分散。固定的開放地點(diǎn)，開放環(huán)境不方便其他校區(qū)的師生使用。

1.2 學(xué)生寢室自帶的計(jì)算機(jī)以及筆記本電腦安裝操作系統(tǒng)無法滿足所有計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)所需環(huán)境，不能直接共享計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室專有資源。

1.3 一般的實(shí)驗(yàn)課程安排時(shí)間相對不集中，早中晚不定時(shí)的有實(shí)驗(yàn)授課計(jì)劃，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)短時(shí)間超負(fù)荷與階段性閑置。

1.4 計(jì)算機(jī)設(shè)備日新月異，更新較快，三年后的設(shè)備基本就已經(jīng)不能很好保證教學(xué)的需求，因此必須提高現(xiàn)有高配置計(jì)算機(jī)的利用率。

從以上幾個(gè)方面看，改革計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開放模式迫在眉睫。

2 基于虛擬平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室開放模式

2.1 桌面虛擬化技術(shù)

桌面虛擬化目的在于虛擬化計(jì)算機(jī)的桌面，使得桌面使用更具安全性和靈活性?？梢栽谌魏螘r(shí)間，任何地點(diǎn)，通過任何設(shè)備訪問在網(wǎng)絡(luò)上的預(yù)先定制的桌面系統(tǒng)。桌面虛擬化技術(shù)是一種基于服務(wù)器的計(jì)算模型，依賴于服務(wù)器的虛擬化，在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上虛擬生成大量的相對獨(dú)立的桌面操作系統(tǒng)，各個(gè)終端設(shè)備根據(jù)專門的虛擬桌面協(xié)議進(jìn)行接收。用戶根據(jù)預(yù)先設(shè)定的用戶名及密碼和網(wǎng)關(guān)信息，便可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問自己的桌面系統(tǒng)。

目前較為主流的虛擬化平臺(tái)產(chǎn)品提供商有微軟、VMware、Citrix。這里根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備配置條件，在實(shí)際構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中選擇了VMware虛擬化平臺(tái)。

2.2 構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室所需硬件配置

我們計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心利用現(xiàn)有資源進(jìn)行了構(gòu)建了虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。所用到的硬件配置有2臺(tái)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，型號(hào)為華賽2600。4臺(tái)IBM 3650M2服務(wù)器，具體型號(hào)規(guī)格為處理器為16核2.4GHZ，內(nèi)存為32G，華為千兆交換機(jī)2臺(tái)。

2.3 虛擬平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

將4臺(tái)服務(wù)器作為VMware ESXi服務(wù)器。服務(wù)器具有四網(wǎng)卡，分別組建兩個(gè)不同的子網(wǎng)并且進(jìn)行負(fù)載均衡。將服務(wù)器網(wǎng)卡1、2與兩臺(tái)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組建存儲(chǔ)子網(wǎng)。該子網(wǎng)用于服務(wù)器與數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)傳輸，具備千兆以太網(wǎng)的性能。將服務(wù)器另外兩張網(wǎng)卡3、4與PC終端等機(jī)器組建通訊子網(wǎng)。該子網(wǎng)用于服務(wù)器與終端設(shè)備之間的通訊。平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 虛擬平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.4 虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建

根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)環(huán)境，兼顧系統(tǒng)安全性、可行性及可操作性進(jìn)行構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室。

2.4.1 配置設(shè)備參數(shù)

構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室所需設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置如表1所示。首先搭建服務(wù)器群集，將4臺(tái)服務(wù)器互聯(lián)，開啟群集的HA功能，對群集中運(yùn)行的虛擬機(jī)提供快速恢復(fù)功能。開啟DRS功能，以允許在負(fù)載平衡期間放置和遷移已打開的虛擬機(jī)。將所有虛擬機(jī)存儲(chǔ)在外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。

2.4.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)模版制作

新建一臺(tái)通常意義上的“樣板”虛擬機(jī)，安裝實(shí)驗(yàn)室所需操作系統(tǒng)并進(jìn)行各項(xiàng)配置，然后將該虛擬機(jī)克隆轉(zhuǎn)化為模板，以后需要安裝這樣的虛擬機(jī)的時(shí)候就用該模板派生出同樣的許多虛擬機(jī)。

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)需要用到各類不同的操作系統(tǒng)，這里實(shí)驗(yàn)時(shí)我們分別制作了Windows2003 server、Windows7、Windows XP、Ubuntu等幾類不同的系統(tǒng)模版，以供實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)學(xué)生根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

2.4.3 從模板派生虛擬桌面池

利用VMware View將定制的模版派生出虛擬桌面池，每批20臺(tái)機(jī)器。預(yù)先在AD中創(chuàng)建學(xué)生賬戶。每個(gè)賬戶綁定一臺(tái)虛擬桌面，學(xué)生通過賬戶登陸使用該虛擬桌面。虛擬池構(gòu)成一個(gè)虛擬的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。模擬計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)及環(huán)境。

2.5 虛擬實(shí)驗(yàn)室開放管理模式

通過虛擬桌面實(shí)驗(yàn)建立的虛擬實(shí)驗(yàn)室完全運(yùn)行在服務(wù)器上，虛擬實(shí)驗(yàn)室操作系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)室管理人員統(tǒng)一管理，學(xué)生所需實(shí)驗(yàn)環(huán)境可以由學(xué)生自己根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要配置也可以申請定制。另外在實(shí)驗(yàn)過程中如遇到系統(tǒng)崩潰時(shí)，實(shí)驗(yàn)室管理員可以重新指派新的虛擬機(jī)，管理相對簡單。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約系統(tǒng)申請?zhí)摂M實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室管理員根據(jù)學(xué)生需求分配賬號(hào)，學(xué)生可以在校園網(wǎng)中通過賬戶登錄到所需的系統(tǒng)，開放模式相對靈活。

3 結(jié)束語

利用桌面虛擬化技術(shù)建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，提供與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對有需要的學(xué)生提供開放服務(wù)。方便學(xué)生遠(yuǎn)程利用實(shí)驗(yàn)室軟件資源，很好解決實(shí)驗(yàn)室短時(shí)間超負(fù)荷時(shí)開放要求。使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心從時(shí)間、空間、內(nèi)容等諸方面全方位多角度向?qū)W生開放。另外在計(jì)算機(jī)設(shè)備技術(shù)性淘汰快的情況下提高實(shí)驗(yàn)室的利用率。

基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開放模式是一種較新的技術(shù)，對于實(shí)驗(yàn)室管理方法來說是種全新的模式，其便捷的操作方式引起了廣泛的研究。但是構(gòu)建該虛擬實(shí)驗(yàn)室需要的經(jīng)費(fèi)投入較高，這是目前這種基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的開放模式發(fā)展的阻力，目前該模式暫處于實(shí)驗(yàn)室研究及個(gè)別單位試點(diǎn)狀態(tài)。但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，硬件資源的不斷發(fā)展相信很快就能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣。

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作者簡介：談燕花（1979.02-），女，浙江常州人，碩士，溫實(shí)驗(yàn)師（中級(jí)），主要從事實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。

作者單位：溫州大學(xué) 理與電子信息工程學(xué)院，浙江溫州 325035

基金項(xiàng)目：溫州大學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：12sy05B）。