李金鳳 王炎 張巖

摘?要：搭建Linux實驗教學平臺，解決高校Linux實驗平臺缺乏問題.結合Linux操作系統(tǒng)多任務多進程的特點，創(chuàng)建多個用戶，創(chuàng)設多人同時在線實驗;利用商業(yè)化解決方案VMware vSphere對Linux操作系統(tǒng)進行有選擇的復制，以達到均衡負載的目的，提高其服務性能.

關鍵詞：虛擬化;VMware vSphere;Linux

[中圖分類號]G642???[文獻標志碼]A

The Application of Linux ExperimentalPlatform in College Teaching

LI Jinfeng， WANG Yan， ZHANG Yan

（College of Computer & Information Technology， Mudanjiang Normal University，Mudanjiang 157011， China）

Abstract：Build Linux experimental teaching platform to solve the lack of Linux experimental platform in universities. In order to create multiple users and multiple online experiments at the same time， this paper combines the multi-task with multi-process characteristics in Linux operating system. The commercial solution VMware vSphere is used to selectively replicate the Linux operating system in order to balance load and improve service performance.

Key words：virtualization; VMware vSphere; Linux

隨著計算機與互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，虛擬化已成為高校合理分配有限資源的最佳方案之一.Linux操作系統(tǒng)因其免費開源、多用戶多進程等優(yōu)勢應用廣泛.

虛擬化是云計算基礎設施即服務（IaaS）構建的基礎和核心技術[1]，是指一種在邏輯上將大型機提供的系統(tǒng)資源劃分到不同的應用程序之間的方法，主要用來創(chuàng)建虛擬版本以代替實際版本進行實際工作.虛擬化有以下優(yōu)勢：一是可提高服務器使用效率.多個虛擬的操作系統(tǒng)在有限的能力范圍內一起對資源進行處理與分配，可減少對實體計算機的需求，降低實驗成本，降低能耗，提高服務器的使用效率.在一臺服務器上利用虛擬化運行，可實現(xiàn)多個虛擬機進行實驗操作，將所有的資源進行分治.二是減少依賴沖突.在虛擬環(huán)境上運行操作系統(tǒng)能夠避免軟件與硬件不兼容問題，減少應用程序的依賴沖突.相較于在實體硬件上安裝操作系統(tǒng)，虛擬環(huán)境減少了硬件驅動的問題，更加穩(wěn)定方便.三是便于維護.在虛擬機中安裝Linux操作系統(tǒng)能夠更快更方便實現(xiàn)服務器的數(shù)據(jù)備份與重新部署，能夠統(tǒng)一管理與維護，降低運維成本.本文提出一種基于VMware vSphere的虛擬化Linux操作系統(tǒng)教學實驗平臺搭建方案，利用有限資源搭建實驗教學平臺，合理解決高校Linux實驗平臺缺乏問題，實現(xiàn)多人同時在線實驗，提高服務性能.

1?虛擬化Linux實驗平臺的搭建

實驗平臺采用VMware公司基于云計算推出的虛擬化解決方案vSphere，將vSphere的核心組件ESXi以裸金屬的方式直接安裝在物理服務器[2]（聯(lián)想萬全T350）上，用另一臺客戶計算機通過Web瀏覽器登錄到該服務器的管理界面，完成服務器的相關配置.在VMware vSphere EXSi的管理頁面新建多個Linux虛擬機，并完成Linux操作系統(tǒng)的安裝與相關配置.根據(jù)需求，為需要參加實驗的學生分配賬戶、密碼，每個合法用戶能利用系統(tǒng)資源進行多任務處理，這樣便實現(xiàn)了Linux操作系統(tǒng)的終端虛擬化.

VMware vSphere EXSi通過虛擬交換機，將虛擬機與物理網(wǎng)絡連接在一起.安裝在VMware vSphere EXSi中的虛擬機能夠通過虛擬交換機與物理網(wǎng)卡進行網(wǎng)絡通信.

每一個虛擬交換機都由安裝在物理服務器主機上的一塊或多塊物理網(wǎng)卡組成，物理服務器主機上的物理網(wǎng)卡通過網(wǎng)線與物理交換機連接.虛擬交換機通過分配虛擬網(wǎng)卡與虛擬機進行連接建立通信，每一個虛擬網(wǎng)卡可以連接到一個虛擬機.[3]網(wǎng)絡按照“物理交換機->網(wǎng)線->物理網(wǎng)卡->虛擬交換機->虛擬機的虛擬網(wǎng)卡”的方向通信.虛擬機之間，也通過這樣的方式通信.

學生通過遠程登錄連接到虛擬終端，完成實驗內容.學生通過客戶機上的SSH客戶端即可遠程連接到VMware vSphere EXSi上的虛擬Linux操作系統(tǒng)終端，并進行相關的實驗操作.SSH（Secure Shell）安全外殼協(xié)議是專為遠程登陸會話服務提供的安全協(xié)議，因其安全可靠和可移植性強被廣泛運用于各種操作系統(tǒng)中.不同用戶同時登陸虛擬機，進行各種不同的實驗操作，實現(xiàn)了多用戶多任務的進程.

2?虛擬化Linux實驗平臺的優(yōu)勢

虛擬化Linux實驗平臺可以極大地降低服務器的網(wǎng)絡維護、硬件維護、操作系統(tǒng)維護、應用軟件維護所需要投入的人力、物力和財力.虛擬化Linux實驗平臺可以在降低能耗，減少散熱的基礎上，極大地提高服務器的利用率，降低實驗教學成本.虛擬化Linux實驗平臺可減少多次重復配置開發(fā)環(huán)境和服務環(huán)境帶來的麻煩，給實驗教學帶來了便捷.虛擬化Linux實驗平臺為教師提供了良好的授課環(huán)境，保證實驗課程順利進行，有利于教學水平的提高.虛擬化Linux實驗平臺也為學生提供了良好的實驗實踐操作環(huán)境.虛擬技術使計算機實驗教學平臺更加簡單、靈活，既提高學生實踐動手能力，又能夠減輕實驗管理員的設備維修、維護的工作量.[4]

Linux操作系統(tǒng)在在實驗教學過程中存在以下幾個問題：一是大多數(shù)高校為了方便實驗室的計算機維護，已經(jīng)在計算機安裝了還原卡，第二節(jié)課再去上課時，計算機里任何操作都已被還原，學生還需要再次進行Linux操作系統(tǒng)的下載與安裝，這樣重復的操作，浪費了大量寶貴的教學實驗時間，使得學生漸漸失去了對Linux操作系統(tǒng)學習的熱情.二是Linux操作系統(tǒng)安裝繁瑣，且在互聯(lián)網(wǎng)上下載Linux操作系統(tǒng)需要耗費大量的時間，加之Linux操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)安裝沒有圖形界面，只能進行命令行操作的，更是增加了安裝難度.三是 Linux操作系統(tǒng)教學過程中的突發(fā)問題較多.Linux操作系統(tǒng)因其可擴展性強，功能多，不可確定性也大大增加.在實際的教學實驗過程中，會因為學生的錯誤操作對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，不能及時得到解決，導致學生無法繼續(xù)進行實驗內容，嚴重影響教學實驗進度.

課程體系的構建是人才培養(yǎng)的核心內容.[5]相對于傳統(tǒng)的實驗教學平臺而言，基于VMware vSphere的虛擬化Linux操作系統(tǒng)實驗平臺實現(xiàn)了服務器集群的虛擬化，能夠在給學生帶來真實的操作環(huán)境的同時，方便教師的統(tǒng)一管理.利用負載均衡技術充分發(fā)揮虛擬化的優(yōu)勢，提高資源利用率的同時，具有成本低、方便維護、擴展性強、管理效率高、資源利用率高等優(yōu)點，能夠有效減輕管理人員的工作負擔，提高實驗室的開放程度，更好地適應實驗教學發(fā)展的進程.[6]

參考文獻

[1]董寶陽. 面向云計算的校園網(wǎng)虛擬化技術研究與應用[D].鄭州： 鄭州大學， 2015： 2.

[2]王春海.VMware Workstation與ESX Server典型應用指南[M].北京：中國鐵道出版社，2011：97-103.

[3]況衛(wèi)國. 基于虛擬化技術的高校軟件實驗平臺的研究與實現(xiàn)[D].南昌：南昌大學，2014.

[4]周鵬.虛擬技術在計算機實驗平臺構建中的應用[J].牡丹江師范學院學報：自然科學版，2015（4）：16-17.

[5]李裕琢，曹燕紅.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下復合型法務會計人才培養(yǎng)路徑[J].牡丹江師范學院學報：自然科學版，2019（1）：73-76.

[6]宋友良. 基于虛擬化技術的開放式實驗室管理系統(tǒng)[D].大連：大連海事大學，2017：54-55.

編輯：吳楠