朱劍玫　夏宏雷

摘 要 隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，高校傳統(tǒng)的PC實驗室管理模式的弊端日益凸顯，武漢工商學(xué)院實驗教學(xué)中心經(jīng)過近一年的考察、調(diào)研、論證、試運行，建立了計算機桌面虛擬化和服務(wù)器虛擬化實驗教學(xué)管理新模式，創(chuàng)建功能強大的虛擬資源中心，實現(xiàn)教學(xué)智能化、管理集中化、維護便利化，將教學(xué)、科研、考試、管理等方面有機結(jié)合。

關(guān)鍵詞 虛擬資源中心 桌面虛擬化 服務(wù)器虛擬化 實驗教學(xué)管理

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.03.039

Application of Virtual Experiment Teaching Management

Mode in Colleges and Universities

——Take Wuhan Technology And Business University as an example

ZHU Jianmei， XIA Honglei

（Wuhan Technology And Business University， Wuhan， Hubei 430065）

Abstract With the rapid development of information technology， the traditional management mode of PC laboratory is increasingly obvious shortcomings， the experimental teaching center of Wuhan Technology And Business University， after nearly a year of investigation， research， demonstration， trial operation， and established a new model of virtual experiment teaching management of computer desktop virtualization and server， create a powerful function of virtual resource center， implementation the teaching of intelligent， centralized management， maintenance convenience， combining teaching and research， examination and management etc..

Keywords virtual resource center； desktop virtualization； server virtualization； experimental teaching management

1 虛擬資源中心概況

1.1 基礎(chǔ)設(shè)備

主要硬件設(shè)備有：DELL R730服務(wù)器、S7703核心交換機和華為S6700-24-EI萬兆以太網(wǎng)交換機、LIKE品牌UPS電源、圖騰品牌精密配電柜和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器機柜、多分屏拼接處理器等；軟件有：VMware服務(wù)器虛擬化和桌面虛擬化軟件、支持遠程控制的?？灯放芀VM、拼接控制器軟件等；采用單模、多模光纖模塊與交換機部署整個實驗教學(xué)中心。

1.2 技術(shù)支持

（1）服務(wù)器虛擬化。指將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源。服務(wù)器虛擬化主要分為三種：第一，它可以將一臺物理服務(wù)器虛擬成多臺相互隔離、互不干擾的虛擬服務(wù)器；第二，它也可以將多臺獨立的物理服務(wù)器虛擬成一個邏輯服務(wù)器，其作用是使多臺物理服務(wù)器協(xié)作“辦公”，互相配合完成一項工作；第三，它還可以將多臺物理服務(wù)器虛擬成一個邏輯服務(wù)器，再將其劃分出多個虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中完成多個業(yè)務(wù)。

服務(wù)器虛擬化最大特點是不再拘束于物理設(shè)備的限制，而是讓其物理磁盤、內(nèi)存、CPU等硬件變成動態(tài)的“資源池”，從而實現(xiàn)資源的整合及使用效益最大化，簡化系統(tǒng)管理，讓IT對業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。

（2）桌面虛擬化。桌面虛擬化是指將PC機的桌面進行虛擬化，以達到桌面使用的靈活性和安全性。

桌面虛擬化建立在服務(wù)器虛擬化之上，在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上進行服務(wù)器虛擬化，生成多個的獨立的虛擬桌面，同時根據(jù)專有的虛擬桌面協(xié)議發(fā)送給終端設(shè)備。用戶終端通過以太網(wǎng)訪問虛擬主機，只需要記住用戶名和密碼及網(wǎng)關(guān)信息，就可以使用任何設(shè)備，在任何地點，任何時間通過網(wǎng)絡(luò)遠程動態(tài)訪問個人桌面系統(tǒng)，從而實現(xiàn)單機多用戶。

1.3 管理平臺

武漢工商學(xué)院實驗教學(xué)中心引進實驗中心管理平臺。整個系統(tǒng)平臺采用 B/S 結(jié)構(gòu)和 C/S 結(jié)構(gòu)相結(jié)合，依托校園網(wǎng)絡(luò)，突破空間和時間限制，以學(xué)校實驗室管理的核心業(yè)務(wù)流程和重要管理事務(wù)為基礎(chǔ)，以服務(wù)院校實驗室全面實施信息化管理和全面提高實驗室的管理水平為宗旨，以全面提供實驗室管理的解決方案為導(dǎo)向，實現(xiàn)了教學(xué)實驗申請、審批、預(yù)約，合理安排教學(xué)實驗和開放實驗發(fā)布；實現(xiàn)了老師和學(xué)生在系統(tǒng)里能查閱實驗教學(xué)大綱，老師能知道自己的教學(xué)任務(wù)；實現(xiàn)了教學(xué)實驗、開放實驗過程監(jiān)管；實現(xiàn)了在線交流、加強學(xué)校各級角色互動交流以及實現(xiàn)了對試驗場地、設(shè)備、耗材的管理，并進行統(tǒng)一分配調(diào)度控制等功能。

2 虛擬化實驗教學(xué)管理模式的實施效果

2.1 服務(wù)器虛擬化效能

通過武漢工商學(xué)院虛擬資源中心服務(wù)器虛擬化管理平臺可以在4臺高配置的DELL R730群集服務(wù)器里虛擬化多臺Windows server 2003、Windows Server 2008等操作系統(tǒng)，基于C/S、B/S模式的教學(xué)軟件以及中心網(wǎng)站系統(tǒng)都可以掛載在虛擬服務(wù)器上，通過網(wǎng)頁管理后臺可以根據(jù)需要靈活更改虛擬硬件CPU、內(nèi)存和磁盤的容量。

（1）解決了舊軟件依賴的操作系統(tǒng)無法在新服務(wù)器上安裝的技術(shù)難題，延續(xù)了舊版軟件的使用壽命，節(jié)省軟件更新經(jīng)費；

（2）比以往物理服務(wù)器更加方便管理、數(shù)據(jù)更加安全穩(wěn)定、同時節(jié)約了大量建設(shè)成本；

（3）更大意義上實現(xiàn)了整個實驗教學(xué)中心資源共享和集中管理。

2.2 桌面虛擬化效能

（1）教學(xué)部署方便。學(xué)期初或上學(xué)期末，在教務(wù)部門課表安排出來之后，根據(jù)不同課堂操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件的要求，可以虛擬出不同硬件、軟件配置虛擬桌面，再發(fā)布到相應(yīng)的實驗室，從而滿足不同課堂的多樣化需求。

（2）教學(xué)排課靈活。對傳統(tǒng)PC實驗室排課，往往要綜合考慮實驗室硬件配置、專業(yè)類別、容量等方面，加大排課人員的工作量，而且容易出現(xiàn)同一機房軟件安裝過多而影響機器運行效果、大容量實驗室安排小班制學(xué)生上課造成實驗室利用率偏低等情況；桌面虛擬化在排課上只需考慮學(xué)生人數(shù)和實驗室容量匹配情況即可，大大提高了排課效率和實驗室利用率。同時，在實驗室建設(shè)規(guī)劃中，前期重點調(diào)研上課班級人數(shù)分布狀況，依據(jù)調(diào)研結(jié)果規(guī)劃不同容量實驗室間數(shù)，不需要為某一專業(yè)某一上機課程而建專門的機房，提高了實驗室建設(shè)經(jīng)濟效益。

（3）教學(xué)過程規(guī)范。通過在服務(wù)器上安裝學(xué)生上機行為監(jiān)控、上網(wǎng)控制軟件，可隨時監(jiān)控學(xué)生上機行為。無需外網(wǎng)開放條件的課堂教學(xué)，設(shè)為禁止上網(wǎng)狀態(tài)，或是有選擇性地開放網(wǎng)站，這對于自我控制力不強的學(xué)生來說，是很有必要的措施，也是提高課堂教學(xué)質(zhì)量和效率的有效方法。

（4）教學(xué)資源共享。虛擬化實驗教學(xué)管理模式采用了外掛存儲方式，將教師教案、課件、精品課程、優(yōu)質(zhì)課程、學(xué)生作業(yè)存儲在外掛存儲設(shè)備中，教師學(xué)生可通過遠程訪問設(shè)備IP地址，就可以對教學(xué)資源進行上傳、下載，從而實現(xiàn)教學(xué)資源的充分共享。

（5）管理集中。傳統(tǒng)PC機房傳系統(tǒng)，需要先制作母機，通過母機下發(fā)數(shù)據(jù)，途中故障率高，且需要時間長。桌面虛擬化通過集中管理，將所需要的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件都安裝在服務(wù)器上，制作成“快照”，管理人員在一臺服務(wù)器上統(tǒng)一發(fā)布桌面，就可以完成對整個機房的管理維護工作，成功率可達100%，且所需時間短；同時在服務(wù)器后臺自動進行部署或更新，通過自動化管理流程，大量的維護工作將自動完成，包括軟件下載、升級補丁、安全更新等；可部署多個操作系統(tǒng)到終端電腦，真正實現(xiàn)一機多系統(tǒng)環(huán)境，以滿足不同的教學(xué)需求。

（6）降低應(yīng)用程序和其他軟件的沖突。一臺傳統(tǒng)PC機往往安裝的軟件比較多，在安裝新應(yīng)用軟件時可能會與其他軟件造成沖突，而導(dǎo)致無法使用或是PC機運行速度非常慢，影響到正常上課。桌面虛擬化通過在服務(wù)器端集中部署，完全避免這些情況。

（7）安全性能高。傳統(tǒng)實驗室管理模式容易出現(xiàn)病毒感染、數(shù)據(jù)丟失損壞等現(xiàn)象，桌面虛擬化在服務(wù)器端安裝了防火墻，如出現(xiàn)上述情況，只需在后臺對異常PC機進行中裝即可解決。

（8）綠色節(jié)能低耗。一臺傳統(tǒng)PC機功率約每小時300W，一臺瘦客戶機約20W，目前武漢工商學(xué)院有800臺瘦客戶機，每小時可省電224000W，即224度電。如果按每度電0.6元，瘦客戶機一天工作8小時，一年工作160天來計算，一年可節(jié)約電費約17萬元。隨著后期桌面虛擬化規(guī)模擴大，節(jié)能效果也將越來越明顯。

（9）后期擴容便利。傳統(tǒng)PC實驗室后期擴容，需要再次設(shè)備采購，周期長，可擴展性差，而且造成硬件資源浪費。桌面虛擬化只需重新虛擬高配置的虛擬桌面，后臺進行發(fā)布即可。大大提高硬件資源使用效益和經(jīng)濟效益。

2.3 實驗教學(xué)管理平臺效能

（1）業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的集中綜合應(yīng)用，實現(xiàn)應(yīng)用統(tǒng)一平臺管理、數(shù)據(jù)共享。

（2）面向教師、學(xué)生提供更便捷的資源服務(wù)。

（3）實現(xiàn)實驗室及實踐教學(xué)管理工作網(wǎng)上在線登記、審批辦公及基表數(shù)據(jù)上報。

（4）確保實驗教學(xué)任務(wù)的完成，滿足開放需要，最大限度發(fā)揮實驗室其效益。

（5）實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)電子化、無紙化、規(guī)范化存儲，從而使數(shù)據(jù)信息的瀏覽、檢索更為便捷。

（6）方便學(xué)校及管理部門對業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的管理和督查，提高業(yè)務(wù)管理效率。

（7）校方可以依據(jù)平臺數(shù)據(jù)合理規(guī)劃建設(shè)實驗室。

3 虛擬化實驗教學(xué)管理模式的局限性

（1）對網(wǎng)絡(luò)要求高。虛擬化實驗教學(xué)管理模式過于依賴網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，一旦斷網(wǎng)，會直接影響到教學(xué)。虛擬化實驗教學(xué)管理模式對終端網(wǎng)絡(luò)要求千兆以上，中央機房出口端需要萬兆光纖。

（2）對服務(wù)器配置要求高。服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化對服務(wù)器配置、性能要求較高，且要支付桌面虛擬化相關(guān)軟件許可費用，初始成本會增加。

（3）需要定期對桌面虛擬化后臺進行維護。

（4）并發(fā)現(xiàn)象容易導(dǎo)致死機。如果所有的機器全部開機使用，容易出現(xiàn)死機現(xiàn)象。在實際操作中，可給予充足的授權(quán)點，一般大于實際機位數(shù)5%即可。

4 結(jié)語

虛擬化管理模式在教學(xué)中的運用實現(xiàn)了資源共享、集中管理，進一步推進了實驗教學(xué)信息化建設(shè)，為培養(yǎng)創(chuàng)新實用的高素質(zhì)人才提供了有利條件。

基金項目：武漢工商學(xué)院教改教研課題：基于“云課堂”實踐教學(xué)模式的研究（2014Y11）

參考文獻

[1] 何亮.虛擬化技術(shù)在教學(xué)平臺中的應(yīng)用.信息與電腦，2016（14）：231-232.

[2] 朱劍玫，常紅艷.“云課堂”教學(xué)模式在高校實驗室中應(yīng)用探討.科教導(dǎo)刊（電子版），2016（9）：13-14.