虚拟化技术在教学中的实践应用研究

董红芸

（甘肃省中医学校，甘肃 兰州 730050）

虚拟化技术是伴随着计算机技术的产生而出现的，在计算机技术发展历程中一直扮演着重要的角色，其目标就是实现对IT资源的充分利用[1]，显著提高计算机的工作效率。目前中职学校计算机设备数量大量增加，随之而来的就是数据存储分散和管理维护压力增大，通过虚拟化技术对教学中的应用、操作系统和数据进行有效管理，提高资源使用率，提高教学工作效率，降低管理压力。

1 目前中职学校的现状

对于中职学校来说，信息化建设的水平比以往有了很大的提高。目前学校已建成一定基础的校园网络基础设施，其中包括：每间普通教室专用教学电脑、多媒体教室、计算机教室、电子阅览室、语音室和用于完成教育教学、管理等工作的办公电脑等。

在设备管理上，由于PC机地理位置分散，带来许多管理上的不便。如每间普通教室和多媒体教室虽然都装有教学电脑，但其拥有各自独立的操作系统和应用软件，因此，安装和维护这些电脑时需要管理员一台一台去操作，管理困难，而且教师上课使用的软件和课件有时就需随着上课地点的变换进行多次安装。再如计算机教室，这是学生上课的公用机房，上课使用频率非常高，上课时学生有时会对计算机做很多个性化的修改操作，一旦机器重启，所有修改及保存的数据将会丢失，而学校为便于管理计算机，通过安装硬件还原保护卡来保护学生机的操作系统，这样学生的某些个性化操作就受到限制。对于办公用电脑来说，一般是一个教研组的多位教师共用一台电脑，随之而来的问题是如何满足不同教师对于计算机的软件需求和操作习惯，让大家操作使用起来更方便。

针对目前学校计算机设备管理及存储遇到的问题，应使用虚拟化技术来解决这些问题。使用虚拟化技术，能够简化应用的配置，降低维护不同平台下操作系统的难度和复杂度，降低设备维护压力，增强系统的安全和可靠性，显著提高教学的工作效率。

2 虚拟化技术

虚拟化技术可以在单台服务器上独立运行多个应用程序和操作系统。它是一个广义的术语，是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了简化管理、优化资源的解决方案[2]。在IT领域，虚拟化技术就是将有限的、固定的资源根据不同需求进行重新规划，最终达到最大利用率的目的。

虚拟化技术按照被应用的领域划分，主要包括服务器虚拟化、应用虚拟化、桌面虚拟化、存储虚拟化。

（1）服务器虚拟化。它是一种方法，能够在整合多个应用服务的同时，通过区分应用服务的优先次序将服务器物理资源抽象成逻辑资源分配给最需要它们的工作负载，这样可让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，使其不再受限于物理上的界限，从而提高利用率，简化系统管理，实现服务器整合。

（2）应用虚拟化。应用虚拟化是把应用对底层系统和硬件的依赖抽象出来，从而解除应用与操作系统和硬件的耦合关系。它为应用程序提供了一个虚拟的运行环境，不仅拥有应用程序的可执行文件，还包括所需的运行环境，而且用户可以选择自己喜欢的虚拟应用程序以及所支持的虚拟环境。

（3）桌面虚拟化。桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。可以通过任何设备，在任何地点、任何时间访问在网络上属于我们个人的同一桌面系统。应用桌面虚拟化能够：①大大降低终端设备采购维护成本。②集中管理，统一配置，使用安全。由于计算发生在数据中心，所有桌面的管理和配置都在数据中心进行，管理员可以在数据中心实现对所有桌面和应用的统一配置和管理。例如系统升级、安装应用等，避免了传统计算机分布位置分散造成的管理困难和高昂的成本，适合于学校教室电脑、多媒体教室等场合。③增加了安全性。由于所有数据和计算都发生在数据中心，传递的只是最终运行图像，机密数据和信息不需要通过网络传递，另外这些数据可以通过配置使其不被允许下载到客户端，保证用户不会带走、传播机密信息。④节能减排。

（4）存储虚拟化。存储虚拟化是把不同接口协议的网络存储设备（如JBOD、RAID和磁带库等）整合成一个虚拟的存储池，根据需要为主机创建和提供虚拟存储卷。它将实际的物理存储实体与存储的逻辑表示分离开来，应用服务器只与分配给它们的逻辑卷打交道，而不关心具体在哪个物理实体上存储数据信息。

存储虚拟化的优势体现在以下几方面：①集中存储。对存储资源统一整合管理[3]，集中存储，形成数据中心模式。②对存储容量实现统一分配。通过对存储区域网内不同级别的存储资源进行虚拟化，建立不同级别的存储资源池，实现对复杂存储网络资源的统一管理与配置，简化了管理员的日常管理任务，对存储资源的划分更灵活。③提高部分应用程序对数据的访问性能及安全性。④实现在线数据迁移，保障业务连续性。⑤良好的易扩展性。新设备的加入及老设备的淘汰均可在线进行。

3 虚拟化技术在教学中的实践性运用

虚拟化技术通过对各种硬件资源（如CPU、内存、存储、网络等）和各种软件环境（如操作系统、文件系统、应用程序等）进行统一管理及对这些资源接口的统一调度，最终为用户提供信息输出。这些资源在经过虚拟化后，对用户隐藏了不必要的细节，为用户提供了透明的访问，这样用户可以在虚拟环境中实现其在真实环境中的部分或者全部功能。虚拟化的平台管理通过对账户的管理和统一管理授权，提高了系统的安全性。

利用桌面虚拟化技术可以实现在中心机房存放每位用户的完整桌面环境，用户只需使用终端设备通过网络访问该桌面环境。如学生教室电脑和多媒体教室，教师预先将教学软件和课件依据不同授课课程进行存放，教师无论到哪间教室授课，都可通过自己的用户名和密码访问到自己的教学环境，并能定义自己喜欢的桌面操作系统、显示风格、默认环境等，而且在教师下次在另一终端登录时，还可以使用以前的配置和存储文件内容。由于用户的桌面环境被保存为一个个虚拟机，通过对虚拟机进行快照和备份，出现系统故障时就可以快速恢复，保证教师正常上课。再如计算机教室可以通过桌面虚拟化方式，将系统的计算资源集中到教师机服务器上统一管理和分发，维护设备只需要对教师机的配置模板进行更新，通过桌面代理下发到用户的显示器上，不需要对每一台终端PC都进行维护，提高了资源利用率，降低了维护的复杂度。

应用虚拟化技术为应用程序提供了一个虚拟的运行环境，教学用机只需知道要完成相关的教学功能，而不需要关注如何安装应用。如办公电脑依据多位教师所教授课程的不同，分配不同的应用，每位教师设定各自访问资源的账号，形成自己独立的应用实验环境，登录后，应用将判断用户的访问权限以及能够访问应用的资源，然后根据应用的授权来访问资源。如讲授计算机语言的教师登录系统后，会在其桌面上出现C、VF等编程软件，而讲授网页的教师桌面上则显示Frontpage等网页制作工具。这样针对同一台电脑，只需使用不同的用户账号登录后进入自己的工作环境，便可实现用户的个性化参数。

利用存储虚拟化对存储资源进行统一整合管理。如可将教学所用数据与学生自定义数据，通过存储虚拟化的方式进行集中存储和管理。学生在不同位置使用自己的账号通过不同终端登录后，便可实现对自己以前编辑存储数据的访问。存储的数据采用冗余技术进行保护，提高数据存储的安全性和稳定性。这样，校园内部存储资源的利用率和数据的安全性借助虚拟化技术可以得到很大改善。

服务器虚拟化技术作为虚拟化的基础，以虚拟机的形式提供应用的运行平台。该技术能够完成对学校中的服务器资源整合、操作系统的统一管理，并为桌面虚拟化提供基础操作系统环境，应用虚拟化所需要的操作系统也构建在虚拟的平台上，最终实现资源的最大化利用。

4 结语

应用虚拟化技术已经成为一种趋势，通过实现IT基础架构的虚拟化，可以降低管理成本，提高使用的灵活性、安全性。在学校教学过程中，要加强对虚拟化技术的探讨研究，利用虚拟化技术更好地应对计算机设备日益增多带来的管理不便、数据存储整合等问题，提高学校信息设备的数据容量、安全性和可靠性，为学校的发展提供强有力的软件和硬件支持。

[1]丁建峰．浅论虚拟化及其应用[J].华章，2011（25）：163-164．

[2]杨磊．浅谈存储虚拟化与服务器虚拟化[J].中国新技术新产品，2011（22）：2-3．

[3]龚松春．存储虚拟化关键技术研究[J].信息通信，2011（3）：40-41．