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1、 基于基于 vSpherevSphere 的虚拟计算机实验平台建设探索的虚拟计算机实验平台建设探索摘 要：新世纪信息技术的飞速发展，对高校计算机类课程的模拟实训环境提出了更高的要求。本文介绍应用 vmware 服务器虚拟化技术搭建虚拟计算机实验平台，解决传统计算机实验机房面临的计算资源有限、模拟实训环境多变、远程接入困难、实验环境可扩展性差和管理维护复杂等问题。关键词：虚拟化; vmware; vsphere; 计算机课程; 计算机实验平台exploration of vsphere-based virtual machine experimental platform constructio
2、n xu guanjun(taizhou vocational college of science vmware; computer courses; vsphere; computer experiment platform0 引 言信息技术的发展，推动了信息行业的细分，为培养相关行业的高端技能型人才，各高校开设了计算机应用技术、网络系统管理、计算机网络与安全管理、计算机多媒体技术、移动平台开发与维护等新的细分专业。计算机类专业有其极强的操作性，配套实验环境直接影响着学生的专业素养和实际操作能力。这些新要求和新变化都对高校现有的计算机实验室提出了很大的挑战。1 当前高校计算机实验室面临的主
3、要问题面对新课程的和大量模拟实训环境的新要求，传统的计算机实验机房面临着如下几个主要问题：（1）计算机实验室实验环境部属复杂，管理方式相对落后，实验室往往受到物理资源和物理空间的限制，管理粒度相对较粗，管理效率低下，实验环境可扩展性差。（2）应对多变的模拟实训环境，需要专业人员进行反复的系统安装和软件更新，大大增加了管理维护人员的工作量，而且也增加了维护的难度。（3）当前的计算机实验环境，对于大部分普通学生来说，只是在有限的课堂上进行实验操作，无法进行远程的随时随地接入，而且实验环境保存困难。面对这些新问题，单纯地依靠机房扩建和增加对实验室硬件的投入收效甚微，往往经费也得不到保障。作为计算机界
4、革命性的新技术，服务器虚拟化技术尤其不可替代的优势。2 虚拟化技术的优势应用服务器虚拟化技术，搭建虚拟计算机实验平台，可以充分挖掘物理服务器资源的利用率，把物理服务器群分割成高效运行的虚拟实验环境1-3。利用虚拟平台的模板定制、按需部署、统一管理、远程接入等功能，有效解决传统计算机机房的弊端。虚拟化技术的应用，使得实验室管理和维护的重点变成服务器端，由于服务器相对集中，而且在计算性能和安全性能上都具有很大的优势，使得整个系统环境的稳定性得到了保障。同时，该技术对客户端的要求相对较低，只需要一个能接入局域网的终端。因而终端环境的布置和维护变得更加方便。2.1 实验环境的高效管理通过服务器群的统一
5、管理平台，可以实时了解物理资源的使用情况，做到整体实验室资源的统一管理、统一使用、统一维护。提高了资源利用率和管理效率，降低了管理维护成本。2.2 实验环境模板定制和快速部署计算机任课教师在后台可以根据课程的需要进行实验环境的模板定制。在部署时，根据定制的模板和学生数导入相应数量的虚拟实验环境。2.3 实验环境远程接入通过对虚拟实验环境的开放，学生可根据需求，通过客户端对模拟实验环境实现在实验室或者个人电脑的自由登录4。3 虚拟计算机实验平台的搭建基于当前业界几款主流的虚拟化软件，作为教学实验环境，首先考虑的是技术的成熟性和系统的稳定性，其次是平台的易操作、易管理和高性能。综合考虑这几个条件，
6、我们选择 vmware vsphere 45作为虚拟计算机实验平台软件。本文将以实用操作系统课程为例，介绍我院虚拟计算机实验平台的搭建。在该课程中，贯穿整个实验过程的是小型企业网服务器的搭建与维护。在课程设计中，我们通过分组实验，要求每组学生承担一定的角色，完成 www、ftp、dns、dhcp、vpn 服务器的搭建，以及客户端的测试。整个实验的完成，需要多种操作系统，多台服务器，多个子网络相互协作。为达到该课程的实验要求，我们列出了如下的物理硬件：根据（表 1）的物理设备，对系统做如下部署：（1）两台 hp380 作为 esxi 服务器，并在外加的 windows2003服务器上安装 vir
7、tual center 4.1.0。（2）在每台 esxi 服务器上添加 hp eva4400 存储，作为的高速存储空间，主要用于虚拟机文件的存放。（3）在每台 esxi 服务器上添加 nfs 存储服务器，作为低速扩展存储，主要用于虚拟实验环境的模板，和操作系统 iso 的存放。其中一台 hp380 服务器作为 nfs 服务器。（4）根据学生的分组情况，划分相应的子网。教师可以在vcenter 界面上很方便地配置虚拟交换机，以达到隔离虚拟实验环境的网络。其物理拓扑图如图 1：完成物理设备搭建和虚拟网络配置后，就可以创建虚拟计算机实验环境。其一般步骤如下：（1）根据课程，创建相应的虚拟实验室数据
8、中心。使得一课程一虚拟数据中心，这样有利于后续的维护管理。（2）课程中由于分组的需要，在虚数据中心下创建各小组的资源库，便于计算资源的分配和访问权限的管理，也有利于实验环境的隔离。（3）根据课程对操作系统和软件平台的需求，制作实验环境模板。模板的制作是实验环境系统预装的过程，尽可能对模图 1 平台物理拓扑图板做好实验所需的系统配置，以便于后续的部署。（4）根据学生实验的需求，利用已经制作好的模板，可以动态地生成多机器组合的虚拟实验环境。（5）对初始导入的虚拟实验环境进行虚拟网络的选择，学生初次登录实验环境后，进行简单的系统配置如主机名、ip 等就可以进行实验了。本课程中每小组虚拟计算机实验环境
9、拓扑图如下：图 2 实用操作系统课程小组实验环境4 虚拟计算机实验平台运行总结4.1 模拟实训环境的创建应用虚拟计算机实验平台的模板制作和快速部署功能，可以充分挖掘服务器的利用率，为学生提供尽可能丰富的模拟实训环境。实现每位学生人手一台，甚至人手多台虚拟机来完成复杂的模拟实验。开阔了学生眼界，提高了学生的动手操作能力，保证了学生实训内容的真实性和多样性。4.2 平台的远程接入和传统计算机实验室相比，虚拟计算机实验平台具有便捷的远程登入。教师可以根据课程安排开放虚拟实验环境，学生 通过客户端做简单的用户认证，即可实现任何时间、任何地点对实验环境的的自由登录，拓展学生模拟实训的时间和空间。4.3
10、实验环境的保存传统计算机机房一直没有解决好学生大规模实验环境配置的保存问题。而虚拟机实际上是将物理机、操作系统和应用程序“打包”成一个 vm（virtual machine）文件，结合虚拟平台提供的快照（snapshot）功能，我们可以很方便地实现复杂实验现场的保存和恢复。4.4 访问权限的管理做好学生客户端访问权限管理是实现虚拟计算实验环境平稳运行的关键。学生往往由于好奇或者误操作会造成对其他同学实验环境的影响。这就需要在一开始分组和学生帐号规划时，定义合适的账户组类别。5 结束语本文应用 vmware 的 vsphere4 搭建虚拟计算机实验平台。经过一学期的试运行，该平台很好地满足了课程
11、中复杂的实训环境，而且在远程接入和系统维护方面也提供了便捷，得到了同学和同行老师的肯定。笔者开始尝试利用 vsphere 的 api，对现有的虚拟化平台管理接口做必要的二次开发，创建更适合学生、老师和维护人员的客户端，希望这对当前计算机实验室环境的改进有所帮助。参考文献1 许冠军,叶敏. 虚拟化平台在校园网中的应用j. 智能计算与应用，2011.4(1):49-512 冯元，陈永，张春诚，虚拟化技术在高校计算机实验机房建设中的应用j. 电脑知识技术, 2010.6(17):4789-47913 张淑芬，陈学斌,张帅, 虚拟化技术在计算机实践教学中的应用研究j.计算机教育，2009(13):215-2174 马星光，刘仁权,李书珍等，运用虚拟化技术构建开放式计算机实验环境j. 计算机教育，2009(10):172-1745 许娜，基于 vmware esx server 的实验教学平台建设j. 实验室研究与探索，2011(9):202-205
