虚拟化技术在网络课程建设中的应用

摘 要：随着网络课程在军队院校中逐步开设，网络课程数量迅速增长，各类资源越来越丰富，教学模式不断推陈出新，要求增加计算机、服务器和存储等网络设备数量，提高设备性能，导致设备资源无法得到充分利用、网络管理工作繁重、购买成本增加以及灵活性降低等问题。运用虚拟化技术，可在一定程度上解决上述问题。

关键词：网络课程；虚拟化技术；军队院校

DOIDOI：10.11907/rjdk.1511289

中图分类号：G436

文献标识码：A 文章编号文章编号：1672-7800（2015）012-0205-03

1 军队院校网络课程应用存在的问题

网络课程是指通过网络形式实施教学活动，具有明确的教学目标、教学对象、教学策略、教学内容和网络教学支撑环境。网络课程紧跟时代步伐，可随时扩充新知识、新观念，应用于教学过程中，具有超越时间空间限制、交互方式灵活多样、教学资源丰富开放和学员学习自主等特点[1]。非常适合以培养岗位任职和专项技能为目标、学员基础差异大、培训周期短、内容多、要求严等特殊要求的军队院校教育模式。

近年来，网络课程建设在军队院校中如火如荼地开展，同时随着互联网技术及教育模式的不断发展，出现了微课、慕课等教学模式。网络课程数量越来越多、资源越来越丰富，对计算机、服务器和存储等网络设备的数量和性能要求也日益提高，不仅给网络管理人员带来巨大管理压力，同时也会导致计算机、服务器和存储设备性能无法得到充分利用、购买成本增加以及灵活性降低等问题的出现。

1.1 系统配置不尽合理，硬件资源不易分配

目前，部分军队院校采用独立式服务器方式部署网络课程，每多一门课程，相应就多配置一台服务器，这样导致服务器数量巨大，对服务器的统一规划、自动化管理带来不小的难度，需要投入大量的人力物力进行维护，同时硬件设备的多样性会让系统恢复起来更耗费时间，造成服务器长时间无法正常运行。军队院校利用网络教学平台将

所有的网络课程统一起来开展教学，对服务器选型有着很高的要求。一台普通性能的服务器难以满足各类网络课程不断建设、资源不断丰富的扩展需求，以及众多学员同时在线学习的访问速度；而配置较高的服务器，虽然满足要求，但高配置的内存、存储硬盘、显卡等其它硬件空间或者性能无法得到充分发挥，容易造成硬件资源使用率低，不能物尽其用，大量硬件资源被闲置和浪费。

1.2 网络基础设施数量增加，设备管理工作任务繁重

经过多年的教学改革和信息化建设，多数军队院校已经逐渐利用网络课程授课模式替代传统的课堂讲授，各类网络基础设施建设也基本完成。开展网络课程教学所用的计算机设备一般在千台左右，分布在各教学楼宇，与之不相匹配的是网络管理人员缺少，计算机设备没有统一的管理平台。院校内网络管理人员的日常工作多为安装计算机操作系统、应用程序和更换损坏硬件等基础性工作。所带来的影响是一方面网络管理人员设备维护的工作量极大，另一方面网络管理人员工作单一、技术含量低，浪费人力成本，网络管理人员能力素质无法得到进一步提升。

1.3 实验教学设备购买成本增大、资源浪费严重

由于信息化建设的力度越来越大，各院校和单位为加快信息化、网络化进程，对从事网络组建、网络维护、网站建设等工作技术强、操作好的专业技术人员需求不断增长，要求也越来越高。提升技术人员计算机网络技能，必须通过严格的课程学习以及相应的实践演练，针对这种情况，部分军队院校开设了网络课程实验教学环节以培养技术人员的动手能力、分析和解决问题的能力。如果根据培训人数需求进行购买及更新实验课程所需服务器、路由器、交换机等网络设备，势必造成设备购买成本的增加。同时网络培训任务多分阶段进行，实验教学设备不能作为常规化网络设备使用，必然导致这部分资源闲置与浪费。

2 虚拟化技术在军队院校网络课程中的应用

不少军队院校已经意识到上述问题，并着手通过各种技术手段予以解决，其中以虚拟化技术的应用所带来的效果尤为明显。虚拟化技术的提出扩大了硬件容量，简化了软件重新配置过程，使一个虚拟化平台同时运行多个操作系统，如图1所示，并且应用程序可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机工作效率[2]。针对实际应用中出现的问题，各院校通过创建虚拟化平台，利用不同虚拟化方式进行调整优化，在一定程度上降低甚至解决了计算机、服务器和存储等设备性能资源无法得到充分利用、网络管理工作繁重、购买成本增加以及灵活性降低等问题带来的不利影响。

2.1 服务器虚拟化

服务器虚拟化是将服务器物理资源抽象成逻辑资源，将一台服务器编成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理界限，让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，提高资源利用率，简化系统管理，实现服务器整合[3]。军队院校可以通过在一台或多台整合在一起的高性能服务器上部署VMware vSphere Client虚拟化平台，使独立或者整合的物理服务器主机能够按照实际需求独立虚拟出多个相互独立、互不干扰的虚拟机，将院校内各类网络课程、办公系统等服务器虚拟整合，便于网络管理人员利用虚拟化平台进行统一规划、统一管理。所有服务器都由虚拟化平台虚拟而成，减轻了网络管理人员对不同类型的服务器设备进行管理的压力；在由多台物理服务器组建的集群中，当其中一台服务器出现故障或进行维护时，服务器上的虚拟机可以自动或手动迁移到另一台服务器上继续运行，业务不中断，保证了业务的持续性。同时虚拟化之后的服务器，能减小系统配置环境差异的影响，使服务配置管理更加清晰有序。根据网络课程服务平台以及其它应用系统需求对服务器性能、存储需求进行统一规划，充分挖掘独立物理服务器模式下未充分使用的闲置计算资源，实现服务器硬件资源、存储资源的有效利用。

图1 虚拟化平台结构

2.2 桌面虚拟化

桌面虚拟化是指将计算机终端系统（也称作桌面）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，随时随地通过网络访问桌面系统[4]，如图2所示。

图2 桌面虚拟化架构

不少院校已经开始在教学机房进行桌面虚拟化的使用，以完成网络课程教学。笔者所在学院利用VMware vSphere Client管理软件搭载10台高性能服务器、6T磁盘整列架设一套桌面虚拟化平台，平台架构如图2所示。网络管理人员通过虚拟化平台虚拟出230台独立虚拟桌面分别设置在两个机房中，实现对每一台虚拟机监控运行状态并实施管理。与传统方式中对每一台普通计算机安装操作系统、应用软件及插件等操作不同，网络管理人员只需为一台虚拟机安装操作系统及网络课程所需客户端、视频播放等应用软件及其它实用插件，形成模板对其它虚拟机进行克隆部署，形成完整的桌面操作系统并通过特定的虚拟桌面协议发送给终端设备，供学员进行网络课程学习。当某一台或几台虚拟机操作系统或软件出现故障无法恢复时，可以通过虚拟化管理平台快照、重置、克隆等功能进行处理，最终快速恢复操作系统正常运行，这些工作都由虚拟化管理平台后台运行，不需要网络管理人员花费过多时间。同时，不同于普通计算机设备需要配备主板、显卡、硬盘等硬件设备，这些硬件设备都可以通过虚拟化平台虚拟而成，与桌面虚拟化配合使用的设备只需要显示器、键盘、耳机和瘦客户端，降低了机房教学设备硬件维护的工作量，一方面极大地减轻了管理人员网络基础设备日常维护和管理的工作量。另一方面，要求网络管理人员紧跟信息化前沿，学习并应用虚拟平台、慕课等新技术，对能力素质的提升有着重要作用。

2.3 网络虚拟化

随着信息技术的不断发展，不少网络设备、网络环境都能通过相应软件进行模拟，当前各院校使用的网络设备多为思科、锐捷、华为等知名品牌，针对这些品牌的网络设备，网络上大多都存在相应的模拟软件。锐捷的网络设备配置命令和思科设备命令基本相似，在网络课程实验教学中可使用Packet Tracer、SIMware等软件对思科、锐捷和华为虚拟出不同型号的路由器、交换机、防火墙构建网络拓扑结构，通过虚拟网线进行连接，模拟出符合现实设备搭建的网络环境。学员可以通过超级终端、SecureCRT等软件连接虚拟设备，进行路由器、交换机、计算机等设备的基本配置管理以及密码、文件等信息的维护，完成静态路由及动态路由RIP、OSPF等功能的命令配置，实现交换机vlan、vtp的划分以及单臂路由等综合性操作实验，如图3所示。使原本需要多个昂贵的网络设备才能完成的网络实验，在一些模拟软件中就可以重复实现[5]。如网络设备需要更新，可以通过软件的升级获取更新的网络设备加入实验环节，满足学员在网络组建、网络维护、网站建设等课程中进行大量硬件实验的需求，在一定程度上减少军队院校对网络设备购置与更新的成本，也防止出现网络硬件设备闲置浪费等情况。

3 结语

虚拟化技术的应用从一定程度上推进了军队院校网络课程教学的发展，使服务器、交换机、计算机等网络设备资源在教学中得到充分利用，可节约设备购置成本、降低网管人员的工作量，同时为网络课程各种教学模式的开展提供基础保障，有效促进各类岗位人员专项技能提高。

图3 Packet Tracer单臂路由实验

参考文献参考文献：

[1] 侯英.任职教育院校网络课程教学应用研究[J].中国教育信息化，2014（08）：24-26.

[2] 百度百科.虚拟化技术[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/13605.

[3] 百度百科.服务器虚拟化[EB/OL].http：//baike.baidu.corn/view/2271844.

[4] 百度百科.桌面虚拟化[EB/OL].http：//baike.baidu.corrr/view/1434493.

[5] 杨兆明，殷虹，姜薇.虚拟化技术的网络课程实验教学探析[J].云南警官学院学报，2013（4）：51-54.

（责任编辑：陈福时）

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