高职院校实验机房建设创新研究

石范锋

高职院校实验机房建设创新研究

石范锋

高职院校为培养适应行业需求的高素质技能型专门人才，更加注重专业课程的实践教学环节和教学效果。针对传统实验机房在使用过程中遇到的问题，提出了基于虚拟化技术的实验机房建设方案，为职业院校实验室建设提供了变革性的新思路。

实验室；虚拟化技术；实验教学

随着国家推动国家级、省级骨干高职院校的建设，职业教育的资金投入进一步加大。高等职业院学为了培养满足行业实际需求的技能型人才，每年用于实验室建设的经费也在不断提升。每年用于实验室建设的资金中涉及计算机采购的建设项目都要占至半壁江山，这就需要我们进一步推动实验机房建设的创新研究。

一、高职院校实验机房建设现状

每年实验用计算机的更新速度加快，造成了学校办学成本的大幅上升，同时也给实验室管理带来了更大的压力。［1］一方面，工科类学校的专业实验室和教学仿真实训室大部分都涉及计算机的应用，学校一般都通过加大机房投入来满足实验室对计算机数量的需求；另一方面，公共计算机实验室使用密度及负荷异常繁重，不仅要完成常规的计算机基础教学，还要承担计算机应用相关的任务，为院系师生提供基础教学、等级考试、技能鉴定等相关服务，每年承担着繁重的教学实践任务。［2］

实验机房的维护和管理非常复杂，主要体现在以下几个方面：

1.计算机性能赶不上软件更新速度。随着教学软件版本的不断更新，现有的计算机很难适应新的软件或操作系统的更新速度，经常是实验室使用的计算机用不了几年就会由于应用软件无法安装而需要更新。［3］

2.实验环境安装维护更新困难。为了适应教学需求，实验管理人员需要经常对用到的仿真软件、教学应用软件等不断的升级更新，有时还会部署多个操作系统。尽管目前可以通过网络对传完成该项工作，但样机的安装和实验环境的切换同样带来很大的工作量。［4］

3.为了确保系统安全而影响教学实施。高职院校很多专业课程都进行理实一体化教学，学生使用实验室的密度和负荷都很高。为了方便实验室的日常维护，一般PC都带有还原卡，同时为了减少计算机病毒传播的途径更是禁用了USB接口。这样的实验室维护方式就严重影响了学生上机作业的保存和教学任务的分段实施。但是如果为了满足教师和学生文件存储的需求，开放使用U盘或部分硬盘分区，又将造成病毒迅速通过磁盘传播与蔓延，这又加大了实验室管理的难度。

4.总体运行维护成本高。由于终端使用导致的硬件损坏，频繁更换，而随着年限的增加，实验室用到的PC如果每3-4年都更新一次，总体PC投入成本每年居高不下。

针对传统实验机房建设中暴露的种种问题，虚拟化技术越来越多地被运用到建设方案中。该方案相比传统的实验室建设方案而言更能适应职业教育信息化建设发展的需要，并且可以进一步构建基于云数据中心的教学实验室环境。我校采用桌面虚拟化技术新建的多媒体教室就很好地解决了计算机难以维护的现状。

二、虚拟化技术的应用价值

根据当前教育信息化的现状及发展趋势，虚拟化技术在实验机房建设中具有重要的应用价值，主要体现在：

（一）资源的优化整合

可以将分散的软硬件资源进行整合，达到资源的标准统一、管理统一、维护统一，使得各项资源互联互通。然后通过服务器虚拟化技术，将多个工作负荷整合至一台服务器上，实现更高的资源利用率；提高系统可靠性，从而维持业务持续性；通过实时迁移功能，资源调配工具可以将运行中的虚拟机在线迁移至拥有更多资源的其他服务器上，从而匹配工作负载，实现业务和资源最优化。

（二）降低使用成本

服务器利用率的提高必然降低服务器的数量，服务器采购费用、占地空间、电力供应、散热制冷和维护等成本也因此显著下降。服务器虚拟化技术提高了服务器稳定性，使得服务器的后期维护成本也大大降低。统一基础架构、统一管理平台、统一流程管理，也大幅度降低了基础架构的维护成本和难度。

（三）提供了新的功能运行模式

实验室信息化对服务器主要有以下三个方面的功能需求：传统的Internet服务，如电子邮件、门户网站与管理信息系统等需求；与教学有关的教学、课程管理与教学资源管理方面的数字化教学应用需求以及科学计算方面的需求。对于传统网站服务和数字化教学应用需求，可通过服务器虚拟化、应用虚拟化的方式解决。我们借助现有的实验室硬件设备，通过服务器虚拟化和应用虚拟化的实施，更为有效的整合现有资源，同时也更好的提高了响应性和灵活性。

（四）提供新的资源服务方式

通过多层次的自助服务门户为资源的使用者提供资源及应用服务，同时可以通过该自助服务门户对用户、资源、策略等进行统一管理。

三、基于虚拟化技术的实验机房建设

（一）虚拟化架构方案

为了充分利用原有实验室条件，可以把现有的实验用计算机作为瘦客户机。考虑到学校未来教育云平台的建设，将会有更多的应用部分，用户可以将虚拟化设计方案采用大型的网络服务器，以满足现有虚拟桌面及以后陆续增加的系统需求。

对于一个实验机房建设方案可设计采用6个LUN分别承载50个虚拟桌面和支撑服务器组件，其中5个1TLUN承载虚拟桌面虚拟机，1个LUN用于承载虚拟机模板，平衡服务器和磁盘I/O性能。虚拟机和共享存储采用现有NetAPP FAS2040 iscsi存储，组成IP SAN架构。服务器组件需要使用64位操作系统，使用Windows 2003 R2 SP2 x64或Windows 2008 R2 x64操作系统平台。

同时利用现在的备份软件，若需要利用VMware 的vStorage备份接口，需要备份软件版本支持。系统以C/S架构为主，业务数据主要保存在业务服务器或文件服务器上，虚拟桌面不存放用户数据。虚拟桌面客户端设备采用目前实验室现有的PC，通过安装vmware view client可访问虚拟桌面，部分用户需要使用串口或并口打印时，可通过使用RDP协议连接虚拟桌面，或借用第三方转换线，转化为USB接口，可实现正常打印。

（二）实施网络虚拟化教学模式

网络教学的许多环节、过程和活动都可以通过云计算服务来实现，这种新型的运行模式是高校开展网络教学、推动教育信息化发展的新选择。我们可以在虚拟化平台基础上开发一种实验室教学管理系统，为工科技术的实验教学提供一种变革性的新思路。通过虚拟实验平台可大幅度降低实验室管理难度、教师授课难度和工作量，提高学生的学习效果，提高实验室的安全性。

虚拟化技术作为云计算机的核心技术，在高职院校实验室建设中的应用，不仅可以减少资金在教学过程中的投资，充分利用好现有设备，缓解实验设备不足的问题，同时也可为教育私有云平台的建设提供技术保证。

项目名称：中央财政支持的职业教育实训基地建设项目（苏教财〔2012〕177号）

［1］宋蕾.虚拟技术在高校计算机机房实验室中的应用［J］.实验室研究与探索，2013（6）：274-278.

［2］阮建华.桌面虚拟技术在高校实验机房中的应用［J］.福建商业高等专科学校学报，2012（4）：101-108.

［3］任军，社贾磊.桌面虚拟化在高校实训机房应用探讨［J］.计算机光盘软件与应用，2012（4）：41-43.

［4］任星，李青荣.基于VMware vSphere虚拟化资源管理平台研究［J］.计算机应用与软件，2012（5）：219-223.

责任编辑：郭一鹤

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1671-6531（2015）23-0152-02

石范锋/扬州工业职业技术学院教务处讲师，硕士（江苏扬州225127）。