操作系统及虚拟化技术在网络教学环境中的应用

韩亚利

摘 要：随着计算机网络技术的不断发展与普及，为培养壮大网络人才队伍，各大院校纷纷开设与网络相关的管理与应用教学，在推动网络教学实践中发挥积极的作用。但通过阶段性教学实践来看，还存在很多问题，影响教学目标的实现。本文从操作系统虚拟化技术原理分析入手，对教学现状及存在的问题进行研究，研究设计本地虚拟技术管理工具，力求为推动相关领域的实践发展做出有益的理论尝试。

关键词：操作系统；虚拟化；网络教学

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.199

1 操作系统虚拟化技术原理分析

所谓的操作系统虚拟化是一种站在逻辑角度对资源进行识别与配置的方法，主要是采取整机模拟、硬件分区、分时合并等手段，将计算机资源进行科学合理的划分与组合，向用户提供环境优化的技术。通常以两种方式对系统进行优化：一是降低网络复杂程度，提高资源利用率。如将一台物理服务器通过模拟技术，建立多个服务系统，增强网络服务功能；二是提高服务性能。将多个服务器进行整合，统一为单一客户服务，给客户性能优化的印象。如Google、baidu等[1]。

2 计算机网络课程教学实践现状

当前，网络化、数字化、信息化已经成为时代的代名词，网络平台已经成为经济运行的重要基础。国内对于网络技术人才的需求随着经济发展开始不断增长，各大高校都针对市场需求开始设置相关的教学内容，以期能够满足市场需求。当前，课题主要以《网络基础》、《组网技术》以及《基础编程》等最为普及，这些课程普遍以实践为主[2]。因此，学校大多采取多媒体演示技术，为学生展示最为直观的操作；依托互联网资源，进行互动式操作；利用实验设备进行动手操作，提高具体项目熟练度。

3 网络教学环境存在的突出问题

3.1 应用设备不匹配

网络知识更新换代较快，导致教学内容随之变化，教学所需要的设备数量及种类也在不断增加。但从实际情况来看，很多学校受经费及场地等限制，其教学实验设备往往不能够及时更新，致使部分教学内容无法开展；有的学校甚至连基本教学都难以完成，只能通过多媒体图片或者网络资源进行展示，实践动手基本上就是纸上谈兵。

3.2 实验环境有限制

计算机实验室是各院校完成基本教学的基地，其教学环境好坏，直接决定整体实践教学效果。为了能够提高资源利用率，各院校基本上都采取24小时开放策略，但软硬件故障、人为破坏以及病毒对计算机影响较大。因此，学校开始安装各类保护软件，制定严格的管理制度，看拟对教学设备提供严密的保护，也破坏了学生学习的环境，导致很多操作无法进行[3]。

3.3 实际管理效率低

对于计算机实验教学一般都需要建立专门的网络实验室，不仅需要大量的资金去购买计算机，还要配备参数较高的服务器、路由器以及交换机等；在软件上，也要根据教学及硬件条件，安装与之配套的软件等，往往会投入大量的资金，做为学校高端代表，很多学校却将建设完备的实验室当做宝贝，对其进行保护和管理，实际使用效率较低。

4 本地虚拟技术管理工具的设计与实现

为解决上述问题，必须要使用虚拟技术对操作系统进行管理与维护，以确保能够提供多人高效服务。

4.1 实用功能需求分析

通常情况下，虚拟机在OpenVZ服务器运行，能够对基于虚拟技术的实践环境进行更加方便高效的管理。具体功能有批量创建虚拟机、配置虚拟参数、安装资料与软件、分发文件以及启动系统等，还可以承担远程唤醒实验计算机的功能，只有能够完善上述功能，才能够满足教学基本需求[4]。

4.2 技术难题

建立该管理工具主要目的是为了满足实验教学需求，但在实际操作中，仍然存在很多问题：一是语言选择。基于安全考虑，不能在系统中过多安装软件，在具体设计中，不能够在其运行环境中存在图形界面；二是远程唤醒。在应该该功能时，必须要事先搜集所有MAC信息，运用Wake on Lan技术向广播地址进行数据包传送，以达到唤醒效果；三是批量操作。OpenVZ软件提供管理工具，用于单个虚拟机的操作，但实验环境中，涉及虚拟机操作频次较多，会导致效率降低。

4.3 本地虚拟机管理工具实现

针对存在问题及技术难题，根据实验功能需求，设置结构模块如图1[5]。

从上图可以看出，功能模块管理工具主要是由创建虚拟机、配置虚拟机、分发实验软件、删除虚拟机、启动虚拟机、停止虚拟机、采取客户机MAC地址以及唤醒客户机等部分构成。通过实验评价来看，该模块构建具有较强实用性，能够满足功能需求。

5 结论

通过上述分析可知，国内计算机网络课程教学虽然发展迅速，但通过分析来看，仍然存在很多不尽人意的地方，需要在不断发展中加以解决。以Linux为代表的源代码开放软件在国内普及度较高，依托该代码开发的软件也越来越多，因此在课程实践操作上，要紧贴领域发展，不断完善教学环境，使教学环境不断优化。

参考文献：

[1]董焱.基于虚拟化技术的实验教学中心环境构建实验[J].技术与管理，2011（03）：21-24.

[2]邱洋.虚拟化技术在网络操作系统教学中的应用研究[J].信息技术，2015（07）：22-25.

[3]侯玥.操作系统级虚拟化技术在网络教学环境中的应用[D].北京：北京工业大学.2012.

[4]徐苑苑.云计算环境下的开放课程应用研究[D].上海：华东师范大学，2013.

[5]庄城山.虚拟机技术在网络操作系统课程实践教学中的应用[J].安庆师范学院学报（自然科学版），2015（02）：34-36.endprint