郭超

摘要：针对信息化教学保障工作中的矛盾和难点，研究并应用了一种基于虚拟化技术的保障模式，经过实际部署运用与长时间测试，在现有软硬件环境下达到了提高保障效率的目的，对教学工作的开展起到了良好的推动作用。

关键词：虚拟化; 教学实验;保障模式

随着信息技术的快速发展，软件在计算机系统中的地位越来越突出，各院校部署应用的新型软件越来越多，在信息化教学中发挥了重要作用。但是，与软件系统的快速发展相比，现有信息化教学环境的保障能力建设相对滞后，在一定程度上影响了教学的效果，急需改进和提高。

一、教学实验保障工作的现状

（一）设备种类多，配置差异大。院校现有信息化教学环境一般由通用计算机教室和专业实验室构成，教学设备以台式计算机为主，随着“智慧校园”潮流的兴起又陆续增配了笔记本、一体机、平板电腦以及大屏幕触控电视等。虽然同一房间内的设备型号基本相同或相似，但是教室或实验室用途各不相同，规划、建设和投入使用的时间有先后，设备配置种类多、性能差别较大，导致跨教室管理和维护的难度较大。

（二）软件故障是保障维修的重难点。计算机设备发生故障时需要对硬件和软件分别进行排查。从总体情况看，必须更换的硬件绝大部分是正常磨损消耗的外部输入设备以及存储设备，个别因为静电、灰尘导致的元器件报警或者接触不良问题通过拆卸清洁并重新设置参数就能恢复正常。相对于硬件，软件发生故障的概率更高、次数更频繁，主要表现为：操作系统与硬件不兼容，驱动程序工作异常导致系统不稳定。

二、基于虚拟化技术的保障模式设计与研究

通过上文的分析可以看出，信息化教学保障的主要矛盾在于软件环境的部署配置过于繁琐。针对这个问题，部署云桌面系统对客户端软件环境进行统一管理是目前主流的解决方案，但是同时也产生了新问题。虚拟云桌面有三类典型架构，分别为：VDI（Virtual Desktop Infrastucture，虚拟桌面基础设施）[1]，IDV（Intelligent Desktop Virtualization，智能桌面虚拟化）[2]和VOI（Virtual Operatingsystem Infrastructure，虚拟系统基础设施）[3]。VDI的特点：一是所有的运算都在服务器上完成，部署时需要购买大量的服务器和云终端，投入的经济成本较多;二是应用程序的图形处理需求越来越高，对运行云桌面系统的服务器性能提出了新的挑战;针对已有的教学环境，可以借鉴各种架构的特点，将虚拟化技术与其它措施手段相结合，在基于现有硬件的前提下实现并应用一种近似于云桌面系统管理方式的保障模式。

（一）软件环境“插件化”

对于计算机系统来说，硬件是载体，软件是灵魂，所有操作都围绕软件来进行。因此操作系统和应用软件应当易于部署，方便替换，像“插件”一样根据需要进行搭配组合。软件环境“插件化”主要包含三个内容，即虚拟硬盘化、应用软件绿色化、虚拟机化。

1.虚拟硬盘化

传统的软件部署过程费时费力，只适合少量设备的管理维护。本文探讨的保障模式引入了“虚拟硬盘”，将“安装配置”变换为“复制替换”，重在解决软件部署的效率问题。虚拟硬盘（VHD/VHDX）是一种文件格式，既可以模拟物理磁盘存放数据，又支持操作系统的启动引导。虚拟硬盘还支持创建差异子文件，父文件只读，修改操作全部保存到子文件中，因此子文件的容量相对父文件要小得多;一个父文件可以创建多个子文件，各子文件之间互相独立。2020年由国内网名为longpanda的程序员发布的引导程序Ventoy[4]可以对虚拟硬盘文件快速识别和引导，利用该特性可以在统一的操作系统下为每个用户或软件创建各自的系统环境，实现多操作系统共存。

2.应用软件绿色化

虚拟硬盘的使用虽然加快了软件部署的进程，但是相对于软件本身来说差异子文件依然偏大，分发时需要更多的时间，使用时还需要切换系统。因此，可以通过VMware Thinapp等工具对应用软件进行绿色化处理，生成的软件包无需复杂的安装过程就可以复制到其它设备上直接使用，最大程度简化软件部署和使用的过程。

（二）构建基于虚拟化技术的网络服务环境

信息化教学离不开网络，因此必须有完善的网络服务进行支撑，重点是提供网络配置与数据存储服务。人工配置IP地址的方式效率低下，发生冲突时不易排查，为了提高保障效率，可在算力充裕的设备上通过虚拟机部署开源的、基于Linux核心的OpenWRT或者LEDE等路由管理系统，并将其它设备设置为自动获取IP地址。此时网络地址全部通过路由管理系统自动分配，避免了冲突，地址配置得到了优化。基于硬件的优势，虚拟机的计算能力远强于普通路由器或交换机，流量调度能力更强，网络通信的速度和质量得到了进一步提升。

实验证明，改进后的保障模式节约了大量的时间和人力，操作系统和应用软件均能稳定运行，达到了预期的目的，部分经验和方法可以推广应用到办公环境的管理中。

参考文献：

[1] 马婧.多种主流桌面虚拟化技术在高校中的应用[J]. 电子技术与软件工程，2019，14：154-155.

[2] 杨林兴，曾祥天.多媒体教室虚拟化设计[J]. 教育现代化，2018， 53（5）： 204-205，208.

[3] 邵凌.桌面虚拟化在信息安全管理中的应用 [J].计算机与网络，2014，40（13）：55-58.

[4] Ventoy [EB/OL]. https：//www.ventoy.net/cn/index.html

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