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摘 要：本文先分析了我国高校传统实验室建设中的投入成本、利用率、安全性等方面存在的不足和问题，再介绍了高校实验室中的虚拟化技术的几种应用技术，介绍了虚拟化技术及优势，最后分析了虚拟化技术在实验室管理中的优点，从而得出了虚拟化技术在新型高校实验室建设中的必要性，为虚拟化技术在高校实验室建设中的应用提供理论参考。
关键词：虚拟化技术 实验室建设 虚拟实验室
一、传统高校实验室建设存在缺陷
1.实验室基础设施建设投入的成本越来越高。随着高校信息化教育高速发展，导致了学生课程设置对计算机的软硬件配置要求越来越高，特别是制造、设计相关专业更是如此。由此带来的结果是高校不得不投入大量的资金购买新设备，老设备因无法满足当前教学的需要而闲置，不仅增加了学校的开支，浪费大量的金钱，同时，为了保持教学工作的正常运行，实验室工作人员需要对新设备和老设备同时进行更新和维护，为了确保计算机的系统安全，实验室工作人员需要对每台电脑分别进行安全防护，软件升级，如此进行频繁的操作，浪费人力物力，增加了实验室工作人员的工作量，人手不够时，可能还要引进新的实验室工作人员，使得实验室建设投入成本进一步增加。
2.实验室设备利用率不均衡。实验室不同时期购买的计算机，其配置不同，一般新购买的计算机配置较高，为了提升教育质量，高校一般会在配置高的实验室安排较多的实验课程，其利用率很高，甚至超负荷运行。而计算机配置低的实验室，相对会安排较少的课程，其利用率相对较低，这使得计算机硬软件无法发挥作用，浪费了教育资源。
3.实验室计算机软件安全性受到影响。信息时代带来了高效和高质量教育环境，同时也为计算机安全带来了很大的问题。计算机实验室管理人员日常工作中相当一部分工作是对计算机病毒的防治工作。高校每个实验室一般处于一个小型局域网中，实验室大多是上课公用的，各种存储介质（如U盘等）都在实验室计算机上就交叉使用，计算机病毒很容易通过局域网传播，一旦有存储介质感染病毒，其接触过的计算机也会感染病毒，导致该计算机无法正常使用，甚至会破坏教师和学生的实验数据，这无形增加了管理人员的维护的工作量，也有可能会破坏计算机的硬件。
为解决上述问题，我们将虚拟化技术引入到高校实验室建设中，虚拟化技术的优势，是能汇总高校教学资源、软硬件资源、计算资源等各种资源，使其得到高效利用、充分共享和管理的便捷。利用虚拟化技术优化实验室布局、推进专业分工，提升资源利用率。
二、高校实验室中的虚拟化技术介绍
按照现有的成熟理论和成熟应用的领域，虚拟化技术可实现服务器虚拟化、展现层虚拟化，桌面虚拟化与应用程序虚拟化等，随着云计算的飞速发展，网络虚拟化和存储虚拟化等技术也逐渐成熟。针对传统高校实验室管理中存在的问题，高校实验室可以选择以下三种虚拟化技术。
1.基于服务器的虚拟化技术。服务器虚拟化技术可以在一台配置高的服务器上运行多个虚拟机，每个虚拟机是一个客户端操作系统，通过服务器虚拟化技术，客户端访问的都是服务器的硬软件资源，一定程度上可以提高服务器各种软件和数据的利用率。同时，只需要很少的人员对服务器进行管理，降低管理成本，提升管理效率。
服務器虚拟化技术的应用，能让客户端的容错容灾能力得到提升。服务器虚拟技术主要为全面硬件仿真系统和基于主机的虚拟化。所有的客户机都是独立运行的，与其他客户机互相独立，客户机有其独享的一套虚拟硬件和虚拟操作系统，主机只需要在进程里对虚拟服务器的I/O进行处理。 这套虚拟硬件在虚拟层面上运行，虚拟层可以合理的调配各种硬件资源。
2.面向桌面的虚拟化技术。面向桌面的虚拟化技术是一种计算模型，主要是基于服务器的，其主要实现的方式有远程桌面托管、远程操作系统和本地虚拟操作系统等，能够为管理员和用户提供便捷稳定的服务。为了保证系统稳定运行，传统的高校实验室管理员一般情况下，不允许用户对计算机进行格式化、分区等敏感操作。桌面虚拟化技术能让用户对所操作的对象没有任何限制，甚至能让用户练习格式化、分区等操作。Windows下桌面虚拟化技术的应用，客户可以使用Unix和Linux系统，实现在不同操作系统下学习其他操作系统的功能。传统计算机实验室，所有软件都安装在客户机上，随着时间的推移，软件越装越多，可能出现空间不够用，软件兼容等问题。而桌面虚拟化技术的应用，不仅保护了原有操作系统，虚拟出的操作系统更是不占用多余的空间，有利于数据的长期保存。
3.基于应用程序的虚拟化。该技术主要将应用程序安装在服务器上，用户只需要帐号和密码就能使用服务器中的软件资源，它能让多个用户同时登录一台服务器，每个用户的会话都是单独的，不会被其他用户的程序影响；是一种高效的运算架构，他将用户界面和应用逻辑区分，只需要通过网络传递客户端的I/O信息，这些特点使得性能对网络带宽依赖性不强；管理客户和应用程序都在统一的服务器上，使得部署客户端、安全性和性能方面得到了加强。
三、虚拟化技术在实验室管理中的特点
1.管理效率提升。应用虚拟化技术后，实验管理人员能很方便快捷的管理所有的客户机，极大的提升实验室管理效率，能全方位的为师生提供教学和实验服务。系统安装不再是一个一个机器的操作，可以一次性复制很多相同的实例，生成很多相同的客户机，特殊情况下还能将虚拟化的实例移植到其他实验室进行安装操作。客户机软件升级和漏洞修复只需要先对镜像进行备份操作，再对客户机进行统一的软件升级和漏洞修复。实验室管理人员可以很轻松的找出不能正常使用的客户机，可以让该客户机从备份恢复到正常状态，省去了大量人工调试时间。还可以根据实验教学的特殊需要，实验室管理人员可以对客户机虚拟桌面进行针对性的设置。
2.降低投入成本。目前实验室虚拟化技术主要采用的架构为云终端，采用这种架构可以有效的降低实验室建设和维护成本。传统计算机实验室购买的都是PC机，其单台价格大约为四千元以上，而采用了虚拟技术的云终端设备，其单终端价格为少于三千元。实际使用过程中，传统的PC机的CPU、硬盘、主板等大件出现故障后，维修起来也需要很多费用，而采用虚拟化技术的客户机只需要一次技术性恢复。传统的PC机在使用六年后，设备老化，性能降低，无法满足教学要求，采用云终端的虚拟机，只需要更新主机的相应配置即可继续使用，从而延长使用年限，降低投入成本。
3.维护管理更加便捷。采用了虚拟化技术的高校实验室，管理人员可以根据用户的需求，对特殊的实验课程和环境单独配置，能定时排程，实现不同时间段客户机的实验环境不同；实验管理人员可以利用备份、恢复、快照等功能，能快速的布置相应的实验环境；在虚拟化技术的支持下，实验室管理人员只需要安装调试好一台客户机，即可向其他所有终端发布相同的环境。实验室虚拟化技术节让实验室管理人员管理和维护起来更加便捷和快速。
4.使用安全性更高。在传统的高校计算机实验室中管理过程中，要恢复和保存大量的实验数据，是非常繁琐耗时的事情。利用虚拟化技术，实验室管理人员使用高性能的存储服务器对各种实验数据进行存储，对数据管理集中化和中心化，网络非法用户盗取数据更加困难，即使被网络非法用户篡改了数据，也可以根据情况进行数据恢复，整个实验环境数据的安全性得到了很大的提升。
四、结语
在高校的实验室建设和管理中，虚拟化技术的应用带来了全新的变革，不仅能解决高校实验室硬件投入不足的问题，还能降低实验室建设和维护成本，降低维护和升级软硬件的费用。虚拟化技术的应用，还能够提升实验室管理人员管理过程中的质量与效率，确保实验室内相关设备的稳定、安全、持续运行。能提高各种实验软件和数据的安全，减少师生因数据丢失造成的损失，提高实验教学和科研的环境，更好的服务于师生。但虚拟化技术是建立在高速的实验室网络环境中的，高校实验室虚拟化技术的应用要求更高更安全的校园网络环境，这是高校实验室建设者和管理者需要面临的难点。
参考文献：
[1]张继军. 桌面虚拟化助中小企业漫步云端[J]. 无线互联科技. 2011（10）.
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[5]姜昌金，陶桦，黄琦，周翔. 桌面虚拟化技术在校园网环境的应用[J]. 实验技术与管理. 2011（05）.
关键词：虚拟化技术 实验室建设 虚拟实验室
一、传统高校实验室建设存在缺陷
1.实验室基础设施建设投入的成本越来越高。随着高校信息化教育高速发展，导致了学生课程设置对计算机的软硬件配置要求越来越高，特别是制造、设计相关专业更是如此。由此带来的结果是高校不得不投入大量的资金购买新设备，老设备因无法满足当前教学的需要而闲置，不仅增加了学校的开支，浪费大量的金钱，同时，为了保持教学工作的正常运行，实验室工作人员需要对新设备和老设备同时进行更新和维护，为了确保计算机的系统安全，实验室工作人员需要对每台电脑分别进行安全防护，软件升级，如此进行频繁的操作，浪费人力物力，增加了实验室工作人员的工作量，人手不够时，可能还要引进新的实验室工作人员，使得实验室建设投入成本进一步增加。
2.实验室设备利用率不均衡。实验室不同时期购买的计算机，其配置不同，一般新购买的计算机配置较高，为了提升教育质量，高校一般会在配置高的实验室安排较多的实验课程，其利用率很高，甚至超负荷运行。而计算机配置低的实验室，相对会安排较少的课程，其利用率相对较低，这使得计算机硬软件无法发挥作用，浪费了教育资源。
3.实验室计算机软件安全性受到影响。信息时代带来了高效和高质量教育环境，同时也为计算机安全带来了很大的问题。计算机实验室管理人员日常工作中相当一部分工作是对计算机病毒的防治工作。高校每个实验室一般处于一个小型局域网中，实验室大多是上课公用的，各种存储介质（如U盘等）都在实验室计算机上就交叉使用，计算机病毒很容易通过局域网传播，一旦有存储介质感染病毒，其接触过的计算机也会感染病毒，导致该计算机无法正常使用，甚至会破坏教师和学生的实验数据，这无形增加了管理人员的维护的工作量，也有可能会破坏计算机的硬件。
为解决上述问题，我们将虚拟化技术引入到高校实验室建设中，虚拟化技术的优势，是能汇总高校教学资源、软硬件资源、计算资源等各种资源，使其得到高效利用、充分共享和管理的便捷。利用虚拟化技术优化实验室布局、推进专业分工，提升资源利用率。
二、高校实验室中的虚拟化技术介绍
按照现有的成熟理论和成熟应用的领域，虚拟化技术可实现服务器虚拟化、展现层虚拟化，桌面虚拟化与应用程序虚拟化等，随着云计算的飞速发展，网络虚拟化和存储虚拟化等技术也逐渐成熟。针对传统高校实验室管理中存在的问题，高校实验室可以选择以下三种虚拟化技术。
1.基于服务器的虚拟化技术。服务器虚拟化技术可以在一台配置高的服务器上运行多个虚拟机，每个虚拟机是一个客户端操作系统，通过服务器虚拟化技术，客户端访问的都是服务器的硬软件资源，一定程度上可以提高服务器各种软件和数据的利用率。同时，只需要很少的人员对服务器进行管理，降低管理成本，提升管理效率。
服務器虚拟化技术的应用，能让客户端的容错容灾能力得到提升。服务器虚拟技术主要为全面硬件仿真系统和基于主机的虚拟化。所有的客户机都是独立运行的，与其他客户机互相独立，客户机有其独享的一套虚拟硬件和虚拟操作系统，主机只需要在进程里对虚拟服务器的I/O进行处理。 这套虚拟硬件在虚拟层面上运行，虚拟层可以合理的调配各种硬件资源。
2.面向桌面的虚拟化技术。面向桌面的虚拟化技术是一种计算模型，主要是基于服务器的，其主要实现的方式有远程桌面托管、远程操作系统和本地虚拟操作系统等，能够为管理员和用户提供便捷稳定的服务。为了保证系统稳定运行，传统的高校实验室管理员一般情况下，不允许用户对计算机进行格式化、分区等敏感操作。桌面虚拟化技术能让用户对所操作的对象没有任何限制，甚至能让用户练习格式化、分区等操作。Windows下桌面虚拟化技术的应用，客户可以使用Unix和Linux系统，实现在不同操作系统下学习其他操作系统的功能。传统计算机实验室，所有软件都安装在客户机上，随着时间的推移，软件越装越多，可能出现空间不够用，软件兼容等问题。而桌面虚拟化技术的应用，不仅保护了原有操作系统，虚拟出的操作系统更是不占用多余的空间，有利于数据的长期保存。
3.基于应用程序的虚拟化。该技术主要将应用程序安装在服务器上，用户只需要帐号和密码就能使用服务器中的软件资源，它能让多个用户同时登录一台服务器，每个用户的会话都是单独的，不会被其他用户的程序影响；是一种高效的运算架构，他将用户界面和应用逻辑区分，只需要通过网络传递客户端的I/O信息，这些特点使得性能对网络带宽依赖性不强；管理客户和应用程序都在统一的服务器上，使得部署客户端、安全性和性能方面得到了加强。
三、虚拟化技术在实验室管理中的特点
1.管理效率提升。应用虚拟化技术后，实验管理人员能很方便快捷的管理所有的客户机，极大的提升实验室管理效率，能全方位的为师生提供教学和实验服务。系统安装不再是一个一个机器的操作，可以一次性复制很多相同的实例，生成很多相同的客户机，特殊情况下还能将虚拟化的实例移植到其他实验室进行安装操作。客户机软件升级和漏洞修复只需要先对镜像进行备份操作，再对客户机进行统一的软件升级和漏洞修复。实验室管理人员可以很轻松的找出不能正常使用的客户机，可以让该客户机从备份恢复到正常状态，省去了大量人工调试时间。还可以根据实验教学的特殊需要，实验室管理人员可以对客户机虚拟桌面进行针对性的设置。
2.降低投入成本。目前实验室虚拟化技术主要采用的架构为云终端，采用这种架构可以有效的降低实验室建设和维护成本。传统计算机实验室购买的都是PC机，其单台价格大约为四千元以上，而采用了虚拟技术的云终端设备，其单终端价格为少于三千元。实际使用过程中，传统的PC机的CPU、硬盘、主板等大件出现故障后，维修起来也需要很多费用，而采用虚拟化技术的客户机只需要一次技术性恢复。传统的PC机在使用六年后，设备老化，性能降低，无法满足教学要求，采用云终端的虚拟机，只需要更新主机的相应配置即可继续使用，从而延长使用年限，降低投入成本。
3.维护管理更加便捷。采用了虚拟化技术的高校实验室，管理人员可以根据用户的需求，对特殊的实验课程和环境单独配置，能定时排程，实现不同时间段客户机的实验环境不同；实验管理人员可以利用备份、恢复、快照等功能，能快速的布置相应的实验环境；在虚拟化技术的支持下，实验室管理人员只需要安装调试好一台客户机，即可向其他所有终端发布相同的环境。实验室虚拟化技术节让实验室管理人员管理和维护起来更加便捷和快速。
4.使用安全性更高。在传统的高校计算机实验室中管理过程中，要恢复和保存大量的实验数据，是非常繁琐耗时的事情。利用虚拟化技术，实验室管理人员使用高性能的存储服务器对各种实验数据进行存储，对数据管理集中化和中心化，网络非法用户盗取数据更加困难，即使被网络非法用户篡改了数据，也可以根据情况进行数据恢复，整个实验环境数据的安全性得到了很大的提升。
四、结语
在高校的实验室建设和管理中，虚拟化技术的应用带来了全新的变革，不仅能解决高校实验室硬件投入不足的问题，还能降低实验室建设和维护成本，降低维护和升级软硬件的费用。虚拟化技术的应用，还能够提升实验室管理人员管理过程中的质量与效率，确保实验室内相关设备的稳定、安全、持续运行。能提高各种实验软件和数据的安全，减少师生因数据丢失造成的损失，提高实验教学和科研的环境，更好的服务于师生。但虚拟化技术是建立在高速的实验室网络环境中的，高校实验室虚拟化技术的应用要求更高更安全的校园网络环境，这是高校实验室建设者和管理者需要面临的难点。
参考文献：
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