軟件虛擬化在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室研究

1、軟件虛擬化在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室研究軟件虛擬化在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室研究軟件虛擬化在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用研究摘要：高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，軟件環(huán)境頻繁更新對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室管理人員造成一定困難，對(duì)此提出了一種軟件虛擬化的軟件部署方案，降低了實(shí)驗(yàn)室軟件環(huán)境的部署次數(shù)，提高部署效率。關(guān)鍵詞：軟件；虛擬化；實(shí)驗(yàn)室隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用以及各類利用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的出現(xiàn)及使用，各個(gè)高校都建設(shè)了大量的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室用于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)以及各類社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目，但高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的急劇增加，應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目的不斷增多，造成大面積的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的軟件配置環(huán)境不斷更改、更新，甚至重新進(jìn)行

2、部署，此類工作都直接造成計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理任務(wù)增加，如何能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)室的靈活度，降低實(shí)驗(yàn)室的更改、更新、重新部署次數(shù)、提高實(shí)驗(yàn)室的部署速度就成為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理人員共同面臨、需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。一、實(shí)驗(yàn)室目前存在的問(wèn)題以山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院為例，以各大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室存在的共同點(diǎn)為研究對(duì)象。各高校普遍擁有的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在 20 個(gè)以上，用于實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)數(shù)量在 1200 臺(tái)以上，因?qū)嶒?yàn)室不斷建設(shè)、教學(xué)軟件更新的特性，造成各實(shí)驗(yàn)室中的計(jì)算機(jī)性能良莠不齊，實(shí)驗(yàn)室在經(jīng)過(guò)幾年的使用后雖然都根據(jù)各計(jì)算機(jī)的特性有針對(duì)性地進(jìn)行著升級(jí)等改造，但局限于計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，也只能緩解一時(shí)的困難，無(wú)法根本解決教學(xué)需要與

3、實(shí)驗(yàn)設(shè)備性能落后的矛盾，因此在滿足各類教學(xué)、實(shí)驗(yàn)上存在不同差距。例如在 2005 年左右建設(shè)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，計(jì)算機(jī)配置主要集中在 p4 3.0 級(jí)的 cpu，雖然在使用中對(duì)內(nèi)存進(jìn)行升級(jí)，但因計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)已定，并不能實(shí)質(zhì)性地提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行能力，因此在實(shí)踐教學(xué)中就形成了各教學(xué)軟件可以運(yùn)行但效率有限的癥狀，尤其是在單機(jī)被部署較多的教學(xué)軟件后，計(jì)算機(jī)運(yùn)行慢的癥狀表現(xiàn)得更加突出。為緩解和解決該類問(wèn)題，各高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室不斷投入、重新建設(shè)，在硬件配置上得到了大幅度提升，均采用 i5 級(jí)或以上的 cpu，但相應(yīng)而來(lái)的是目前部分軟件對(duì) 64 位系統(tǒng)的兼容性不足，主要集中在原有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境模式系統(tǒng)。受這些

4、因素的影響，在不同性能的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中部署教學(xué)軟件時(shí)就變得更為復(fù)雜，因此需要一種既能解決低性能計(jì)算機(jī)在大量軟件部署后對(duì)效率的低影響又能改變?cè)囼?yàn)教學(xué)軟件在 64 位系統(tǒng)上運(yùn)行的方式。二、軟件虛擬化在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用在每個(gè)學(xué)期的開(kāi)學(xué)伊始，各高校的實(shí)驗(yàn)室都要根據(jù)教學(xué)的不同需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境進(jìn)行更改、更新甚至重新部署，以滿足教學(xué)的需要，而在教學(xué)的過(guò)程中，因高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的各類考試，諸如國(guó)家計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、財(cái)務(wù)類考試以及其他用到計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目，勢(shì)必造成計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境的重新部署。在實(shí)驗(yàn)室部署效率的摸索中，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單綠色版或免安裝軟件的過(guò)渡后選擇了利用 vmware thinapp 軟件來(lái)處

5、理應(yīng)用程序的安裝問(wèn)題。vmware thinapp 是一款可將應(yīng)用軟件進(jìn)行虛擬化的工具軟件，可以實(shí)現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)上運(yùn)行多版本的虛擬應(yīng)用程序而不發(fā)生沖突，甚至可以運(yùn)行同一應(yīng)用程序的多個(gè)版本。在這里主要用該虛擬化工具來(lái)制作免安裝的單文件應(yīng)用軟件，改變傳統(tǒng)的軟件完全安裝模式，充分結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的需要，對(duì)教學(xué)軟件進(jìn)行虛擬化處理，測(cè)試、跟蹤、評(píng)估軟件的運(yùn)行表現(xiàn)及效果。提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)教學(xué)軟件的快速部署，提高單機(jī)的運(yùn)算效率，并同時(shí)解決部分軟件無(wú)法在 windows 7 操作系統(tǒng)上運(yùn)行的問(wèn)題，排除部分教學(xué)軟件的沖突。在制作該類軟件前，首先需要對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)軟環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合高校實(shí)踐教學(xué)的需要，根據(jù)

6、教學(xué)軟件性質(zhì)的不同進(jìn)行分類，整理出所有實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要的軟件，按照軟件的特性及用途、實(shí)驗(yàn)室中的利用率逐個(gè)對(duì)軟件進(jìn)行分類，按軟件的特性及用途一般可以把軟件分為服務(wù)類軟件、編程類軟件、工具類軟件。1，2軟件的利用率可根據(jù)各院校的教學(xué)計(jì)劃將軟件分為高使用率和一般使用率、較低使用率，按照以上兩種分類的交集中會(huì)發(fā)現(xiàn)，服務(wù)類軟件通常處于較低的使用率，僅局限于計(jì)算機(jī)專業(yè)類的學(xué)生，大多時(shí)間與編程類軟件同步使用。編程類軟件的使用率一般，雖然也集中在計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生，但其對(duì)編程軟件的使用卻貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)、研究過(guò)程。工具類軟件則因?yàn)槎鄻有浴⑵占靶允褂寐瘦^高而種類較多，如影音、圖像、統(tǒng)計(jì)等。下面針對(duì)各類軟件在安裝后

7、對(duì)計(jì)算機(jī)單機(jī)性能的影響，根據(jù)完成的分類逐個(gè)分析。服務(wù)類軟件在服務(wù)類軟件安裝后，由于軟件本身的服務(wù)性質(zhì)，會(huì)造成系統(tǒng)的加載項(xiàng)過(guò)多，計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)增加不必要的消耗。編程類軟件安裝后本身對(duì)系統(tǒng)性能的影響不大，而且在使用時(shí)地點(diǎn)比較固定。工具類軟件雖然單個(gè)軟件在安裝后對(duì)系統(tǒng)的影響不大，但因種類太多，如果在實(shí)驗(yàn)室中希望實(shí)現(xiàn)大面積安裝時(shí)比較費(fèi)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的影響也會(huì)增加。針對(duì)分類，可考慮在實(shí)驗(yàn)室的部署上，服務(wù)類軟件在性能可保證的前提下采用虛擬化的模式進(jìn)行部署。編程類軟件可采用傳統(tǒng)安裝模式。工具類軟件則盡量采用虛擬化的模式大面積部署，既保證了機(jī)房的靈活調(diào)配又不會(huì)造成對(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)效果的影響。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件安裝模式時(shí)

8、，每個(gè)學(xué)期開(kāi)始，各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室需要核對(duì)自己的課表，并與代課教師核對(duì)實(shí)驗(yàn)軟件的版本，然后才能對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)更新，并逐一安裝試驗(yàn)用應(yīng)用軟件，同時(shí)需要注意軟件之間的沖突問(wèn)題，而且很難避免軟件的安裝失敗時(shí)對(duì)系統(tǒng)造成不良的影響。而在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中因采用軟件虛擬化與傳統(tǒng)模式的混合運(yùn)行后，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)計(jì)算機(jī)的性能以及實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)安排來(lái)合理采用應(yīng)用軟件的虛擬化，實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要大面積應(yīng)用軟件是提前處理好的獨(dú)立運(yùn)行程序，它的部署免去了傳統(tǒng)軟件運(yùn)行模式的安裝過(guò)程，可以將可運(yùn)行的單文件軟件直接保存在有還原功能的非系統(tǒng)分區(qū)里，因此，軟件的安裝工作就只是幾個(gè)文件的拷貝工作，不僅提高了工作的效率，同時(shí)保證了軟件

9、的可運(yùn)行性。采用虛擬化后的應(yīng)用軟件部署到實(shí)驗(yàn)室時(shí)，由于 vmwarethinapp 將程序需要使用的相關(guān)資源如 exe、dll、ocx、注冊(cè)表項(xiàng)等打包封裝到一個(gè)單一的可運(yùn)行文件中，程序在運(yùn)行時(shí)所需要的資源也都從這個(gè)可運(yùn)行文件中調(diào)用到虛擬環(huán)境中，從而實(shí)現(xiàn)與操作系統(tǒng)的隔離。因而應(yīng)用軟件本身在不處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)與計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)沒(méi)有關(guān)聯(lián)，因此它不再受系統(tǒng)的更替影響，同時(shí)由于軟件處于獨(dú)立文件的形態(tài)存在于計(jì)算機(jī)中，免去了與其他軟件的沖突，提高了軟件運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性及可靠性。軟件在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)不隨系統(tǒng)的啟動(dòng)而啟動(dòng)，在不運(yùn)行軟件時(shí)軟件只是作為一個(gè)大文件單獨(dú)保存，不存在計(jì)算機(jī)運(yùn)行資源的消耗。當(dāng)虛擬化后的應(yīng)用程序被關(guān)閉時(shí)

10、，軟件將完全與系統(tǒng)剝離，釋放對(duì)系統(tǒng)資源的占用，對(duì)其所產(chǎn)生的修改都只保留在軟件自身的目錄內(nèi)，也可同時(shí)提高學(xué)生對(duì)軟件設(shè)置的靈活掌握，需要恢復(fù)軟件的默認(rèn)設(shè)置時(shí)僅需要?jiǎng)h除虛擬化軟件在運(yùn)行后產(chǎn)生的文件即可。因虛擬化軟件在制作過(guò)程中包含了與自身運(yùn)行有關(guān)的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)項(xiàng)，使得虛擬化軟件可在不同的系統(tǒng)平臺(tái)中運(yùn)行。同時(shí)，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中存在部分實(shí)驗(yàn)室需要使用雙系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在傳統(tǒng)模式時(shí)需要在兩套系統(tǒng)中均安裝軟件，負(fù)責(zé)就需要，采用了虛擬化軟件的運(yùn)行模式時(shí)只需對(duì)應(yīng)用軟件一次性部署，把存放應(yīng)用軟件的分區(qū)提供雙系統(tǒng)可見(jiàn)即可，這樣在需要使用應(yīng)用軟件時(shí)即可直接使用，而不用在雙系統(tǒng)之間頻繁切換。三、總結(jié)在采用軟件虛擬化的進(jìn)程中值得注意的是，雖然應(yīng)用軟件的虛擬化給計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用、部署上帶來(lái)了高效性及靈活性，但也要注意實(shí)踐教學(xué)軟件進(jìn)行虛擬化處理后的測(cè)試，并根據(jù)不同性質(zhì)的軟件進(jìn)行技術(shù)性總結(jié)歸類，總結(jié)使用過(guò)程中的問(wèn)題、缺陷，并逐個(gè)摸索，直到虛擬化后的實(shí)踐教學(xué)軟件達(dá)到教學(xué)的要求，保證應(yīng)用程序?qū)δ苄?，不能因軟件的虛擬化而造成對(duì)教學(xué)的影響，同時(shí)，應(yīng)根據(jù)各高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，在學(xué)生、教師中對(duì)虛擬化后的軟件進(jìn)行性能及使用表現(xiàn)調(diào)查，以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，探