軟件虛擬化在計算機實(shí)驗室的應用研究論文

　　摘要：高校計算機實(shí)驗室應用范圍不斷擴大，軟件環(huán)境頻繁更新對高校實(shí)驗室管理人員造成一定困難，對此提出了一種軟件虛擬化的軟件部署方案，降低了實(shí)驗室軟件環(huán)境的部署次數，提高部署效率。

　　關(guān)鍵詞：軟件；虛擬化；實(shí)驗室

　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展與應用以及各類(lèi)利用計算機軟件系統模擬的實(shí)驗教學(xué)環(huán)境的出現及使用，各個(gè)高校都建設了大量的計算機實(shí)驗室用于學(xué)生的實(shí)驗、實(shí)訓課程的學(xué)習以及各類(lèi)社會(huì )服務(wù)項目，但高校計算機實(shí)驗室的急劇增加，應用范圍的不斷擴大，社會(huì )服務(wù)項目的不斷增多，造成大面積的計算機實(shí)驗室內的軟件配置環(huán)境不斷更改、更新，甚至重新進(jìn)行部署，此類(lèi)工作都直接造成計算機實(shí)驗室的管理任務(wù)增加，如何能夠有效地提高實(shí)驗室的靈活度，降低實(shí)驗室的更改、更新、重新部署次數、提高實(shí)驗室的部署速度就成為計算機實(shí)驗室管理人員共同面臨、需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　一、實(shí)驗室目前存在的問(wèn)題

　　以山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院為例，以各大學(xué)計算機實(shí)驗室存在的共同點(diǎn)為研究對象。各高校普遍擁有的計算機實(shí)驗室在20個(gè)以上，用于實(shí)驗的計算機數量在1200臺以上，因實(shí)驗室不斷建設、教學(xué)軟件更新的特性，造成各實(shí)驗室中的計算機性能良莠不齊，實(shí)驗室在經(jīng)過(guò)幾年的使用后雖然都根據各計算機的特性有針對性地進(jìn)行著(zhù)升級等改造，但局限于計算機的基本結構，也只能緩解一時(shí)的困難，無(wú)法根本解決教學(xué)需要與實(shí)驗設備性能落后的矛盾，因此在滿(mǎn)足各類(lèi)教學(xué)、實(shí)驗上存在不同差距。例如在2005年左右建設的計算機實(shí)驗室，計算機配置主要集中在P43.0級的CPU，雖然在使用中對內存進(jìn)行升級，但因計算機的基本結構已定，并不能實(shí)質(zhì)性地提高計算機的運行能力，因此在實(shí)踐教學(xué)中就形成了各教學(xué)軟件可以運行但效率有限的癥狀，尤其是在單機被部署較多的教學(xué)軟件后，計算機運行慢的癥狀表現得更加突出。為緩解和解決該類(lèi)問(wèn)題，各高校的計算機實(shí)驗室不斷投入、重新建設，在硬件配置上得到了大幅度提升，均采用i5級或以上的CPU，但相應而來(lái)的是目前部分軟件對64位系統的兼容性不足，主要集中在原有的實(shí)驗環(huán)境模式系統。受這些因素的影響，在不同性能的計算機實(shí)驗室中部署教學(xué)軟件時(shí)就變得更為復雜，因此需要一種既能解決低性能計算機在大量軟件部署后對效率的低影響又能改變試驗教學(xué)軟件在64位系統上運行的方式。

　　二、軟件虛擬化在實(shí)驗室的應用

　　在每個(gè)學(xué)期的開(kāi)學(xué)伊始，各高校的實(shí)驗室都要根據教學(xué)的不同需要對實(shí)驗室內的計算機軟件環(huán)境進(jìn)行更改、更新甚至重新部署，以滿(mǎn)足教學(xué)的需要，而在教學(xué)的過(guò)程中，因高校計算機實(shí)驗室承擔的各類(lèi)考試，諸如國家計算機等級考試、財務(wù)類(lèi)考試以及其他用到計算機實(shí)驗室的項目，勢必造成計算機軟件環(huán)境的重新部署。

　　在實(shí)驗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Vmwarethinapp軟件來(lái)處理應用程序的安裝問(wèn)題。Vmwarethinapp是一款可將應用軟件進(jìn)行虛擬化的工具軟件，可以實(shí)現在同一操作系統上運行多版本的虛擬應用程序而不發(fā)生沖突，甚至可以運行同一應用程序的多個(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用軟件，改變傳統的軟件完全安裝模式，充分結合實(shí)踐教學(xué)的需要，對教學(xué)軟件進(jìn)行虛擬化處理，測試、跟蹤、評估軟件的運行表現及效果。提高計算機實(shí)驗室內教學(xué)軟件的快速部署，提高單機的運算效率，并同時(shí)解決部分軟件無(wú)法在Windows7操作系統上運行的問(wèn)題，排除部分教學(xué)軟件的沖突。在制作該類(lèi)軟件前，首先需要對計算機實(shí)驗室的實(shí)驗軟環(huán)境進(jìn)行統計，結合高校實(shí)踐教學(xué)的需要，根據教學(xué)軟件性質(zhì)的不同進(jìn)行分類(lèi)，整理出所有實(shí)驗、實(shí)訓教學(xué)需要的軟件，按照軟件的特性及用途、實(shí)驗室中的利用率逐個(gè)對軟件進(jìn)行分類(lèi)，按軟件的特性及用途一般可以把軟件分為服務(wù)類(lèi)軟件、編程類(lèi)軟件、工具類(lèi)軟件。軟件的利用率可根據各院校的教學(xué)計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(lèi)的交集中會(huì )發(fā)現，服務(wù)類(lèi)軟件通常處于較低的使用率，僅局限于計算機專(zhuān)業(yè)類(lèi)的學(xué)生，大多時(shí)間與編程類(lèi)軟件同步使用。編程類(lèi)軟件的使用率一般，雖然也集中在計算機相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，但其對編程軟件的使用卻貫穿整個(gè)學(xué)習、研究過(guò)程。工具類(lèi)軟件則因為多樣性、普及性使用率較高而種類(lèi)較多，如影音、圖像、統計等。

　　下面針對各類(lèi)軟件在安裝后對計算機單機性能的影響，根據完成的分類(lèi)逐個(gè)分析。服務(wù)類(lèi)軟件在服務(wù)類(lèi)軟件安裝后，由于軟件本身的服務(wù)性質(zhì)，會(huì )造成系統的加載項過(guò)多，計算機運行時(shí)增加不必要的消耗。編程類(lèi)軟件安裝后本身對系統性能的影響不大，而且在使用時(shí)地點(diǎn)比較固定。工具類(lèi)軟件雖然單個(gè)軟件在安裝后對系統的影響不大，但因種類(lèi)太多，如果在實(shí)驗室中希望實(shí)現大面積安裝時(shí)比較費時(shí)，對系統的影響也會(huì )增加。針對分類(lèi)，可考慮在實(shí)驗室的部署上，服務(wù)類(lèi)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(lèi)軟件可采用傳統安裝模式。工具類(lèi)軟件則盡量采用虛擬化的模式大面積部署，既保證了機房的靈活調配又不會(huì )造成對實(shí)驗、實(shí)訓效果的影響。

　　在傳統的計算機軟件安裝模式時(shí)，每個(gè)學(xué)期開(kāi)始，各計算機實(shí)驗室需要核對自己的課表，并與代課教師核對實(shí)驗軟件的版本，然后才能對實(shí)驗室內的計算機進(jìn)行系統更新，并逐一安裝試驗用應用軟件，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)對系統造成不良的影響。而在計算機實(shí)驗室中因采用軟件虛擬化與傳統模式的混合運行后，可根據實(shí)驗室內計算機的性能以及實(shí)驗室的教學(xué)安排來(lái)合理采用應用軟件的虛擬化，實(shí)驗環(huán)境需要大面積應用軟件是提前處理好的獨立運行程序，它的部署免去了傳統軟件運行模式的安裝過(guò)程，可以將可運行的單文件軟件直接保存在有還原功能的非系統分區里，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)保證了軟件的可運行性。

　　采用虛擬化后的應用軟件部署到實(shí)驗室時(shí)，由于VMwareThinApp將程序需要使用的相關(guān)資源如exe、dll、ocx、注冊表項等打包封裝到一個(gè)單一的可運行文件中，程序在運行時(shí)所需要的資源也都從這個(gè)可運行文件中調用到虛擬環(huán)境中，從而實(shí)現與操作系統的隔離。因而應用軟件本身在不處于運行狀態(tài)時(shí)與計算機的系統沒(méi)有關(guān)聯(lián)，因此它不再受系統的更替影響，同時(shí)由于軟件處于獨立文件的形態(tài)存在于計算機中，免去了與其他軟件的沖突，提高了軟件運行時(shí)的穩定性及可靠性。

　　軟件在系統啟動(dòng)時(shí)不隨系統的啟動(dòng)而啟動(dòng)，在不運行軟件時(shí)軟件只是作為一個(gè)大文件單獨保存，不存在計算機運行資源的消耗。當虛擬化后的應用程序被關(guān)閉時(shí)，軟件將完全與系統剝離，釋放對系統資源的占用，對其所產(chǎn)生的修改都只保留在軟件自身的目錄內，也可同時(shí)提高學(xué)生對軟件設置的靈活掌握，需要恢復軟件的默認設置時(shí)僅需要刪除虛擬化軟件在運行后產(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行有關(guān)的系統關(guān)聯(lián)項，使得虛擬化軟件可在不同的系統平臺中運行。

　　同時(shí)，在計算機實(shí)驗室中存在部分實(shí)驗室需要使用雙系統的實(shí)驗環(huán)境，在傳統模式時(shí)需要在兩套系統中均安裝軟件，負責就需要，采用了虛擬化軟件的運行模式時(shí)只需對應用軟件一次性部署，把存放應用軟件的分區提供雙系統可見(jiàn)即可，這樣在需要使用應用軟件時(shí)即可直接使用，而不用在雙系統之間頻繁切換。

　　三、總結

　　在采用軟件虛擬化的進(jìn)程中值得注意的是，雖然應用軟件的虛擬化給計算機實(shí)驗室的應用、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試，并根據不同性質(zhì)的軟件進(jìn)行技術(shù)性總結歸類(lèi)，總結使用過(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)軟件達到教學(xué)的要求，保證應用程序對功能性，不能因軟件的虛擬化而造成對教學(xué)的影響，同時(shí)，應根據各高校實(shí)驗教學(xué)的實(shí)際情況，在學(xué)生、教師中對虛擬化后的軟件進(jìn)行性能及使用表現調查，以發(fā)現問(wèn)題所在，探索問(wèn)題的原因并進(jìn)行修正、完善，充分研究分析各類(lèi)軟件的使用率，合理采用傳統軟件應用模式與軟件虛擬模式的結合，提高效率，而且對實(shí)驗指導教師要做好充分的軟件使用說(shuō)明。

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