第 1期 計 算 機 教 育

20l5年 1月 10日 ComputerEducation 69

◆學科建設與教學改革

文章編號：1672．5913(2015)01—0069-06 中圖分類號：G642

一 種基于虛擬機的個性化計算機實驗教學環境

汪小林 ，李 濤 ，高 博 ，洪星星 ，羅英偉

(1．北京大學信息科學技術學院，北京 100871；2．北京大學深劫I研究生院信息工程學院，廣東深圳 518055)

摘 要：針對當前計算機實驗教學中心學生上機環境在數據安全、用戶體驗、系統管理等方面存在的

問題．提 出一種基于虛擬機的個性化計算機實驗教學環境pVCE，旨在通過虛擬機方式為學生提供面

向課程的個性化上機環境和便捷的個性化上機服務，同時方便教師和管理員管理。

關鍵詞：虛擬化；個性化虛擬機；計算機實驗教學環境；pVCE；實驗管理

0 引 言 中能保證數據安全，發生硬件故障時遷移 [5】虛

擬機或轉移鏡像文件 ，即可快速恢復使用原始的

計算機實驗教學中心是實施實驗教學的重

操作系統和應用軟件。同時，隨著多核技術的普

要場所 ，應為學生提供 良好的上機服務，便于教

及，一臺物理機運行多臺虛擬機也不會影響用戶

師參與教學實踐 ，管理員參與監控管理。隨著教

體驗，因此利用虛擬化技術有助于提升資源利用

育模式的發展，傳統實驗教學中心的不足 日益凸

率，緩解硬件緊缺的現狀。

顯。首先 ，在傳統實驗教學中心開展實驗教學活 目前，虛挖c化平臺主翔 KVM、Xen、WMWare、

動時常面臨安全問題 [I?！?。公共實驗環境中用戶

Boobs、Hyper-V等。有許多將VMWare虛擬化應

共享存儲 、私有文件數據可隨意被刪改而造成損 用到實驗教學中心的實踐案例，但普遍缺乏針對

失；為保證系統安全，學生通常沒有權限安裝軟 實驗教學中心參與者 (學生、教師、管理員)面

件，不僅犧牲了學生的用戶體驗，還給管理員增 向課程實驗活動的管理機制，因此筆者提出基于

加了管理負擔；硬件故障也易造成嚴重后果。其 XEN／KVM開源虛擬化平臺構建基于虛擬機的個

次，傳統實驗教學環境的資源利用率不高。實驗 性化計算機實驗教學環境pVCE (apersonalized

教學中心的軟硬件資源通常都不能被用戶充分利 virtualizedcomputerexperimentalenvironment)，

用。最后 ，傳統實驗教學中心的管理活動主要由 為學生提供個性化、虛擬化的上機環境且實現讓

管理員管理，缺少教師的有力參與且管理員缺乏 多類用戶參與課程實驗活動的便捷高效的使用和

便捷高效的實驗教學中心管理機制。 管理接 口。

虛擬化技術可有效改善上述問題。由于虛擬

化能幫助屏蔽底層物理硬件差異 ，為上層用戶 1 系統設計

提供多樣化的執行環境且虛擬機之間相互隔離 ，

1．1 設計 目標

因此用戶可使用私有虛擬機作為上機平臺，自由

地安裝個性化軟件。用戶數據存儲在虛擬機鏡像 為應對傳統實驗教學環境中的挑戰，我們對

基金項 目：國家 自然科學基金項 目61170055

總結

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