教育信息化建设虚拟化技术应用

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［摘要］教育信息化是教育现代化发展的重要体现，也是推进教育教学改革创新，提高教育质量的重要着力点。该文通过对虚拟化技术的内涵及其优势分析，着重从四个维度对虚拟化技术在高校教育信息化建设中的应用领域及其实现技术路径进行了探索。

［关键词］虚拟化技术；教育信息化；应用领域；技术路径

当前，教育信息化已成为我国教育现代化事业发展的战略选择。为推进落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》文件精神，教育部先后下发《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》、《教育信息化“十三五”规划》等重要文件，明确提出了我国教育信息化长远发展计划。2018年4月，教育部再次发文《教育信息化2.0行动计划》，明确了新时代我国教育信息化总体发展目标任务与行动计划[1]。在高等教育领域，如何根据学校自身现有条件有效推进信息化建设升级一直是众多研究者和教育工作者密切关注的课题。

一、虚拟化技术内涵及其优势

虚拟化技术是一种利用相关软件或程序通过构建虚拟化层将物理资源映射转化为逻辑上可便于管理的虚拟资源的方法。其概念最早由美国学者克里斯托弗提出，而真正将其概念转变为现实的是IBM于1972年推出的VM虚拟机。虚拟化技术的本质是将运行在真实物理环境上的计算机服务系统转化映射为运行在虚拟环境中的服务系统，而用户对虚拟环境中资源的操作访问与真实物理环境一致。虚拟化技术实现的主要思路是：通过借助相关软件或固件管理程序建立虚拟化层，将底层的物理实体资源映射转化为抽象的虚拟资源，然后通过向上层提供与原本运行环境相一致的接口，进而使原本物理资源可以在该接口提供的虚拟环境中正常运行[2]。虚拟化技术的应用优势主要体现如下：（1）可扩展性强———虚拟机及其应用程序不完全依赖底层的硬件设施，其只需从物理服务器分配部分资源即可搭建运行环境，而且安装部署操作简便，利于用户后期资源的扩展需要；（2）可靠性强———虚拟机的故障率相对较低，应用程序运行过程中若虚拟机出现故障并不会对物理主机造成影响，一般可通过技术人员手动动态迁移虚拟机、快照、克隆等方式解决避免故障问题；（3）安全性高———虚拟机之间的完全隔离模式保证了其相互不受干扰，虚拟化的防护措施将物理主机与虚拟机软硬件隔离部署，进而增强了用户访问安全性；（4）便于管理维护———虚拟化可以减少物理服务器数量及其故障频率，并可通过专业软件可视化界面对虚拟机环境进行统一监控管理，方便了技术人员日常管理维护；（5）投入成本低———与同体量的物理环境部署相比，虚拟环境下的基础设施建设投入相对较低，维护管理成本低。当然，除此之外，虚拟化技术统一化的调配管理策略提高了服务器及其资源的利用率，可实现快速部署业务、集群化管理服务等优势。

二、虚拟化技术在高校教育信息化建设中的应用及其实现技术路径

（一）主要应用领域根据高校日常办公及业务发展需要，虚拟化技术在高校教育信息化中的应用领域一般包括教务办公、课程教学、基础设施建设、应用系统管理等方面。

1.在教务办公中的应用。教务办公是高校日常业务之一，主要负责教务管理、行政审批等各项工作。当前无纸化办公模式尤被推崇，其不仅节省了大量办公成本投入，也着实提高了教务办公效率以及师生的满意度。在此，可利用虚拟化技术创建教务办公运行支撑环境，例如创建基于虚拟环境的OA无纸化办公应用系统，或者为师生创建共享虚拟服务空间与设备设施等。采用这种虚拟技术模式，在为广大师生提供业务办公便捷的同时也提高了数据的安全性。

2.在课程教学中的应用。高校的课程门类比较丰富，许多专业课或实验课都需要配备专门的实验实训环境。在教学环境、实训条件等诸多因素受限的情况下，可根据任课教师的教学需求灵活配备虚拟化应用场景服务。例如，针对建筑工程学、物理、化学等专业性较强的课程建立虚拟实验室，方便学生在模拟场景中对知识的理解应用；为程序设计、计算机操作系统、计算机组装维护等实验实训课程建立虚拟实训环境，便于学生实践练习。

3.在基础设施建设中的应用。高校信息化建设的根本在于学校的办公、教学等诸多业务借助网络化信息系统来实现，而信息中心是承载全校信息系统的基础保障。面对设备无法满足业务增长的需求、运维管理复杂化、能耗高、投入成本大等现状问题，信息中心采用虚拟化管理方式来对各种网络部件设施虚拟化，实现数据、基础设施、应用服务等集中管理，最终达到对资源的统一管理，进而在提升设备资源利用率的同时也提升系统应用服务的可靠性与安全性。4.在应用系统管理中的应用。应用系统是一种利用信息技术手段实现业务办公的服务软件，例如OA办公系统、教务系统、网络教学系统、学生管理系统、图书管理系统等。除此还有各种网络课程、移动端应用、资源共享系统等，许多高校应用系统多则成百上千。对此，采用虚拟化技术对各类应用系统进行统一、集群分类管理，一方面这种规范化的管理模式可改善全校应用系统日常维护的复杂度，另一方面有利于今后对应用系统安全防范与扩展升级。

（二）技术实现路径在高校信息化建设中，针对业务办公发展需要，一般可采用服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、应用虚拟化等技术路径来实现虚拟场景应用[3]。

1.服务器虚拟化技术。服务器虚拟化又称作系统虚拟化，其本质是利用特定的软件或技术共享一套物理设备资源，将一台物理服务器抽象成多个逻辑上存在且互不干扰的虚拟服务器，而每个虚拟服务器上可安装不同的操作系统。实践中，可对高校PC服务器进行统一化虚拟整合，使其形成一个完整的服务资源池，然后根据各个业务系统的不同需求为每个虚拟服务器分配合适的CPU、内存、网卡以及存储资源等。当然，每个服务器的资源配置状态也可在后期根据需求动态调整。

2.网络虚拟化技术。网络虚拟化是将软硬件网络资源整合形成一个基于软件管理单元的虚拟网络实体，其目标是实现多种虚拟机管理平台间动态迁移的灵活度，让虚拟机不受限于特定集群、网络环境。网络虚拟化通常可分为外部虚拟化和内部虚拟化，前者主要通过将多个网络单元组合或细化虚拟网络方式实现，后者利用软件或虚拟接口配置系统进而通过软件模拟物理网络。一般高校存在行政办公、教务、财务、教学、图书、实验室等多个网络，其可通过VPN、VLAN等将多个局域网虚拟成一个局域网，以此同时满足集中管控、路径隔离等要求，确保用户在各自权限范围内访问业务服务。

3.存储虚拟化技术。存储虚拟化实质是将存储硬件抽象化处理，其通过将原本分散异构的存储资源集中虚拟成一个存储资源池，达到资源共享、统一管理、提高效率等目的。实践中，高校可根据业务需求配置不同的存储资源。为了实现存储资源的高速稳定访问，核心业务系统可采用基于光纤通道交换机连接的FCSAN架构存储，如高性能计算平台、高性能存储器等；非核心业务系统可采用IPSAN架构来访问整合之后的存储环境，其具备开放性、高传输速率、兼容性好等优势。

4.应用虚拟化技术。应用虚拟化通过将应用程序与操作系统解耦合，实现应用程序能运行于虚拟环境。在应用虚拟化模式下，用户无需在PC端安装应用程序也能正常体验各种应用服务。应用虚拟化技术目前有基于服务器应用和基于客户端应用两种模式，前者适合在用户终端数量较多情况下的大规模部署，后者适合在规模小且资源使用率较高的应用环境部署。

三、结束语

虚拟化技术的优越性使其成为高校教育信息化建设中重要角色。文章通过对虚拟化技术内涵及其优势分析进一步探讨了其在高校教育信息化建设中的应用领域，并着重从服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化以及应用系统虚拟化四个维度探索了信息化建设技术路径。

参考文献

［1］教育部.关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知［EB/OL］.

［2］杨宏,张喜成,等.虚拟化技术在高校机房管理中的应用［J］.软件导刊,2015(9):184-185.

［3］钟靖龙.高校数据中心虚拟化环境的建设与应用研究［J］.电子世界,2019(6):69-70.

作者：赵学孔 龙世荣 单位：广西教育学