计算机虚拟仿真实验平台的设计及实现.docx

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1、计算机虚拟仿真实验平台的设计及实现第25卷第7期Vol.25No.7北京印刷学院学报JournalofBeijingInstituteofGraphicCommunication2021年11月Nov.2021计算机虚拟仿真实验平台的设计及实现王莹厦门东海职业技术学院，厦门361000摘要：文章在阐述计算机虚拟化技术的基础上针对传统计算机网络管理实验教学存在的问题对计算机虚拟仿真实验技术应用和实验平台构建问题进行探究。在计算机虚拟仿真实验平台设计目的的指导下对计算机虚拟仿真实验平台的体系架构、功能模块、软硬件设施等进行分析并以详细实例分析计算机虚拟仿真实验平台的应用。关键词：计算机；虚拟化技术

2、；计算机虚拟仿真实验平台；系统架构；应用中图分类号：TP30文献标志码:A文章编号:1004-8626(2021)07-0139-03DesignandImplementationofComputerVirtualSimulationExperimentalPlatformWangYing(XiamenDonghaiInstitute,Xiamen361000,China)Abstract：Inviewoftheproblemsexistingintraditionalexperimentalteachingofcomputernetworkmanagement,thispaperex?plo

3、restheapplicationofexperimentaltechnologyofcomputervirtualsimulationandtheconstructionofexperimentalplatformonthebasisofthecomputervirtualizationtechnology.Undertheguidanceofthedesigngoalofexperimentalplatformofcomputervirtualsim?ulation,thispaperanalyzesthesystemarchitecture,functionmodules,softwar

4、eandhardwarefacilitiesofthecomputervirtualsimula?tionexperimentalplatform,andanalyzestheapplicationofcomputervirtualsimulationexperimentalplatformwithspecificexamples.Keywords：computer;virtualizationtechnology;computervirtualsimulationexperimentalplatform;systemarchitecture;applica?tion一、引言随着社会经济的发展

5、进步，社会发展各领域对计算机信息的采集、整理速度提出了更高的要求。在这样的背景下出现了虚拟化技术。虚拟化技术通过技术手段建立了现实世界和物理世界之间的关联充分知足了人们对各类信息的要求。将虚拟化技术应用到高等教育中能够在打破原有实验教学局限的基础上培养学生理论联络实际的能力促进高等院校实验教学的深化地发展。为了进一步贯彻落实新课改对学生实践能力的要求文章就基于计算机虚拟化技术的计算机虚拟仿真实验平台的设计及实现问题展开探究。二、计算机虚拟化技术和计算机虚拟仿真实验平台一计算机虚拟化技术计算机虚拟化技术是在可虚拟化的机器应用基础上对信息资源进行整理分配的技术形式详细是从硬件系统中分离出各种菜程序

6、信息并对这些程序、组件信息进行重组。通过应用计算机虚拟化技术能够进一步建立各种信息之间的联络。虚拟局域网络、虚拟内存等为计算机虚拟化技术的应用提供了支持将虚拟化技术分为硬件虚拟化和软件虚拟化。现阶段计算机虚拟化技术的工作原理主要体如今拆分、整合、迁移三个方面。拆分技术主要是指对一些性能高、工作量小的计算机系统在逻辑上进行拆分处理将其分解方便多个用户使用。整合是指在对性能一般计算机系统分析的基础上根据用户的使用需要借助虚拟化技术将这些PC进行重新整合进而知足计算机使用用户的需求。迁移是对计算机系统本身资源的转移和充分利用。二计算机虚拟仿真实验平台计算机虚拟仿真实验平台是基于Web技术、虚拟现实技

7、术构建的开放化、网络化虚拟实验教学系统。在这个虚拟现实系统的作用下能够对高校实验室进行数字化、虚拟化操作处理。在新课改对高校实验教学的重视下各个高校加强了对虚拟实验平台的开发研究力度出现了针对各个研究领域的计算机虚拟仿真实验平台。计算机虚拟仿真实验平台能收稿日期：2021-06-14基金项目：2021年福建省中青年老师教育科研项目科技A类:软件技术专业校内生产性实训基地建设的探索与实践编号JAS149142021年北京印刷学院学报够让学生在虚拟化的环境下对各个实验教学场景进行模拟进而加强学生对实验教学地了解提高学生实验教学学习效果。三、计算机虚拟仿真实验平台的设计目的和设计特点一设计目的1.模

8、拟真实实验环境。计算机虚拟仿真实验平台的构建不仅能够为学生的实验操作提供完善设备、设施的支持而且还能够给学生的实验学习带来身临其境的感受激发学生的学习兴趣。2.加强对实验全经过的记录。通过计算机虚拟仿真实验平台地构建能够让学生进一步了解本人的实验操作步骤和碰到的问题进而提升实验操作的准确性。第三知足老师自主设计实验的需求。通过计算机虚拟仿真实验平台的构建能够更好地知足老师授课需要。二设计特点资源开放性。计算机虚拟仿真实验平台的构建实现了跨网访问操作将学校教学实验室延伸到整个网路大环境中在不受时间、空间的限制下开展开放实验教学通过资源信息的分享提高学生学习成效；第二操作简单。计算机虚拟仿真实验平

9、台的构建能够为学生的实验操作提供有益指导有效解决学生实验操作难点问题。四、计算机虚拟仿真实验平台系统架构和基本功能模块一计算机虚拟仿真实验平台系统架构计算机虚拟仿真实验平台系统架构遵循虚实结合、开放分享的原则在整合软硬件资源的基础上开展多课程、全方位、开放分享的虚拟仿真实验教学。计算机虚拟仿真实验平台系统架构详细如图一所示。1.实验室综合管理平台LIMP；实验室综合管理平台上聚集了实验开展所需要的各项资料、设备、设施等同时在计算机操作系统的应用下还能够为整个实验操作进行全面的记录、分析和管理。2.云虚拟实验平台CVM；云虚拟实验平台是在云计算基础上发展起来的操作平台在应用的经过中承载多个虚拟机

10、器内部软件能够实现对虚拟实验教学资源的分享应用并能够根据实验要求打造灵敏的实验教学环境。3.虚拟拓扑连接器NTC；虚拟拓扑连接器是一个虚拟组网平台承载整个网络的虚拟场景设计工作内部软件能够实现对虚拟实验教学资源的分享应用并能够根据实验操作要求选择和它相适应的虚拟性零件在多种虚拟零件的作用下能够构建复杂的虚拟网络拓扑构造。4.机架控制管理服务RCMS；机架控制管理服务主要是一种物理映射平台在这个物理平台上能够对各个网络设备、网络设施进行统一化管理。在物理映射内部拥有远程控制操作平台在虚拟化网络拓扑的作用下能够改善原有网络设备和物理组网的操作局限。二计算机虚拟仿真实验平台的基本功能模块1.计算机虚

11、拟仿真实验资源管理子系统；计算机虚拟仿真实验资源管理子系统主要是对虚拟仿真实验中所需要应用的资源、设备进行统一管理详细包括习题库管理模块和教学资源管理模块。其中习题库管理模块要拥有一定数量的实验练习题进而为学生的实验学习提供更多知识、理论支持。教学资源管理模块包含音频、视频、文档资源。2.计算机虚拟仿真实验库管理子系统；计算机虚拟仿真实验管理模块。计算机虚拟仿真实验管理模块是计算机虚拟仿真实验系统的管理关键能够为老师教育教学提供重要支持。在计算机虚拟仿真实验管理模块中老师能够根据学生的实际学习情况和教学要求对实验内容、实验要求进行修改进而更好地提高实验教学成效。第二计算机虚拟仿真实验布置模块。

12、计算机虚拟仿真实验布置模块是老师根据教学目的和教学要求有选择地开展实验安排。3.计算机虚拟仿真实验经过管理子系统；计算机虚拟仿真实验经过管理。计算机虚拟仿真实验经过管为学生的实验操作提供了环境平台支持。同时还为学生的实验操作提供在线文档辅助支持进而更好地辅助学生完成实验。计算机虚拟仿真实验学生考勤模块。该模块主要是辅助老师及时查看学生在实验操作中的表现。4.计算机虚拟仿真实验报告评价子系统；计算机虚拟仿真实验报告评价子系统具有智能批阅功能模块和手工批阅模块能够根据实验要求自主判定学生实验准备能否齐全实现对实验准备工作的批阅。5.计算机虚拟仿真实验师生互动子系统；计算机虚拟仿真实验师生互动子系统

13、主要应用答疑模块来解决学生实验操作中碰到的各种问题为学生提供在线解答。五、计算机虚拟仿真实验平台的软硬件一计算机虚拟仿真实验平台构建以云计算、虚拟化技术、虚拟现实技术、反向技术等硬件构建为基础以资源建设等软件为重点计算机虚拟仿真实验平台的主要应用方向是对实验教学资源的开发和分享将高校实验教学和计算机虚拟仿真实验平台有效结合通过计算机虚拟仿真实验平台软硬件设施的完善来为高校实验教学提供更多支持。1.计算机虚拟仿真实验平台的硬件。云计算和虚拟化技术；云计算是基于互联网的服务增加、使用和交付形式。云计算在应用操作的时候需要通过互联网来为人们提供虚拟化的资源信息。虚拟化是一种资源管理技术通过这一技术的

14、应用能够为云计算应用提供有力支持。将二者结合能够实现对信息资源的灵敏安排。云虚拟实验平台配有一个Console口MGT拥有八个实验口通过网管关、网络IP和DNS的综合配置下能够构成多个操作独立的操作系统虚拟机为学生的实验操作提供虚拟真实环境。2.虚拟现实技术；虚拟现实技术是对多种科学技术融合应用在对各种技术整合应用的基础上借助虚拟现实技术构建三维动态仿真系统。通过三维动态仿真系统的应用能够为学生的学习和实验操作提供良好环境气氛的支持加强140第7期学生的实验操作感受。虚拟拓扑连接器配有一个Console口、两个以太网端口、两个1000ase和48个以太网接口在网络IP、用户名、密码的配置下能够

15、为打造虚拟拓扑场景。二计算机虚拟仿真实验平台的软件1.资源分享的实现；不同的实验操作需要不同的实验环境计算机虚拟仿真实验平台资源建设需要在遵循资源分享的基础上构建软件分享虚拟实验资源库。首先要对实验项目进行综合分析提炼出实验操作所需要的资源、设备打造实验操作镜像库；其次找到提炼操作系统和实验软件的共同部分建立有针对地实验操作数据库；最后在环境镜像基础上实现网络拓扑、网络命令微课的融合打造具有特色的实验教学课件。2.仪器分享虚拟实验资源库的建立；不同网络设备应用下所带来的实验操作效果是不同的由此在不同网络设备的应用下实验教学体现出愈加复杂的特点。为此在打造虚拟实验网络库的时候需要在坚持虚实结合原

16、则的基础上凸显出网络拓扑构造和网络组建原理。3.计算机虚拟仿真实验平台设计经过中要应用不同的物理连线方式来连接各个网络拓扑原有单一性的网络拓扑体现不出试实验特点。为此需要在反向telnet技术异步配置和物理映射的基础上构建一个远程控制虚拟实验资源库详细操作如下：首先将机架控制管理服务和物理网络设备的Console口连接并借助telnet技术打造eb操作平台构成实验操作远程管理和控制命令特征库。其次通过实验室综合管理平台实现虚拟拓扑连接器接口和实际网络操作设备的映射将虚拟拓扑真实映射投射到相关物理网络上。六、计算机虚拟仿真实验平台的实验教学计算机虚拟仿真实验平台在虚拟机的应用下能够为学生实验创设

17、积极环境借助虚拟元件打造灵敏的虚拟逻辑机架并应用物理映射远程控制和网络管理设备打造虚实结合的实验操作形式充分凸显出网络拓扑设计的可见性提高实验教学成效培养学生的实践操作能力。依托虚拟机打造计算机虚拟仿真实验的操作如下所示：首先老师通过实验室综合管理平台安排实验任务。其次老师通过云虚拟实验平台调用虚拟机为学生的实验操作部署虚拟实验环境。再其次老师通过虚拟拓扑连接器在虚拟设计器上登录选择合适的虚拟元件构建虚拟逻辑机架完成虚拟拓扑设计。再次老师通过反向虚拟元件登录网络设备对应的网络设备对学生的实验操作进行远程管控完成物理网络映射。最后老师通过LIMP对学生整个实验操作进行监督控制对学生的实验报告进行

18、审批。一实验意义革新实验教学方法，在计算机虚拟仿真实验平台上老师能够将传统实验题目转变为自主型实验题目并结合实验内容、实验要求、机房环境、网络虚拟平台建设情况来设置实验题目将传统实验题目改为以系列问题解决为主线的任务型情境引导学生结合本身学习情况来选择实验实现对实验的自主设计培养学生的实验探究能力。二加强学生合作沟通意识计算机虚拟仿真实验平台的应用为学生的实验操作打造了良好的环境气氛能够让学生结合本人的水平进行自愿分组并制定阶梯式任务。同时在计算机虚拟仿真实验平台上老师能够对学生的实验操作进行监督规范学生实验操作提高实验教学成效。三革新实践课程考核计算机虚拟仿真实验平台引入了网络管理员考试和网

19、络培训内容能够更好地组织专项实验训练。在实验考核中提升了学生在规定时间内解决实际问题的鞥努力。四拓展虚拟实验空间和时间计算机虚拟仿真实验平台的建设能够为学生的实验操作提供不受时间、空间等限制的环境在良好的实验教学环境中提升学生实验能力。计算机虚拟仿真实验平台遵循虚实结合原则在应用操作中能够充分凸显出虚拟网络拓扑设计、任务执行和物理映射拓扑组网功能打破了时间、空间对学生实验操作的限制。七、结语综上所述计算机虚拟仿真实验平台的打造为高校实验教学打造了软件资源分享、硬件完善、远程操作三者结合的数据资源库将虚拟仿真技术和传统实验教学融合在一起促进了虚拟仿真实验教学的改革发展在资源信息分享的基础上提高了

20、实验教学效果培养了学生创新能力。为此需要有关教育人员结合实际加强对计算机虚拟仿真实验平台的设计和应用。参考文献：1李宁，杨坤，史芹.大学物理虚拟仿真实验开放式教学初步探索与实践J.教育当代化，2021，4003:118-119.2梁琨，谈姝辰，金海燕，段敬红.计算机虚拟仿真实验教学中心建设与实践J.教育教学论坛，202103:267-268.3韦猛，霍宇翔，李谦.虚实结合的地质工程实践教学方法改革探索钻探虚拟仿真实验教学平台研究J.探矿工程，岩土钻掘工程，2021，4401:87-92.4王成，洪紫杰，熊祖强.矿业工程虚拟仿真实验教学中心建设与实践J.实验技术与管理，2021，3401:228-231.5陈小勇，张丽.基于虚拟机技术的实验平台研究J.实验技术与管理，2021，3402:124-126.6蔡大鹏，谭亮.计算机虚拟仿真实验平台的实现J.软件导刊教育技术，2021，1601:76-77.7冯志鸿，陆兴华.计算机控制类课程自主学习平台关键技术研究J.智能计算机与应用，2021，701:10-13.8史建焘，李秀坤，张宏莉.虚拟仿真云平台下信息内容安全实验课建设J.实验技术与管理，2021，3404:9-13.责任编辑：李东升王莹：计算机虚拟仿真实验平台的设计及实现141