CN108961873A - 基于虚拟化平台的在线实验室 - Google Patents

Abstract

基于虚拟化平台的在线实验室，其授课地点灵活，可提高实验室的教与学的便利性，并且可大大提高实验教学效果和教学质量，其包括网络、管理主机，管理主机通过网络分别连接服务器群，服务器群中的每台服务器内安装有VMware EXSi主机，每台VMware EXSi主机内安装有虚拟机群，虚拟机群包括第一虚拟主机、第二虚拟主机、第三虚拟主机、第四虚拟主机，第一虚拟主机上安装有VCenter server软件，第四虚拟主机为第三虚拟主机的克隆镜像，第一虚拟主机中设置有实验人员模块，第二虚拟主机中设置有实验点播模块，第三虚拟主机中设置有实验指导模块、信息提取模块。

Description

基于虚拟化平台的在线实验室

技术领域

本发明涉及实验室教学技术领域，具体为一种基于虚拟化平台的在线实验室。

背景技术

传统的实验室教学实验是学生到课堂进行实验课程的学习和实验操作，但是这种课堂实验学习的方式存在授课地点不灵活、实验室本地课堂教学不方便等缺陷，不能提前预习或观看教师实验操作过程；学生在实验学习时必须到课堂接受实验课程的学习，并且通常情况下学生不可能通过一次实验操作即可达到实验结果，需经过反复验证才能顺利通过实验，可能出现某个实验耗时较长，无法在本地课堂规定课时中完成；并且在实验室课堂上，老师需逐个收集学生的实验报告统计实验结果后才能做出评估，且在实验教学中无法及时准确监督每个学生的实验过程，导致实验教学效果差、教学质量低等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的实验室教学授课地点不灵活，实验室本地课堂教学不方便，不能提前预习或观看实验过程，某个实验耗时较长导致无法在本地课堂规定课时中完成，实验室教学效果差、教学质量低等问题，本发明提供了一种基于虚拟化平台的在线实验室，其授课地点灵活，可提高实验室的教与学的便利性，并且可大大提高实验教学效果和教学质量。

其技术方案是这样的：一种基于虚拟化平台的在线实验室，其包括网络、管理主机，所述管理主机通过所述网络分别连接服务器群，其特征在于，所述服务器群中的每台服务器内安装有VMware EXSi主机，每台所述VMware EXSi主机内安装有虚拟机群，所述虚拟机群用于构成在线软件实验平台，所述虚拟机群包括第一虚拟主机、第二虚拟主机、第三虚拟主机、第四虚拟主机，所述第一虚拟主机上安装有VCenter server软件，所述第一虚拟主机包括登录端口模块，所述第四虚拟主机为所述第三虚拟主机的克隆镜像；

所述第一虚拟主机中设置有实验人员模块，用于登录所述实验室模板，所述实验人员模块与所述登录端口模块绑定，所述登录端口模块包括本地实验室登录端口、远程PC实验室登录端口、手机实验室登录端口；课堂实验用户端通过所述本地登录端口直接登录进入所述虚拟机群使用在线实验室，所述课外移动用户分别通过所述远程PC实验室登录端口、手机实验室登录端口通过账号和密码进行登录访问，课堂实验用户、课外移动用户在登录所述登录端口模块前可首先通过所述管理主机建立注册个人信息，所述个人信息包括账号、密码信息；

所述第二虚拟主机中设置有实验点播模块，用于实验项目的视频教学及学生实验学习，所述实验点播模块包括所述实验室教学视频，所述实验室教学视频包括实验项目名称及实验课程教学时间；

所述第三虚拟主机中设置有实验指导模块，所述实验指导模块包括仿真软件：HCL模拟器，所述仿真软件与所述实验点播模块绑定，所述仿真软件用于制作实验拓扑图；

所述第三虚拟主机中设置有信息提取模块，用于实验人员、实验项目、实验拓扑图的相关信息的数据采集，所述信息提取模块分别与实验人员模块、实验点播模块、实验指导模块绑定，学生通过所述信息提取模块将实验结果数据信息录入并保存至存储模块中进行存档。

其进一步特征在于，所述远程PC实验室登录端口、手机实验室登录端口分别包括IP网站登录端口、云平台登录端口或微信登录端口；

所述第三虚拟主机中设置有实验课程监督及提示模块，用于监督学生的实验及实验项目课程的完成情况，并提示学生剩余课程及实验项目的名称、开始时间及结束时间，所述实验课程监督及提示模块分别与所述实验人员模块、实验点播模块、信息提取模块绑定。

采用本发明的上述结构，该实验室基于虚拟化技术架构，可根据实验人员数量生成相应的第四虚拟主机，由管理主机统一管理；同时该发明支持课堂外实验课程的学习及复习，课外移动用户可通过分别远程PC实验室登录端口、手机实验室登录端口进行登录访问，在课前提前预习或观看实验点播模块中的教学视频，从而大大提高了授课地点的灵活性和实验教学的便利性；实验点播模块可供学生提前观看实验视频录像，提前了解实验原理和实验步骤，熟悉实验流程，提高实验操作的准确性；实验指导模块帮助学生自主完成课程及实验操作，其特征在于无需老师现场监督及指导每个学生的实验过程，通过实验指导模块构成的指导内容可大大提高学生实验操作过程中的准确性，通过仿真软件形成正确的实验拓扑图，用于指导学生实验，可确保学生按正确的实验步骤进行实验，避免重复反复实验导致的某个实验耗时较长导致无法在本地课堂规定课时中完成，从而大大提高了教学质量和教学效率；通过信息提取模块可达到对学生实验操作的可追溯管理的作用，老师在教学过程中通过下载信息提取模块的信息即可看到每个学生的实验情况，该方式无需老师现场监督每个学生的实验操作，大大提高了实验室教学的便利性，同时学生也可通过下载信息提取模块的信息浏览个人的操作记录和操作流程，便于学生及时发现实验过程中出现的错误并及时改正，督促学生自我监督并自主完成实验，从而大大提高了实验教学效果和实验质量。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，将本发明应用于实验室网络组建类实践实训教学中，首先搭建虚拟化平台，然后基于该虚拟化平台创建在线实验室。

在虚拟化平台创建过程中首先通过网络2搭建内外网环境，网络2包括公有网络WIFI、私有网络光纤及交换机，其次采用虚拟化技术构成数据中心供管理主机1统一调度管理，是该在线实验室依附的虚拟化硬件平台，服务器群3是在线实验室的核心组件，管理主机1通过网络2分别连接服务器群3，服务器群3中的每台服务器内安装有VMware EXSi主机，每台VMware EXSi主机内安装有虚拟机群4，虚拟机群4用于构成在线软件实验平台，虚拟机群4包括第一虚拟主机5、第二虚拟主机6、第三虚拟主机7、第四虚拟主机8，第四虚拟主机8为第三虚拟主机7的克隆镜像，第一虚拟主机5上安装有VCenter server软件，VCenterserver软件的IP地址是在线实验的访问口，由安装了VCenter Client的管理主机统一管理，第一虚拟主机包括登录端口模块，学生以VCenter server软件的IP地址作为访问口登录在线实验室界面，通过在登录端口模块中输入个人的账号、密码信息登录第三虚拟主机7克隆复制出的第四虚拟主机8进行实验视频的观看和实验操作；

本实施例中可通过域名绑定、NAT技术实现登录端口模块51的登录，第四虚拟主机8为第三虚拟主机7的克隆镜像，第四虚拟主机8根据实验用户人数快速生成，第四虚拟主机8的数量与实验用户一一对应，第一虚拟机5、第二虚拟机6的操作系统是windows server2012，第三虚拟机7、第四虚拟机8的硬件要求是4核，8G内存，操作系统可以是Windows 7，Windows 8，Windows 10，管理主机1内安装VCenterer Client客户端，将服务器群3中的所有VMware EXSi主机添加到集群中统一管理并允许课堂实验用户和课外实验用户通过网络端口访问，网络端口包括本地实验室登录端口511、远程PC实验室登录端口512、手机实验室登录端口513；

第一虚拟主机5中设置有实验人员模块52，用于登录实验室模板，实验人员模块52与登录端口模块51绑定，登录端口模块51包括本地实验室登录端口511、远程PC实验室登录端口512、手机实验室登录端口513；课堂实验用户端通过本地登录端口511直接登录账号和密码进入虚拟机群4使用在线实验室，课外移动用户分别通过远程PC实验室登录端口512、手机实验室登录端口513通过账号和密码进行登录访问，远程PC实验室登录端口512、手机实验室登录端口513分别包括IP网站登录端口、云平台登录端口或微信登录端口，课堂实验用户、课外移动用户在登录登录端口模块51前可首先通过管理主机建立注册个人信息，个人信息包括账号、密码信息；

第二虚拟主机6中设置有实验点播模块61，用于实验项目的视频教学及学生实验学习，实验点播模块61包括实验室教学视频，实验室教学视频包括实验项目名称及实验课程教学时间；

第三虚拟主机7中设置有实验指导模块71，实验指导模块71包括仿真软件：HCL模拟器，仿真软件与实验点播模块61绑定，仿真软件用于制作实验拓扑图，利用仿真软件制作实验拓扑图的过程中，学生将实验项目、实验器材、实验配置命令信息输入仿真软件中形成正确的实验拓扑图，学生根据实验拓扑图中的实验步骤和实验结果进行实验操作并得出正确的实验结果；

第三虚拟主机7中设置有信息提取模块72，用于实验人员、实验项目、实验拓扑图的相关信息的数据采集，信息提取模块72分别与实验人员模块52、实验点播模块61、实验指导模块71绑定，学生通过信息提取模块72将实验指导模块71中的实验结果数据信息采集并保存至存储模块73中进行存档；

第三虚拟主机7中设置有实验课程监督及提示模块74，用于监督学生的实验及实验项目课程的完成情况，并提示学生剩余课程及实验项目的名称、开始时间及结束时间，实验课程监督及提示模块74分别与实验人员模块52、实验点播模块61、信息提取模块72绑定；实验课程监督及提示模块74的设置便于老师随时监督学生的实验完成进度，同时也便于学生及时监督个人的课时完成情况和实验完成进度，从而进一步提高了实验室教学的便利性，实验课程监督及提示模块74可达到对学生实验时长的监督，除了实验成果的准确性外，实验时长也作为成绩评定的一部分。

其具体工作原理如下所述：首先，搭建内外网环境，在管理主机1内搭建服务器群3，在管理主机1内安装VCenterer Client客户端用来管理服务器群3，在服务器群3中的所有服务器中安装VMware EXSi主机，每台VMware EXSi主机上安装虚拟机群4，在虚拟机群4中部署在线实验室，虚拟机群4中包含第一虚拟主机5、第二虚拟主机6、第三虚拟主机7、第四虚拟主机8，在第一虚拟主机5上安装VCenter server软件，在第二虚拟主机6、第三虚拟主机7中架设实验视频点播网站，在第三虚拟主机7中安装有HCL模拟器，从而实现虚拟化平台的搭建，本实施例中服务器群3为私有云服务器，私有云服务器由曙光云计算技术有限公司生产，本地客户端通过私有网络交换机登录管理主机1进行服务器群3内各服务器的访问，远程客户端通过公有网络WIFI及交换机登录管理主机1进行服务器群3内各服务器的访问；其次，登录在线实验室进行实验学习，某大学计算机网络专业大三学生李某通过手机输入IP网址访问或通过手机扫描二维码访问在线实验室界面，在在线实验室界面中的手机实验室登录端口513中输入账号和密码登录在线实验室，在实验点播模块61中选择某某课程视频学生软件进行学习，然后选择相应的实验项目进行实验，首先，李某根据实验项目的需要在实验指导模块71中选择与实验点播模块61中相应的实验器材，其次李某根据实验项目的实验拓扑在仿真软件中绘制实验拓扑图，使用正确的实验配置命令进行实验模拟操作；再次，实验模拟操作完成后通过信息提取模块72提取相关信息，学生李某可通过信息提取模块72将实验仿真模块的实验数据信息采集并保存至存储模块73中进行存档，老师在教学过程中通过下载信息提取模块72中的信息即可看到每个学生的实验情况，该方式无需老师现场监督每个学生的实验操作，大大提高了实验室教学的便利性，同时学生也可通过下载信息提取模块72的信息浏览个人的操作记录和操作流程，便于学生及时发现实验过程中出现的错误并及时改正，督促学生自我监督并自主完成实验。课后学生李某还可通过实验课程监督及提示模块74查看个人的实验及实验项目课程的完成情况，实验课程监督及提示模块74同时也会给出提示信息，提示学生其它剩余课程及实验项目的名称、开始时间及结束时间，实验课程监督及提示模块74中的提示信息是通过比较器对信息提取模块72中的存储信息与实验点播模块61、实验指导模块71中的标准信息进行比较得出。

Claims (3)

1. 基于虚拟化平台的在线实验室，其包括网络、管理主机，所述管理主机通过所述网络分别连接服务器群，其特征在于，所述管理主机内安装有VCenterer Client客户端，所述服务器群中的每台服务器内安装有VMware EXSi主机，每台所述VMware EXSi主机内安装有虚拟机群，所述虚拟机群用于构成在线软件实验平台，所述虚拟机群包括第一虚拟主机、第二虚拟主机、第三虚拟主机、第四虚拟主机，所述第一虚拟主机上安装有VCenter server软件，所述第一虚拟主机包括登录端口模块；

所述第四虚拟主机为所述第三虚拟主机的克隆镜像；

所述第一虚拟主机中设置有实验人员模块，用于登录所述实验室模板，所述实验人员模块与所述登录端口模块绑定，所述登录端口模块包括本地实验室登录端口、远程PC实验室登录端口、手机实验室登录端口；

所述第二虚拟主机中设置有实验点播模块，用于实验项目的视频教学及学生实验学习，所述实验点播模块包括所述实验室教学视频，所述实验室教学视频包括实验项目名称及实验课程教学时间；

所述第三虚拟主机中设置有实验指导模块，所述实验指导模块包括仿真软件：HCL模拟器，所述仿真软件与所述实验点播模块绑定，所述仿真软件用于制作实验拓扑图；

所述第三虚拟主机中设置有信息提取模块，用于实验人员、实验项目、实验拓扑图的相关信息的数据采集，所述信息提取模块分别与所述实验人员模块、实验点播模块、实验指导模块绑定，学生通过所述信息提取模块将实验结果存入并保存至存储模块中进行存档。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟化平台的在线实验室，其特征在于，所述远程PC实验室登录端口、手机实验室登录端口均包括IP网站登录端口、云平台登录端口、微信登录端口。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟化平台的在线实验室，其特征在于，所述第三虚拟主机中设置有实验课程监督及提示模块，用于监督学生的实验及实验项目课程的完成情况，并提示学生剩余课程及实验项目的名称、开始时间及结束时间，所述实验课程监督及提示模块分别与所述实验人员模块、实验点播模块、信息提取模块绑定。