CN118211436A - 一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，本系统平台的架构主要包括物理计算资源层、虚拟化层、虚拟实验室镜像的管理层、以及上层的实验业务流程管理层。基于本系统平台可以构建涵盖多种类型的专业虚拟实验室，通过该平台实现对不同类型虚拟实验室资源镜像的编排、加载、启动与实验过程管理，基于统一的计算资源，构建出涵盖各专业虚拟化实验室的元宇宙实验平台。相较于传统的专业实验室，本发明所提实验室平台突破了传统实验室在实验时间和实验空间上的约束，可以虚拟化出各专业类型的实验室，具有部署灵活、资源节约的特点，可以大幅压缩实验室建设的时间、物资投入成本。

Description

一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法

技术领域

本发明属于元宇宙实验平台构建领域，尤其涉及一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法。

背景技术

传统实验室教学模式存在着资源分散、重复建设、实验过程受到时间和空间的约束等问题，这限制了教学的效率和学生的学习体验。传统实验室需要大量的空间和设备，且难以同时满足不同专业领域的教学需求。此外，传统实验室教学通常受制于时间和地点，学生需要在特定的实验室环境下进行学习，使学习的灵活性和自主性大大降低。

元宇宙技术和虚拟镜像技术的发展为解决这些问题提供了新的解决途径。元宇宙技术的核心包括虚拟现实技术、人工智能、3D建模和渲染等，这些技术的融合使得元宇宙成为一个高度沉浸式、交互性强、虚拟与现实融合的数字空间。虚拟镜像技术主要包括服务器虚拟化、桌面虚拟化、应用程序虚拟化等，可以有效地提高计算资源利用率，降低硬件的维护成本，提升系统的灵活性和可靠性。在教育领域，虚拟镜像技术可以被应用于构建虚拟实验室、提供远程实验环境等，为学生提供更丰富的学习资源和实践机会。

传统实验室需要大量的硬件设备和设施投入，每个学期都需要维护和更新，传统实验室每隔一个周期就要重建，会淘汰大量设备，这造成了巨大的浪费和资源消耗。同时，如何打破传统实验室在时间和空间上存在着的诸多限制也是本领域的一大热门问题。

发明内容

发明目的：为了解决传统实验室在实验时间和实验空间上的约束、资源利用率低、成本较高等问题，本发明通过构建一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台，使得多类专业实验室可以直接通过该平台的调用以进行实验操作，突破了传统实验室的时间和空间限制，同时提供灵活的部署和资源节约，从而大幅压缩实验室建设的时间和物资投入成本，提高了老师的教学效率和学生的学习体验。

技术方案：本发明的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，所述元宇宙实验平台从最底层到最高层分别包括：物理资源层、虚拟资源管理层、持久化层、容器调度与管理层和实验计划与业务管理层，构建方法包括如下步骤：

步骤1、创建元宇宙实验室平台：包括设备准备、镜像准备和网络配置；

所述设备准备为准备物理计算资源构成物理资源层，包括服务器、存储设备和网络设施；配置虚拟化软件和虚拟机管理工具构成虚拟资源管理层，对物理资源层进行虚拟化管理；通过持久化层来管理用户数据和实验数据；

所述镜像准备为准备容器调度与管理层，建立镜像库，并配置对应的镜像管理软件和调度工具；

所述网络配置为配置元宇宙实验平台所需的路由器、交换机、防火墙、虚拟局域网VLAN以及虚拟专用网络VPN；

步骤2、创建虚拟实验室的镜像：包括base镜像创建、实验资源镜像创建和用户空间镜像创建；在虚拟实验室的镜像装配完成后启动镜像，生成实验容器；

步骤3、用户登陆元宇宙实验平台，在实验计划与业务管理层通过实验容器开始实验。

进一步的，步骤1中，所述设备准备具体为：服务器的选择基于x86架构的服务器，包括Intel Xeon系列或AMD EPYC系列；存储设备包括硬盘、固态硬盘或存储阵列；虚拟化软件包括MicrosoftHyper-V或Kernel-based Virtual Machine；虚拟机管理工具包括VMwarevCenter Server或Proxmox VE；持久化层选择MySQL数据库。

进一步的，步骤1中，所述镜像库包括Docker或OpenStack Glance。

进一步的，所述虚拟资源管理层生成的流程如下：

接收从系统转发用户实验请求，分析用户实验所需计算计划task:<c, m, s, t>，其中c是所需的CPU资源，m是所需的内存资源，s是实验时长，t是实验开始时间；

遍历当前系统实验计划表，计算出当前平台中各服务器是否可接收该实验请求，算法如下：设当前服务器S所拥有的CPU资源总量为C，内存总量为M，已接收的实验请求列表为TASK；遍历TASK列表，取出所有在<s,t>时间段内的已接收实验请求TASK_i，累加各TASK_i的c，m值为T_C,T_m；若当前服务器C-T_C>c且 M-T_m>m，则将实验计划task分配到当前服务器S。

进一步的，所述容器调度与管理层工作流程如下：

根据系统控制流程，获取实验镜像，加载后交付用户使用；

用户完成实验，关闭容器后；启动用户实验数据的更新流程，其流程包括：将容器提交到临时目录；提取容器中最上层的可读写层，将可读写层中的文件、数据提交到用户在平台中的数据空间；查找与比对用户数据空间与提交的新用户数据在内容上是否一致，如果不一致，根据数据内容时间上前后的关系，更新用户空间数据。

进一步的，步骤2中，所述base镜像是虚拟实验室运行的系统环境rootfs，所述实验资源镜像包含虚拟实验所需的对应软件资源与数据资源。

进一步的，步骤2中，所述用户空间镜像创建包括如下步骤：

步骤2.1.1、确定用户所需的数据和文件，包括身份验证所需的文件以及实验过程中生成的数据和文件；

步骤2.1.2、在虚拟实验室系统中创建一个用于存放用户空间数据的目录，确保该目录具有相应的权限，以便用户可以读取和写入其中的文件；

步骤2.1.3、将用于身份验证的文件复制到用户空间目录中；

步骤2.1.4、当用户在实验过程中生成数据和文件时，将这些数据保存到用户空间目录中，当用户实验过程结束或需要保存实验数据时，将用户空间目录打包成一个镜像文件。

进一步的，步骤2中，在虚拟实验室的镜像装配完成后启动镜像，生成实验容器，包括如下步骤：

步骤2.2.1、用户通过身份认证，登录到本系统平台后，选择实验项目，发送启动命令；

步骤2.2.2、平台根据用户指定的实验项目，拉取虚拟实验镜像所需base镜像、实验资源镜像拉取到临时目录；

步骤2.2.3、根据实验用户身份信息，搜索该用户在平台的数据空间，拉取指定实验项目的用户数据文件到临时目录；

步骤2.2.4、所需镜像文件与数据文件准备完成后，使用Unionfile systems文件系统叠加生成包含用户数据文件的指定实验镜像；

步骤2.2.5、系统执行虚拟资源管理层资源分配计划，获取分配的服务器和实验时间将实验镜像发送到目标服务器，在预定的时间启动镜像，生成实验容器。

进一步的，步骤3具体包括如下步骤：

步骤3.1、管理虚拟机实例和资源分配：在分配资源时根据当前平台负载和用户需求进行动态调整，并实时监测服务器的CPU、内存、磁盘资源利用率，设备将信息反馈给用户，并根据用户请求和实验需求，动态调整虚拟机实例的资源分配；

步骤3.2、管理虚拟实验室镜像：系统定期检查和更新各种类型的虚拟实验室镜像，包括软件版本和安全补丁，根据最新的技术和用户需求，及时更新镜像中的实验内容和教学资源；

步骤3.3、用户实验请求和监控：在接收用户实验请求时，平台进行身份验证和权限检查，确保合法用户访问和使用平台资源，核验通过后，平台根据用户请求，分配虚拟机资源并加载相应的实验镜像，在实验过程中，平台监控用户操作和资源利用情况，并记录实验数据和结果；

步骤3.4、信息安全管理：系统实施安全管理措施，确保学生管理员和数据的安全性，用户可设定学生管理员的账号和权限，并限制其对平台的操作范围，避免误操作或恶意操作，定期对学生管理员账号进行审核，及时撤销多余的权限或账号，系统加密存储用户数据和实验结果，并设定访问权限，限制用户对敏感数据的访问和操作；

步骤3.5、实验结束和资源释放：实验完成后，系统自动释放虚拟机资源，并清理实验数据和环境，对用户的实验结果进行评分和反馈，提供学习建议和改进意见。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

1.成本效益显著

传统实验室需要大量的硬件设备和设施投入，每个学期都需要维护和更新，而本发明所提出的虚拟实验室元宇宙平台技术，减少了对硬件设备的依赖，极大地降低了建设和维护成本。此外，传统实验室每隔一个周期就要重建，会淘汰大量设备，这造成了巨大的浪费和资源消耗，而本发明所提出的虚拟实验室元宇宙平台通过有效利用现有的计算资源，实现了资源的最大化利用，降低了成本并减少了环境污染，并且可以通过软件更新和镜像调整实验内容，实现了实验内容的快速更新和迭代，保持了实验的新颖性和实用性。

2.实现多类型实验的虚拟化支持

本发明通过构建基于元宇宙概念的虚拟化实验室平台，实现了对多类型实验的虚拟化支持。不同专业领域的实验室，如物理实验室、计算机实验室、外语实验室等，均可在该平台上进行虚拟化操作，为跨学科的综合实验学习提供了便利。

3.便捷性和灵活性

相较于传统的专业实验室，本发明所提供的虚拟实验室平台具有部署灵活和资源节约的特点。通过虚拟化技术，可以有效压缩实验室建设的成本投入，减少硬件设备的需求，同时节约人力资源的投入。这不仅降低了学校的运营成本，还提高了资源利用效率。

4.突破时间空间限制

传统实验室在时间和空间上存在着诸多限制，学生需要在特定的时间和地点进行实验操作。而本发明所提供的虚拟实验室平台，突破了这些限制。学生可以根据自己的时间安排和地点选择，在任何时间、任何地点通过互联网访问虚拟实验室，进行实验学习，大大提高了学习的灵活性和便捷性。

5.操作数据记录和评价

通过对学生实验操作行为的准确记录和实验结果的评估，本发明实现了对学生实验过程的监控和评价。教师可以根据学生的实验表现进行评分和反馈，帮助学生提高实验能力和学习水平。这种个性化的评价方式有助于提高教学效果和学生学习体验。

6.实验数据安全和隐私保护

本发明通过严格的安全措施，保障实验数据的安全性和隐私保护。采用高度加密的数据传输和存储技术，确保学生的实验数据不会被未经授权的访问和篡改。同时，对学生个人信息进行严格的权限管理，保护学生的隐私权益。

附图说明

图1为本发明平台构建框架示意图；

图2为本发明平台的操作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的一种基于通用镜像的元宇宙实验平台，从总体上分成五层，从最底层到最高层，分别是：

物理资源层：用于提供计算资源的物理服务器和存储设备，主要由各类网络设备、计算设备、存储设备组成；

虚拟资源管理层：用于底层的物理资源分配、监控与管理，开放上层接口，支持各类实验计划所需计算资源的预分配、控制与执行；

持久化层：用于用户个人数据管理、各类虚拟实验室镜像管理，并提供接口，支持上层容器管理层与实验业务层的各类数据服务调用；

容器调度与管理层：用于各类通用虚拟实验镜像POD的装配、部署与调度管理，通过调用虚拟资源管理层接口，为POD分配的计算资源，加载并控制其运行过程；

实验计划与业务管理层：用于实现实验数据管理、用户管理、实验过程管理，面向用户提供各类虚拟实验室服务业务的功能层与界面接口层；

一种基于通用镜像的元宇宙实验平台构建方法包括如下步骤：

1.构建元宇宙实验室平台

1.1设备准备：在构建元宇宙实验室平台之前，首先需要准备合适的物理计算资源，包括服务器、存储设备和网络设施。其中，服务器的选择包括主机处理器、内存容量、存储类型和网络连接等，可以选择基于x86架构的服务器，如Intel Xeon系列或AMD EPYC系列等。存储设备的选择包括硬盘、固态硬盘、存储阵列等，可以根据性能、容量和可靠性选择合适的存储方案。这些设备将构成平台的物理计算资源层，为虚拟资源管理层提供支持。在虚拟资源管理层方面，需要配置虚拟化软件和相关管理工具，以实现对物理资源的虚拟化管理。常见的虚拟化软件包括Microsoft Hyper-V、KVM（Kernel-based Virtual Machine）等。配备虚拟机管理工具时，可以选择符合本发明需求的管理平台，如VMware vCenterServer、Proxmox VE等。持久化层则用于管理用户数据和实验数据，可以使用数据库系统如MySQL等。

1.2镜像准备：物理资源层和虚拟资源管理层结束后，需要准备容器调度与管理层，要求建立镜像库，并配置相应的镜像管理软件和调度工具。常见的镜像管理软件包括Docker、OpenStack Glance等，用户可以根据需求自行选择。这些准备工作为构建本平台奠定了基础，确保了平台的稳定运行和资源管理。

1.3网络配置：上述准备工作完毕后需要进行网络配置，它确保了学生和教师能够稳定地访问该平台。首先需要配置路由器、交换机、防火墙等网络设备，确保它们的正常运行和相互连接。也可以选择配置VLAN（虚拟局域网）以提高网络的安全性和灵活性，将不同的用户隔离在不同的虚拟网络中。此外还需要配置VPN（虚拟专用网络）以提供远程访问和安全连接，使学生和教师可以在任何地点访问实验室平台。

2.创建虚拟实验室的镜像

2.1 虚拟实验镜像由三层结构组成，分别是：base镜像，是虚拟实验室运行的系统环境rootfs；实验资源镜像，包含虚拟实验所需的相关软件资源与数据资源等；用户空间镜像,是指实验用户的个人数据与相关文件镜像；

2.2 用户空间镜像的创建：

2.2.1 确定用户所需的数据和文件，包括身份验证所需的文件以及实验过程中可能生成的数据和文件。

2.2.2 在虚拟实验室系统中创建一个用于存放用户空间数据的目录，确保该目录具有足够的权限，以便用户可以读取和写入其中的文件。

2.2.3 将用于身份验证的文件（例如用户名和密码文件、SSH密钥）复制到用户空间目录中。

2.2.4 当用户在实验过程中生成数据和文件时，将这些数据保存到用户空间目录中，当用户实验过程结束或需要保存实验数据时，可以将用户空间目录打包成一个镜像文件。

2.3 虚拟实验镜像的装配与启动：

2.3.1 用户通过身份认证，登录到本系统平台后，选择实验项目，发送启动命令

2.3.2 平台根据用户指定的实验项目，拉取虚拟实验镜像所需base镜像、实验资源镜像拉取到临时目录

2.3.3 根据实验用户身份信息，搜索该用户在平台的数据空间，拉取指定实验项目的用户数据文件到临时目录

2.3.4 所需镜像文件与数据文件准备完成后，使用Union file systems文件系统叠加生成包含用户数据文件的指定实验镜像；

2.3.5 系统执行虚拟资源管理层资源分配计划，获取分配的服务器和实验时间将实验镜像发送到目标服务器，在预定的时间启动镜像，生成实验容器，用户登录容器开始实验

3.元宇宙虚拟实验室的工作过程管理（如图2所示）

3.1管理虚拟机实例和资源分配：在分配资源时需要根据当前平台负载和用户需求进行动态调整。为达到该目的，设备需要监控服务器负载和虚拟机实例的资源使用情况，实时监测服务器的CPU、内存、磁盘等资源利用率。设备将这些信息反馈给用户，并根据用户请求和实验需求，动态调整虚拟机实例的资源分配。调整资源分配时要考虑平台的整体负载和各个实验的优先级，确保关键实验的资源得到优先保障。在资源不足或负载过高时，自动进行负载均衡，确保平台的稳定和性能。

3.2管理虚拟实验室镜像：镜像的管理需要定期更新和维护，以保证实验环境的安全和稳定。系统需要定期检查和更新各种类型的虚拟实验室镜像，包括软件版本和安全补丁，根据最新的技术和用户需求，及时更新镜像中的实验内容和教学资源，保持实验内容的时效。在进行镜像更新时，系统需要提前通知用户，并提供详细的迁移方案和操作指南，以确保用户的实验进度不受影响。

3.3用户实验请求和监控：在接收用户实验请求时，平台需要进行身份验证和权限检查，确保只有合法用户才能访问和使用平台资源。核验通过后，平台会根据用户请求，分配虚拟机资源并加载相应的实验镜像。在实验过程中，平台会监控用户操作和资源利用情况，并记录实验数据和结果。

3.4信息安全管理：系统会实施安全管理措施，确保学生管理员和数据的安全性。用户可以设定学生管理员的账号和权限，并限制其对平台的操作范围，避免误操作或恶意操作，定期对学生管理员账号进行审核，及时撤销多余的权限或账号。系统会加密存储用户数据和实验结果，保护用户隐私和数据安全，并且设定访问权限，限制用户对敏感数据的访问和操作，防止数据泄露或损坏。管理员需要定期对平台的安全措施进行审计和评估，及时发现并纠正安全风险和漏洞。

3.5实验结束和资源释放：实验完成后，系统会自动释放虚拟机资源，并清理实验数据和环境，对用户的实验结果进行评分和反馈，提供学习建议和改进意见。若用户对实验结果有异议或需要进一步解释，提供相关支持和解答。

本发明提出了一种新的通用虚拟镜像架构，该架构解决了本系统多个虚拟实验室组成的元宇宙空间中，维护同一用户认证数据，实验数据的问题。所提通用虚拟镜像装配、启动及关闭流程，可以实现用户个人数据与实验数据的统一与动态更新。通用镜像的动态装配启动，使得不需要在系统为每个用户的每次实验单独保存一个镜像，有利于充分利用系统存储空间资源；本发明的系统资源分配算法，可以进一步实现系统计算资源的灵活分配，最大化利用系统资源。所提出的平台通过互联网提供了远程访问的功能，学生可以随时随地通过网络进行实验，突破了时间和空间的限制，同时也实现了资源的高效利用和共享，极大地降低了实验室建设和维护成本。平台将实验环境置于虚拟空间中，学生在安全的虚拟环境中进行实验操作，降低了实验过程中的安全风险，提高了实验的安全性和可靠性。利用这些技术，我们可以构建虚拟化的实验平台，实现对多类型实验的支持，同时提供更灵活、更便捷的实验操作体验。这种新型实验平台不仅可以节约资源，降低成本，还可以突破时间和空间的限制，使学生可以随时随地进行实验操作，提升了实验教学的灵活性和自主性。

Claims (9)

1.一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，所述元宇宙实验平台从最底层到最高层分别包括：物理资源层、虚拟资源管理层、持久化层、容器调度与管理层和实验计划与业务管理层，构建方法包括如下步骤：

步骤1、创建元宇宙实验室平台：包括设备准备、镜像准备和网络配置；

所述设备准备为准备物理计算资源构成物理资源层，包括服务器、存储设备和网络设施；配置虚拟化软件和虚拟机管理工具构成虚拟资源管理层，对物理资源层进行虚拟化管理；通过持久化层来管理用户数据和实验数据；

所述镜像准备为准备容器调度与管理层，建立镜像库，并配置对应的镜像管理软件和调度工具；

所述网络配置为配置元宇宙实验平台所需的路由器、交换机、防火墙、虚拟局域网VLAN以及虚拟专用网络VPN；

步骤2、创建虚拟实验室的镜像：包括base镜像创建、实验资源镜像创建和用户空间镜像创建；在虚拟实验室的镜像装配完成后启动镜像，生成实验容器；

步骤3、用户登陆元宇宙实验平台，在实验计划与业务管理层通过实验容器开始实验。

2.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，步骤1中，所述设备准备具体为：服务器的选择基于x86架构的服务器，包括IntelXeon系列或AMD EPYC系列；存储设备包括硬盘、固态硬盘或存储阵列；虚拟化软件包括Microsoft Hyper-V或Kernel-based Virtual Machine；虚拟机管理工具包括VMwarevCenter Server或Proxmox VE；持久化层选择MySQL数据库。

3.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，步骤1中，所述镜像库包括Docker或OpenStack Glance。

4.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，所述虚拟资源管理层生成的流程如下：

接收从系统转发用户实验请求，分析用户实验所需计算计划task: <c, m, s, t>，其中c是所需的CPU资源，m是所需的内存资源，s是实验时长，t是实验开始时间；

遍历当前系统实验计划表，计算出当前平台中各服务器是否可接收该实验请求，算法如下：设当前服务器S所拥有的CPU资源总量为C，内存总量为M，已接收的实验请求列表为TASK；遍历TASK列表，取出所有在<s,t>时间段内的已接收实验请求TASK_i，累加各TASK_i的c，m值为T_C,T_m；若当前服务器C-T_C> c且 M-T_m> m，则将实验计划task分配到当前服务器S。

5.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，所述容器调度与管理层工作流程如下：

根据系统控制流程，获取实验镜像，加载后交付用户使用；

用户完成实验，关闭容器后；启动用户实验数据的更新流程，其流程包括：将容器提交到临时目录；提取容器中最上层的可读写层，将可读写层中的文件、数据提交到用户在平台中的数据空间；查找与比对用户数据空间与提交的新用户数据在内容上是否一致，如果不一致，根据数据内容时间上前后的关系，更新用户空间数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，步骤2中，所述base镜像是虚拟实验室运行的系统环境rootfs，所述实验资源镜像包含虚拟实验所需的对应软件资源与数据资源。

7.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，步骤2中，所述用户空间镜像创建包括如下步骤：

步骤2.1.1、确定用户所需的数据和文件，包括身份验证所需的文件以及实验过程中生成的数据和文件；

步骤2.1.2、在虚拟实验室系统中创建一个用于存放用户空间数据的目录，确保该目录具有相应的权限，以便用户可以读取和写入其中的文件；

步骤2.1.3、将用于身份验证的文件复制到用户空间目录中；

步骤2.1.4、当用户在实验过程中生成数据和文件时，将这些数据保存到用户空间目录中，当用户实验过程结束或需要保存实验数据时，将用户空间目录打包成一个镜像文件。

8.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，步骤2中，在虚拟实验室的镜像装配完成后启动镜像，生成实验容器，包括如下步骤：

步骤2.2.1、用户通过身份认证，登录到本系统平台后，选择实验项目，发送启动命令；

步骤2.2.2、平台根据用户指定的实验项目，拉取虚拟实验镜像所需base镜像、实验资源镜像拉取到临时目录；

步骤2.2.3、根据实验用户身份信息，搜索该用户在平台的数据空间，拉取指定实验项目的用户数据文件到临时目录；

步骤2.2.4、所需镜像文件与数据文件准备完成后，使用Union file systems文件系统叠加生成包含用户数据文件的指定实验镜像；

步骤2.2.5、系统执行虚拟资源管理层资源分配计划，获取分配的服务器和实验时间将实验镜像发送到目标服务器，在预定的时间启动镜像，生成实验容器。

9.根据权利要求1所述的一种基于通用虚拟镜像的元宇宙实验平台构建方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：

步骤3.1、管理虚拟机实例和资源分配：在分配资源时根据当前平台负载和用户需求进行动态调整，并实时监测服务器的CPU、内存、磁盘资源利用率，设备将信息反馈给用户，并根据用户请求和实验需求，动态调整虚拟机实例的资源分配；

步骤3.2、管理虚拟实验室镜像：系统定期检查和更新各种类型的虚拟实验室镜像，包括软件版本和安全补丁，根据最新的技术和用户需求，及时更新镜像中的实验内容和教学资源；

步骤3.3、用户实验请求和监控：在接收用户实验请求时，平台进行身份验证和权限检查，确保合法用户访问和使用平台资源，核验通过后，平台根据用户请求，分配虚拟机资源并加载相应的实验镜像，在实验过程中，平台监控用户操作和资源利用情况，并记录实验数据和结果；

步骤3.4、信息安全管理：系统实施安全管理措施，确保学生管理员和数据的安全性，用户可设定学生管理员的账号和权限，并限制其对平台的操作范围，避免误操作或恶意操作，定期对学生管理员账号进行审核，及时撤销多余的权限或账号，系统加密存储用户数据和实验结果，并设定访问权限，限制用户对敏感数据的访问和操作；

步骤3.5、实验结束和资源释放：实验完成后，系统自动释放虚拟机资源，并清理实验数据和环境，对用户的实验结果进行评分和反馈，提供学习建议和改进意见。