Использование виртуальных машин для моделирования

Использование виртуальных машин для моделирования учебных
примеров по дисциплинам, необходимым для подготовки кадров в
области телекоммуникаций.
Коваленко Я.О.
МНУЦИТиС, Украина, Киев
Лысенко В.Ю.
КПНЛ145, Украина, Киев
Использование виртуальных машин в учебном процессе
облегчает ряд задач трудных для понимания студентами.
примерами таких задач являются комплекс вопросов, связанных с
изучением концепции построения, обслуживания, обеспечения
безопасности компьютерных сетей (КС), дисциплин необходимых
для подготовки кадров в области телекоммуникаций информационных сетевых технологий, базы данных (БД),
системное программное обеспечение (СПО) и ряд других.
Иcпользуемые
для
практической
подготовки
по
перечисленным выше дисциплинам методы и средства имеют
серьезные недостатки. Частично устраняют эти недостатки
различные специализированные имитационные системы. Но
имитационные модели имеют один существенный недостаток – они
трудоемки в разработке, а имитационные эксперименты на них
слишком слабо приближены к реальным условиям эксплуатации
моделируемых систем и ненаглядны. Позволяет снять практически
все ограничения и недостатки и приблизить имитационные
эксперименты к реальным условиям эксплуатации моделируемых
систем развивающаяся в последнее время технология виртуальных
машин (ТВМ). ТВМ имеет ряд существенных преимуществ перед
традиционно применяемыми методами и средствами, а ее
использование как при разработке компьютерных систем, так и при
подготовке специалистов данного направления дает существенный
эффект и поэтому явно перспективно.
Виртуальная машина (ВМ) – это программный эмулятор
реального компьютера, функционирующий под управлением его
основной ОС. Можно создать несколько ВМ с различными ОС со
своим программным обеспечением (ПО) (Windows, DOS, Linux и
др.) и соединить их в виртуальную КС и даже включить в реальную
КС.
Организация работы ВМ имеет некоторые особенности, за
счет которых и достигаются их преимущества.
Создав ВМ с нужным ПО, их можно клонировать на все
машины компьютерного класса как обычные программы. На
каждом компьютере класса или на личном компьютере обучаемый
может смоделировать требуемую ситуацию, создать или отдельную
ВМ, или КС, или комплекс взаимосвязанных сетей, или
корпоративную информационную систему и ряд других
комбинаций. На этих системах можно проводить различные
исследования и эксперименты, в том числе и такие, которые могут
завершиться разрушением отдельных программ и самих ВМ (их
легко заменить исправными копиями). Это способствует развитию
творческой активности обучаемых и многократно повышает
эффективность практического усвоения изучаемых дисциплин во
всех формах обучения. Единственные ограничения в данном случае
– объем ресурсов компьютера, на котором устанавливаются ВМ, и
возможности устанавливаемого ПО.
ТВМ обладает следующими возможностями, а именно
позволяет:
· использовать одновременно несколько различных ОС на
одном компьютере;
· запускать ВМ в окнах рабочего стола или в полноэкранном
режиме; другие ВМ в это время будут продолжать рабoтать в
фоновом режиме, а для переключения между ВМ используются
«горячие» клавиши;
· устанавливать ВМ без переразбиения дисков;
· запускать приложения Microsoft Windows на компьютере с
ОС Linux, и наоборот;
· создавать и тестировать приложения для разных систем;
· запускать новые и ОС и/или ПО в режиме безопасного
тестирования, без риска нарушить устойчивую работу системы или
потерять критичные данные;
· совместно использовать файлы и приложения разными ВМ
за счет включения виртуальной сети;
· запускать клиент- серверные или Web- приложения на
одном ПК, запуская серверную часть на одной ВМ, а клиентскую –
на другой;
· включать на одном ПК несколько ВМ и моделировать
работу локальной сети.
Основные области применения ТВМ:
1. В реальных компьютерных сетях ВМ могут формировать
виртуальную инфраструктуру - динамическое распределение
физических ресурсов в соответствии с потребностями предприятия.
ВМ использует материальные ресурсы одного компьютера, а
виртуальная инфраструктура – материальные ресурсы всей ИТсреды, формируя из компьютеров, а также из подключенных к ним
сетей и хранилищ единый пул ИТ-ресурсов. Использование ТВМ
позволяет уменьшить количество серверов, что приводит к
сокращению затрат на серверное аппаратное обеспечение,
позволяет
создать
вычислительную
инфраструктуру
с
максимальной эффективностью, доступностью, автоматизацией и
гибкостью, состоящую из недорогих серверов, соответствующих
отраслевому стандарту.
2. При проектирование компьютерных систем и ПО ТВМ заметно
ускоряет процесс разработки и процесс тестирования за счёт
свободного преключения между ВМ и проверки работоспособности
программы.
3. ТВМ необходима при исследования нового, неизвестного и даже
потенциально опасного программного обеспечения. Кроме прочих
удобств, это дает возможность безопасно изучать компьютерные
вирусы и вредоносные программы.
4. Также перспективным является применение ВМ в службах
технической поддержки, так как ВМ дает возможность в течение
короткого промежутка времени построить среду, полностью
повторяющую конфигурацию пользовательской машины. Благодаря
такому подходу, поиск проблемы и ее устранение ускоряются в
несколько раз.
5. В процессе разработки стратегии миграции с одной ОС на
другую может возникнуть необходимость проверить, как будет
работать специфическое или самописное программное обеспечение
в новом окружении.
Наибольший результат достигается при комбинировании всего
потенциала способностей ТВМ.
6. Одно из наиболее эффективных применений ТВМ использование ВМ в учебном процессе . Наиболее эффективно
применение ТВМ в учебном процессе вузов и других
образовательных учреждений при подготовке выпускников
направления «Информационные системы» и родственных ему
направлений и при подготовке специалистов этих направлений.
Студенты всех форм обучения могут выполнять все работы
на личных компьютерах, в том числе на ноутбуках. Использование
виртуальных машин позволяет организовать работу студентов
таким образом, что каждый из них получает статус администратора
всех своих виртуальных машин и своей локальной сети, которую
студенты строят в рамках своего курсового проектирования.
Очевидно, что без виртуальных машин достаточно сложно
обеспечить каждому студенту статус администратора. Большое
удобство заключается в том, что любую работающую виртуальную
машину можно отправить в состояние «сна».При этом программа
моделирования компьютера сохраняет в специальных файлах
состояние виртуальной машины. При «пробуждении» машина
продолжает свою работу с того же места.
Виртуальные
машины
представляют
определенный
интерес, поскольку они могут быть использованы при решении
задач
моделирования
реальных
программно-аппаратных
комплексов.
Для применения моделей, основанных на виртуальных
машинах, в заочном и дистанционном обучении необходимо
обеспечить возможность самоконтроля выполнения типовых задач
обучающимися. Эту цель можно достичь, добавив в состав
виртуальной машины специальное программное средство для
проверки изменения состояния базы данных, хранящей результаты
деятельности оператора программно-аппаратного комплекса,
полученные в рамках выполнения учебного задания.
Таким образом, применение виртуальных машин и моделей
программно-аппаратных комплексов в процессе обучения является
перспективным направлением совершенствования системы очной,
заочной и дистанционной подготовки и переподготовки
специалистов в области информатизации.
Литература:
1. Антонюк Я.М. Аналіз сучасних підходів до організації
телекомунікаційної інфраструктури кампусних комп’ютерних
мереж науково-освітнього простору академічних установ //
международный научный журнал УСИМ - 2012 №3 с.79-85 Режим
доступу: http://noc.irtc.org.ua/index.php/sciencemenu/50-analiz
2. Манако А.Ф., Синица Е.М. Инновационные электронные научнообразовательные пространства: взгляд сквозь призму
трансформаций // Міжнародний журнал "Образовательные
технологии и общество" (Educational Technology & Society). – 2014.
– V. 17. – №. 1. – С. 546-577 Режим доступу:
http://ifets.ieee.org/russian/depository/v17_i1/pdf/15.pdf