Sala komputerowa w jednym komputerze

Wstęp

Współczesny wielopłaszczyznowy rozwój informatyki otwiera jej szerokie możliwości wspierania edukacji. Względy ekonomiczne bardzo często stanowią ograniczenie dla wartościowej i nowoczesnej lekcji informatyki. Rozwiązanie stanowią techniki wirtualizacji, które także wspomagają edukację na odległość.

Wirtualny komputer - istota wirtualizacji

Istotą wirtualizacji jest wirtualny komputer utworzony i uruchomiony na fizycznym komputerze macierzystym, który posiada zasoby pamięci operacyjnej, przestrzeń dyskową oraz procesor, które w sposób zdefiniowany współdzieli z wirtualnymi komputerami. Bardzo często wirtualny komputer jest reprezentowany w systemie operacyjnym jako pojedynczy plik (kilka - kilkanaście GB), który łatwo można kopiować, przenosić między dyskami komputera macierzystego a nawet przemieszczać w sieci pomiędzy serwerami, przy jednoczesnym sprawnym działaniu.

Komputer wirtualny nie posiada fizycznego interfejsu – aby „podłączyć” do niego monitor i klawiaturę należy użyć dowolnego oprogramowania do łączenia ze zdalnymi pulpitami (klient VNC).

Wirtualizacja jest procesem tworzenia wirtualnych maszyn, których administrator ma pełną kontrolę nad przydzielaniem im zasobów sprzętowych serwera macierzystego. Wirtualne komputery można łączyć w sieci.

Zarys metod wirtualizacji

Wirtualizacja składa się z bardzo wielu metod i praktyk, które wynikających z architektury systemów wirtualizacji. Najbardziej wydajne, uniwersalne i łatwe w użytkowaniu są systemy komercyjne. W branży edukacyjnej wystarczające są, przede wszystkim ze względów ekonomicznych systemy niekomercyjne. Tak np. użytkownicy systemów Linux podejmujący się wirtualizacji systemów tej samej gałęzi, mają do wyboru architekturę wirtualizacji kontenerowej, polegającej na tworzeniu wirtualnych maszyn (VPS). Mają one wspólne jądro z systemem macierzystym systemu (Linux Kernel). Program OpenVZ oferuje darmową kontenerową wirtualizację, która jest przydatna w przypadku nauczania technik informatycznych wymagających systemu Linux oraz odseparowanego dostępu do konta super-użytkownika.

Ciekawe rozwiązanie oferuje oprogramowanie KVM, które do poprawnej i wydajnej wirtualizacji potrzebuje procesorów z wsparciem dla technologii wirtualizacjach np.: Intel VT. W oparciu o system KVM można stworzyć wirtualne maszyny z dowolnym systemem operacyjnym np.: systemem Windows, Android, Solaris – daje to możliwość uruchomienia jednocześnie wszystkich tych systemów na jednym komputerze i prezentację na zajęciach różnic w działaniu i funkcjonalnościach różnych systemów.

Oracle VirtualBox to platforma wirtualizacyjna, dla wielu środowisk w tym Windows i Linux, która umożliwia uruchomienia wirtualnych maszyn z dowolnymi systemami operacyjnymi. Wielką zaletą tego systemu jest brak konieczności posiadania wsparcia wirtualizacji w procesorze.

Lekcja na wirtualnym komputerze

Wirtualne komputery uruchomione na specjalnie przeznaczonym do tego serwerze mogą dawać dostęp do swoich zasobów poprzez sieć internet. Daje to możliwość dostępu ucznia do zasobów swojego szkolnego komputera, możliwość wykonania na nim projektów szkolnych z dowolnego miejsca na ziemi.

Wirtualizacja to także dobry materiał na praktyczną lekcję informatyki podczas której nauczyciel manipulując przydziałem zasobów sprzętowych dla wirtualnej maszyny uczy i pokazuje wpływ elementów komputera na jego wydajność.

Technologia wirtualizacji daje możliwość uruchomienia w tym samym czasie różnych systemów operacyjnych, co daje nauczycielowi możliwość pokazania w trakcie lekcji różnic między różnymi dystrybucjami jednego lub wielu typów oprogramowania.

Duża część oprogramowania wspomagającego wirtualizację daje dostęp do podglądu obrazu na wskazanych wirtualnych maszynach – daje to nauczycielowi możliwość kontroli postępów ucznia w realizacji zadania.

Możliwość całkowitej separacji systemu operacyjnego otwiera przed użytkownikiem wirtualnej maszyny możliwość niezakłóconej nauki przez wcześniejsze niepożądane działania innych uczniów, a każda awaria systemu może być bardzo szybko naprawiona dzięki mechanizmowi migawek.

Dzięki specjalnemu oprogramowaniu istnieje możliwość zarządzania wirtualnymi maszynami z poziomu przeglądarki www – daje to prowadzącemu zajęcia możliwość podglądu i podziału zasobów danej maszyny, zmiany hasła super-użytkownika, szybkiego tworzenia i konfigurowania nowych wirtualnych maszyn.

Wirtualizacja w budżecie oświaty

Szybki rozwój technik edukacyjnych opartych o rozwiązania komputerowe nakłada konieczność sprostania wymaganiom sprzętowym, które nie rzadko są bardzo wysokie i kosztowne. W przypadku połączenia wirtualizacji z technologiami udostępniania pulpitu możliwe jest wykorzystanie klawiatury, myszy i monitora starego szkolnego komputera jako urządzenia wejścia i wyjścia wirtualnej maszyny. Dlatego wirtualizacja daje możliwość dużej oszczędności i redukcji kosztów modernizacji kilkunastu stanowisk komputerowych do odpowiednio przydzielonych zasobów jednego serwera, na którym uruchomione są wirtualne maszyny. W ten sposób szkoła może zaoszczędzić nawet do kilkunastu tysięcy złotych na modernizacji sali komputerowej, a stare komputery stanowią medium między uczniem a jego wirtualnym komputerem.

Literatura

1. Kirill Kolyshkin, „Virtualization in Linux”, 1.08.2006
2. IBM, „Virtualization in Education”, 10.2007