[发明专利]一种操作系统云实验平台构建方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机领域，特别是涉及一种计算机专业操作系统课程教学实验平台及其构建方法。

背景技术

操作系统原理是国内外计算机专业重要的必修课程，也是教学与实践紧密结合的课程，不仅要完成常规的理论知识学习，还必须接受一定数量的实验训练，甚至包括课程设计。许多教育机构设计开发操作系统课程教学实验产品，用于改善教学效果，提高教学质量。

Minix是一个微型的类Unix操作系统，荷兰的Andrew S. Tanenbaum教授为了教学之用而开发，最新版本是Minix 3。将Minix用于操作系统教学，首先需要在物理机或者虚拟机上安装Minix，在阅读Minix开源代码的基础上，根据实验要求修改Minix源码树，然后重新编译整个Minix源码树，得到操作系统内核，最后运行操作系统内核并检验实验结果。这种技术方案的缺陷很明显：

1、实验平台极其脆弱，细微的错误足以致实验平台崩溃，而且恢复实验平台的代价很大，在物理机上需要重新安装Minix，在虚拟机上需要还原实验平台的备份文件；

2、实验的周期很长，由于实验平台的脆弱性，完成一个实验，可能需要多次恢复实验平台，以至于恢复实验平台占据大部分实验时间，而且实验平台恢复与实验过程本身是串行进行，不能并行进行，拉长实验周期；

3、实验的附加工作量很大，至少需要阅读Minix大部分的源代码，不仅要编写内核实验代码，还必须掌握Minix内核的编译方法与安装步骤，而这些与操作系统原理本身并没有直接关系。

部分国内普通高校建立了操作系统精品课程，在实验平台设计上有存在两种技术方案。第一种技术方案是以Linux或者Windows为实验平台，编写用户态实验代码验证实验结果。这种方案的缺陷是实验代码完全位于操作系统的用户态，根本没有深入到操作系统内核，接触不到操作系统内核。第二种技术方案是以Linux为实验平台，采用编写用户态实验代码和修改Linux内核代码相结合的方式。这种方案存在与Minix类似的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述操作系统课程实验平台技术方案存在的缺陷，提供一种基于云计算的操作系统实验平台构建方法，按照该方法构建的操作系统实验平台容错能力更强，能缩短实验周期，缩小实验的附加工作量，能直接触及操作系统内核，而不是仅仅停留在操作系统用户态空间。

本发明提供的技术方案是：一种操作系统云实验平台构建方法，包括构建客户端模块、管理端模块、数据库模块、虚拟化平台、虚拟机资源池和虚拟机，各模块间采用TCP连接进行通信，虚拟化平台将计算资源虚拟为虚拟机，以虚拟机资源池作为虚拟机容器，客户端模块通过管理端模块向虚拟机转发操作系统实验代码，虚拟机生成Linux内核源码，并编译、安装和启动Linux新内核，管理端模块接收所述客户端模块提交的操作系统实验代码。

进一步地，所述客户端模块位于用户(学生或者教师)使用的计算机终端，至少包括登录模块、提交实验模块、显示模块和注销模块，登录模块向管理端模块提出分配虚拟机的请求；提交实验模块向管理端模块提交操作系统实验代码；显示模块接收管理端模块的实验数据并给予显示输出；注销模块请求管理端模块回收并释放虚拟机资源。

进一步地，所述管理端模块位于操作系统云实验平台的服务器，至少包括分配模块、释放模块、修复模块、健康检测模块、提交模块和存储模块，分配模块接收客户端模块的登录请求，向虚拟化平台转发虚拟机分配请求；释放模块接收客户端模块的注销请求，向虚拟化平台转发虚拟机回收请求；健康检测模块监测所有虚拟机的运转状态；修复模块向虚拟化平台请求修复出现故障的虚拟机；提交模块接受客户端模块提交的实验代码，并转发到指定的虚拟机；存储模块接受来自客户端模块的数据，并存储到数据库模块。

进一步地，所述数据库模块位于操作系统云实验平台的服务器，是操作系统实验的数据存储场所，存储来自客户端模块的数据。