虛擬機(jī)技術(shù)在職高計(jì)算機(jī)實(shí)踐中的探討和應(yīng)用

陳 莉 上虞市職業(yè)教育中心

虛擬機(jī)技術(shù)在職高計(jì)算機(jī)實(shí)踐中的探討和應(yīng)用

陳 莉 上虞市職業(yè)教育中心

本文分析了職高計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，闡述了虛擬機(jī)技術(shù)、虛擬機(jī)軟件的概念和特點(diǎn)，并探討了在計(jì)算機(jī)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中如何引入虛擬機(jī)來(lái)解決問(wèn)題，對(duì)于從事這一領(lǐng)域教學(xué)的教師具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。

VMware Workstation；虛擬機(jī)技術(shù)；計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)

一.目前職校計(jì)算機(jī)專業(yè)機(jī)房的現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

首先，專業(yè)課程的設(shè)置與計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的矛盾，使現(xiàn)有的專業(yè)設(shè)備無(wú)法滿足實(shí)踐教學(xué)的需要。如《軟件工具》中某些系統(tǒng)維護(hù)實(shí)驗(yàn)，如硬盤分區(qū)、格式化等破壞性實(shí)驗(yàn)，因?yàn)闄C(jī)房的計(jì)算機(jī)都安裝有保護(hù)系統(tǒng)，達(dá)不到教學(xué)效果?！毒钟蚓W(wǎng)組建》這門課程中涉及很多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，如局域網(wǎng)的組建、網(wǎng)絡(luò)配置與管理、Telnet、FTP、IIS等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置、遠(yuǎn)程訪問(wèn)和路由的設(shè)置等，這類實(shí)驗(yàn)需要用到多臺(tái)計(jì)算機(jī)和多種設(shè)備，而現(xiàn)有的教學(xué)條件和設(shè)備有限，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完課程卻無(wú)法解決實(shí)際問(wèn)題。

其次，目前機(jī)房所使用的軟件數(shù)量多、版本多、來(lái)源復(fù)雜，大多都是從網(wǎng)絡(luò)上下載來(lái)的共享版、免費(fèi)版軟件，它們本身存在著一定的安全隱患，帶有不良插件甚至病毒,對(duì)我們的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成了很大的威脅。

面對(duì)上述問(wèn)題,我在實(shí)踐中，首先仍然是加強(qiáng)常規(guī)的計(jì)算機(jī)安全維護(hù),在此前提下,利用虛擬機(jī)軟件,從根本上解決了眾多的安全威脅問(wèn)題，同時(shí)對(duì)于《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》、《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》、《常用工具軟件》等課程,它既是老師的好幫手,也能滿足學(xué)生專業(yè)課程的實(shí)踐要求。

二.虛擬機(jī)技術(shù)及虛擬機(jī)軟件簡(jiǎn)介

虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要有兩種：一種是純軟件方式的虛擬機(jī)；另一種是硬件輔助方式的虛擬機(jī)。前者是當(dāng)前主流的虛擬機(jī)技術(shù)，具有成熟的應(yīng)用，后者是今后的發(fā)展方向，本文內(nèi)容運(yùn)用前者。虛擬機(jī)技術(shù)是指將一臺(tái)物理的計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境分割為多個(gè)獨(dú)立分區(qū)，每個(gè)分區(qū)均可以按照需求模擬出一臺(tái)完整計(jì)算機(jī)的技術(shù)，模擬出來(lái)的計(jì)算機(jī)稱為虛擬機(jī)。虛擬機(jī)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是通過(guò)中間層次實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的管理和再分配，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，虛擬化分區(qū)帶來(lái)的最大好處是使同一物理平臺(tái)能夠同時(shí)運(yùn)行多個(gè)同類或不同類型的操作系統(tǒng)，以分別作為不同業(yè)務(wù)和應(yīng)用的支撐平臺(tái)。

目前流行的虛擬機(jī)軟件有Virtual Pc和VMware兩款，它們都能在Windows系統(tǒng)上虛擬出多臺(tái)計(jì)算機(jī)，用于安裝各種版本操作系統(tǒng)，如Windows系列、PS/2等。兩款軟件相比較，VMware支持Linux操作系統(tǒng)，而VirtualPc 2004以后版本不支持；VMware客戶操作系統(tǒng)直接運(yùn)行在X86保護(hù)模式下，虛擬機(jī)運(yùn)行的環(huán)境逼真、性能出色。實(shí)際應(yīng)用中具體采用哪一款虛擬機(jī)軟件，取決于個(gè)人愛好、虛擬機(jī)能運(yùn)行的平臺(tái)和需要安裝的操作系統(tǒng)，建議使用VMware的虛擬機(jī)軟件。

三.虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)實(shí)踐中的應(yīng)用特點(diǎn)

(1)虛擬機(jī)仿真度高。虛擬機(jī)是相對(duì)于物理上實(shí)際存在的計(jì)算機(jī)而言的,是具有真實(shí)計(jì)算機(jī)全部功能的虛擬計(jì)算機(jī),包含BIOS、CPU、內(nèi)存、硬盤、軟盤、顯卡、網(wǎng)卡等完整的硬件系統(tǒng)；在真實(shí)計(jì)算機(jī)上可以使用的資源,在同樣系統(tǒng)環(huán)境下的虛擬機(jī)中也可以使用。在虛擬機(jī)中,所有的虛擬硬件都是由虛擬機(jī)軟件利用某臺(tái)真實(shí)的計(jì)算機(jī)上的物理硬件虛擬出來(lái)的,使用方法與真實(shí)計(jì)算機(jī)一樣,且可以自行設(shè)置的條件更多。

(2)虛擬機(jī)可運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。由于直接使用了X86的保護(hù)模式,提供了對(duì)系統(tǒng)硬件的訪問(wèn)能力,虛擬機(jī)在性能上有十分出色的表現(xiàn)。它可以在一臺(tái)X86微機(jī)上同時(shí)、并行地運(yùn)行多個(gè)不同的操作系統(tǒng),或者同一個(gè)操作系統(tǒng)的不同版本,包括Linux、W95/98/NT/2000/XP等。在虛擬機(jī)環(huán)境下，人們可以像對(duì)待標(biāo)準(zhǔn)的Windows應(yīng)用程序那樣在多個(gè)操作系統(tǒng)之間來(lái)回切換，而不需要重新啟動(dòng)機(jī)器。

(3) Vmware具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能?？蓪⒍鄠€(gè)虛擬機(jī)連接在一起，組建一個(gè)局域網(wǎng)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的行為與真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)完全一致，而且不用擔(dān)心損壞虛擬網(wǎng)卡和虛擬交換機(jī)。在正在運(yùn)行的虛假系統(tǒng)之間，在虛擬系統(tǒng)與真實(shí)機(jī)之間，可以通過(guò)多種方式聯(lián)網(wǎng)，以滿足組網(wǎng)、配置、測(cè)試的需求。

(4)虛擬機(jī)安全可靠性強(qiáng)。虛擬機(jī)中，把操作系統(tǒng)安裝在主機(jī)硬盤中虛擬出來(lái)的一個(gè)特定文件中，并不需要對(duì)物理硬盤進(jìn)行分區(qū)操作，虛擬機(jī)系統(tǒng)與主機(jī)系統(tǒng)有良好的隔離性，在虛擬機(jī)上進(jìn)行的操作對(duì)主機(jī)現(xiàn)有的硬盤分區(qū)和數(shù)據(jù)都不會(huì)造成任何破壞；具有硬件無(wú)關(guān)性，在主機(jī)系統(tǒng)上虛擬出的硬件都是相同的，可以簡(jiǎn)單地在不同的主機(jī)之間復(fù)制后直接使用，不必考慮硬件差異，因此在實(shí)驗(yàn)中對(duì)虛擬機(jī)系統(tǒng)造成的任何損壞不會(huì)涉及物理設(shè)備且可以得到快速修復(fù)；能夠設(shè)置和修改虛擬機(jī)系統(tǒng)的各種配置參數(shù),如虛擬機(jī)名稱、內(nèi)存容量、硬盤大小、外圍設(shè)備參數(shù)等。此外，虛擬機(jī)與真實(shí)機(jī)之間可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的斷開，當(dāng)虛擬機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)病毒入侵時(shí)，不會(huì)把病毒傳染其他的計(jì)算機(jī)，保護(hù)了真實(shí)機(jī)上的數(shù)據(jù)。

四.VMware虛擬機(jī)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

由于VMware虛擬機(jī)具有以上特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，因此把它應(yīng)用在計(jì)算機(jī)的實(shí)踐教學(xué)中：

1、虛擬機(jī)的安裝

（1)新建虛擬機(jī)。單擊“新建虛擬機(jī)”按鈕，啟動(dòng)“新建虛擬機(jī)向?qū)А保诖讼驅(qū)?，?chuàng)建兩臺(tái)不同操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，按向?qū)б鬄樘摂M機(jī)分配內(nèi)存、創(chuàng)建硬盤及網(wǎng)絡(luò)連接等完成虛擬機(jī)創(chuàng)建。

(2)編輯虛擬機(jī)設(shè)置。單擊“編輯虛擬機(jī)設(shè)置”，為第一臺(tái)虛擬機(jī)添加以太網(wǎng)適配器，并連接在VMnet2虛擬交換機(jī)上。用同樣的方法為第二臺(tái)虛擬機(jī)添網(wǎng)卡，也連接到交換機(jī)VMnet2上。

(3)安裝操作系統(tǒng)。分別為虛擬機(jī)安裝不同的操作系統(tǒng)，安裝方法同普通計(jì)算機(jī)。

(4)分別為每臺(tái)虛機(jī)安裝虛機(jī)工具。在菜單中選擇“虛機(jī)”→“安裝虛機(jī)工具…”進(jìn)行安裝，安裝完成后，實(shí)驗(yàn)?zāi)０寰蜏?zhǔn)備好了。

實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍦?zhǔn)備好后，教師將實(shí)驗(yàn)?zāi)０灞４嬖诠蚕砦募A中，供教師演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用。

2、虛擬機(jī)的教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用練習(xí)

(1)練習(xí)操作系統(tǒng)的安裝?？梢宰寣W(xué)生每人在硬盤上建立自己的虛擬機(jī)，并練習(xí)安裝操作系統(tǒng)。

(2)文件的安裝刪除。讓學(xué)生建立自己的OS，安裝多個(gè)應(yīng)用軟件或刪除，VMWare用HostOS的文件來(lái)模擬GuestOS的硬盤。所以這些操作不會(huì)對(duì)HostOS造成影響。

(3)系統(tǒng)維護(hù)實(shí)驗(yàn)。若在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行諸如磁盤分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)、Ghost備份與恢復(fù)等系統(tǒng)維護(hù)實(shí)驗(yàn)，將會(huì)破壞硬盤數(shù)據(jù)的完整性，這在公用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室一般是不允許的。而我們完全可以在虛擬機(jī)中進(jìn)行這類破壞性比較大的實(shí)驗(yàn)，由于虛擬機(jī)對(duì)應(yīng)的僅是真實(shí)主機(jī)上的一個(gè)文件，在虛擬機(jī)中進(jìn)行的任何操作都不會(huì)破壞現(xiàn)有的硬盤分區(qū)和數(shù)據(jù)。如果不想在操作之后通過(guò)映像功能恢復(fù)系統(tǒng)，還可以針對(duì)目標(biāo)虛擬機(jī)創(chuàng)建克隆，克隆出來(lái)的虛擬機(jī)可以隨意操作，不用擔(dān)心給被克隆的虛擬機(jī)帶來(lái)什么影響，完成操作之后直接刪除克隆的虛擬機(jī)即可。要?jiǎng)?chuàng)建克隆，在目標(biāo)虛擬機(jī)的摘要頁(yè)面上，點(diǎn)擊“Clone this Virtual Machine”鏈接，打開克隆向?qū)В刺崾静僮骷纯梢罁?jù)目標(biāo)虛擬機(jī)克隆出一個(gè)新的虛擬機(jī)。

(4) 虛擬網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例。組網(wǎng)目標(biāo):一臺(tái)Web服務(wù)器通過(guò)一個(gè)防火墻連接到一個(gè)外部網(wǎng)絡(luò)。一臺(tái)管理員的計(jì)算機(jī)可以通過(guò)一個(gè)二級(jí)防火墻連接到Web服務(wù)器。組網(wǎng)要點(diǎn):創(chuàng)建四臺(tái)虛擬機(jī);使用Manage Virtual Networks為虛擬機(jī)的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器調(diào)整設(shè)置;在每一臺(tái)虛擬機(jī)中安裝適當(dāng)?shù)目蛻舨僮飨到y(tǒng)和應(yīng)用程序軟件,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)設(shè)置。

(5)輔助教學(xué)

利用Vmware可以實(shí)現(xiàn)屏幕截圖和視頻捕捉功能。這樣可以方便地把虛擬機(jī)中的每一步操作錄制成視頻文件，便于學(xué)生課下進(jìn)行學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)。操作步驟：選擇菜單中的“捕捉視頻”，選擇好保存位置，然后在“品質(zhì)”中選擇視頻質(zhì)量，開始錄制，錄完選擇菜單中的“停止捕捉”即可完成錄制。

五.總結(jié)

虛擬機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，給計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)提供了一種有效的輔助工具，它充分挖掘了現(xiàn)有設(shè)備的潛力，提高了現(xiàn)有系統(tǒng)的利用率，既緩解了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地不足的問(wèn)題，又提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全性，降低了實(shí)驗(yàn)室的管理難度，而且在不額外添加硬件設(shè)備的條件下，可以增加學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐技能。

綜上所述，用虛擬機(jī)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，是一種有益的嘗試，它能提高已有系統(tǒng)的利用率，增加原系統(tǒng)對(duì)各種操作環(huán)境的適應(yīng)性。在較少的投入條件下，其實(shí)驗(yàn)效果與物理機(jī)效果完全一致，使學(xué)生的操作更為真實(shí)可見，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.068