虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：VirtualBox虛擬機(jī)技術(shù)可以讓一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)模擬多個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)，從而解決計(jì)算機(jī)學(xué)科較強(qiáng)的實(shí)踐要求問題。本文簡要介紹了該軟件的安裝、設(shè)置，并給出了應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)；計(jì)算機(jī)教學(xué)；VirtualBox；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005-1422（2016）02-0075-03

收稿日期：2016-01-04

作者簡介：趙德福（1978-），男，東莞市電子商貿(mào)學(xué)校計(jì)算機(jī)教師，中學(xué)二級(jí)教師。研究方向：計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。（廣東 東莞/523573）

一、計(jì)算機(jī)教學(xué)面臨的問題

計(jì)算機(jī)專業(yè)需要安裝多種操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，比如安裝Windows XP、Windows7、Windows 2008、Linux等操作系統(tǒng)，還需要安裝VB、VC、VF、Adobe Photoshop、CAD等軟件，還需要在Linux、Windows 2008下配置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這需要機(jī)房安裝多系統(tǒng)與軟件，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的課程，需要讓學(xué)生自己配置環(huán)境。

這么多的系統(tǒng)和軟件，如果只是安裝一臺(tái)計(jì)算機(jī)，是可以很容易解決的。但是，對(duì)于計(jì)算機(jī)教學(xué)的實(shí)踐課，安裝軟件、配置系統(tǒng)就是比較復(fù)雜的問題了。目前中職學(xué)校的電腦房都有以下現(xiàn)象：

（1）中職學(xué)生比較調(diào)皮，很喜歡安裝一些課外軟件，如QQ、視頻、游戲等，刪除一些系統(tǒng)文件，使系統(tǒng)不能正常開機(jī)。老師根本管不過來，如果將硬盤保護(hù)卡開放，學(xué)生用起來雖然方便多了，但是管理起來就很麻煩，容易造成系統(tǒng)崩潰。電腦房會(huì)出現(xiàn)一放就亂，一卡就死的現(xiàn)象。

（2）機(jī)器眾多、系統(tǒng)恢復(fù)困難。目前本人學(xué)校所在班級(jí)，少則50多人，多則60多人。安裝一個(gè)軟件最少要2分鐘，有的要半個(gè)小時(shí)或更長，而電腦房的時(shí)間安裝表，幾乎都是排滿了的，騰不出時(shí)間處理這么多事情。而且一些軟件在學(xué)生實(shí)驗(yàn)之后，就不需要使用了，但下一個(gè)班級(jí)還要用，那么所有系統(tǒng)得重新恢復(fù)。對(duì)于一些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，學(xué)生配置錯(cuò)誤后，基本上不能恢復(fù)到正常的狀態(tài)，這就影響別的學(xué)生使用。如果恢復(fù)不及時(shí)，將會(huì)影響到下一節(jié)課上機(jī)。

（3）多個(gè)操作系統(tǒng)、多種環(huán)境安裝配置困難。電腦房一般需要多種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，目前會(huì)計(jì)軟件還是在用Windows XP，但電腦專業(yè)的一般都在用Windows 7、Linux。并且計(jì)算機(jī)軟件更新?lián)Q代非常快，如Windows 7、Windows Server 2008 R2、Linux都在不斷發(fā)布新版本等，無疑增加了管理與維護(hù)的難度。

在計(jì)算機(jī)教學(xué)過程中，引入虛擬機(jī)技術(shù)，可以很好地解決上述問題。

二、VirtualBox軟件簡介

VM（Virtual Machine）虛擬機(jī)指功能沒有實(shí)際的計(jì)算機(jī)硬件與之相對(duì)應(yīng)，完全由軟件實(shí)現(xiàn)功能的計(jì)算機(jī)。我們每天應(yīng)用的計(jì)算機(jī)就是由微程序語言機(jī)器——機(jī)器語言機(jī)器——匯編語言機(jī)器——高級(jí)語言機(jī)器——操作系統(tǒng)機(jī)器——應(yīng)用語言機(jī)器這6個(gè)層次構(gòu)成的，而在匯編語言機(jī)器之上的層次都被稱為虛擬機(jī)。而我們通常所說的虛擬機(jī)，一般是特指建立在日常使用的操作系統(tǒng)之上，靠軟件建立的虛擬計(jì)算機(jī)。

VirtualBox是由甲骨文公司開發(fā)的軟件，它引入了一種虛擬操作系統(tǒng)的概念，從已有的硬件中，劃一部分內(nèi)存和硬盤空間，讓虛擬的操作系統(tǒng)使用，然后配以VirtualBox的管理軟件，從而達(dá)到多系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行的目的。虛擬的系統(tǒng)和真的系統(tǒng)沒有什么區(qū)別，有自己的硬件BIOS等等，可以隨便對(duì)其進(jìn)行操作，包括分區(qū)、格式化，完全不要擔(dān)心會(huì)對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)有任何的影響。

VirtualBox-4.3.10是目前較新版本，可以在現(xiàn)有的操作系統(tǒng)，如WindowsXP、Windows7中再安裝一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)（Windows所有版本、MS-DOS、Linux等），從而建立教學(xué)演示和學(xué)生實(shí)踐的虛擬計(jì)算機(jī)平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上，教師可以隨心所欲地全面完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生可以隨意地進(jìn)行BIOS設(shè)置、分區(qū)、格式化、試用新軟件，甚至體驗(yàn)惡性病毒等，而不用擔(dān)心會(huì)影響到系統(tǒng)的安全性，因?yàn)檫@些操作僅僅是針對(duì)一個(gè)現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的一個(gè)普通文件夾而已。這樣既滿足了教師的要求，又保證了學(xué)生有一個(gè)良好的實(shí)踐環(huán)境。在VirtualBox中，物理存在的計(jì)算機(jī)稱為宿主機(jī)Host，運(yùn)行在其上的操作系統(tǒng)稱為宿主操作系統(tǒng)Host OS，在VirtualBox上建立的虛擬機(jī)稱為客戶機(jī)Guest，運(yùn)行在其上的操作系統(tǒng)稱為客戶操作系統(tǒng)Guest OS。

三、VirtualBox安裝與設(shè)置

根據(jù)中職計(jì)算機(jī)專業(yè)機(jī)房的特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，使用VirtualBox虛擬機(jī)技術(shù)，解決了專業(yè)機(jī)房系統(tǒng)軟件頻繁安裝，以及由此帶來的管理問題。本方案的技術(shù)要點(diǎn)主要有：

（1）利用電腦“硬盤保護(hù)卡”自帶的分區(qū)軟件，如開機(jī)精靈等，劃分出一個(gè)60GB左右的Windows 7主分區(qū)和多個(gè)邏輯分區(qū)，在主分區(qū)安裝Windows 7版、VirtualBox虛擬機(jī)軟件，安裝Office 2010及其他應(yīng)用軟件，如常見的輸入法、看圖軟件、播放器等。

（2）在這臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝VirtualBox，創(chuàng)建并安裝Windows Server 2008與Windows7“基礎(chǔ)虛擬機(jī)”各一臺(tái)，然后在Windows Server 2008虛擬機(jī)基礎(chǔ)上（安裝好Windows Server 2008、打好補(bǔ)丁、不安裝任何軟件），根據(jù)需要，也創(chuàng)建其他的虛擬機(jī)，例如Windows Server 2008、Linux等虛擬機(jī)，創(chuàng)建之后在虛擬機(jī)中安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件與VirtualBox。本方案對(duì)硬件配置要求較高，需要至少1GB內(nèi)存（推薦3GB以上）、500GB可用硬盤空間。

根據(jù)學(xué)校各個(gè)專業(yè)的需要，可以劃分為以下的虛擬機(jī)：

（1）Red Hat Linux（小紅帽版）：安裝Red Hat Linux 9，在進(jìn)行“基礎(chǔ)”安裝后，創(chuàng)建兩個(gè)“克隆鏈接”的虛擬機(jī)，并分別配置為以“文本”方式啟動(dòng)、以“圖形”方式啟動(dòng)。

（2）RHES：安裝Red Hat Enterprise 5，安裝完成后，創(chuàng)建兩個(gè)“克隆鏈接”的虛擬機(jī)，并分別配置為以“文本”方式啟動(dòng)、以“圖形”方式啟動(dòng)。

（3）XP：基礎(chǔ)虛擬機(jī)，安裝Windows XP Professional With SP3操作系統(tǒng)，并安裝IE9.0，更新補(bǔ)丁至最新。

（4）Window Server 2003：基礎(chǔ)虛擬機(jī)，安裝Windows Server 2003 R2操作系統(tǒng)，以及IE9.0瀏覽器，并更新補(bǔ)丁至最新。

（5）VC：在XP虛擬機(jī)的基礎(chǔ)上“克隆”而來，安裝VC6英文版、VB6中文版、VF6中文版、Office 2010等軟件。

（6）PS：在XP虛擬機(jī)的基礎(chǔ)上“克隆”而來，安裝Photoshop CS6、Protel 97、AutoCAD 2012等軟件。

（7）SQL 2000：在Window Server2003虛擬機(jī)的基礎(chǔ)上“克隆”而來，安裝SQL Server 2000 SP4與IIS。

（8）SQL 2005：在Window Server 2003虛擬機(jī)的基礎(chǔ)上“克隆”而來，安裝IIS、Tomcat、SQL Server 2005、Java、Apache，并進(jìn)行配置。

（9）Oracle：在Window Server 2003虛擬機(jī)的基礎(chǔ)上“克隆”而來，安裝IIS、Oracle數(shù)據(jù)庫、Tomcat、Java、Apache并進(jìn)行配置。

（10）Windows 7：安裝Windows 7企業(yè)版或?qū)I(yè)版。

（11）Windows 2008：安裝Windows Server 2008 R2企業(yè)版。

四、建立一臺(tái)虛擬機(jī)

啟動(dòng)VirtualBox，在左窗格中單擊“新建”圖標(biāo)（如圖1）

然后，點(diǎn)擊下一步，計(jì)算機(jī)彈出窗口，輸入名稱為：vmbox，計(jì)算機(jī)的名稱是可以隨便取的，版本應(yīng)該選擇Windows 2008，然后，再選擇下一步繼續(xù)安裝。（如圖2）

下面的操作步驟和安裝win2008一模一樣，根據(jù)系統(tǒng)提示，首先進(jìn)行硬盤分區(qū)，然后逐步安裝好win2008，接著再安裝一些常用的應(yīng)用軟件，如安裝Office 2010及其他應(yīng)用軟件，常見的輸入法、看圖軟件、播放器等。

五、快照應(yīng)用

在虛擬機(jī)中裝好一個(gè)系統(tǒng)，并創(chuàng)建一個(gè)備份，命名為“新裝系統(tǒng)”，如圖3所示。

在這個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行了一些操作之后，當(dāng)前

狀態(tài)相對(duì)于“新裝系統(tǒng)”的狀態(tài)已經(jīng)改變了，于是，可以基于這個(gè)狀態(tài)再創(chuàng)建一個(gè)備份，命名為“備份1”。（如圖4）

根據(jù)需要，可以繼續(xù)在不同的時(shí)間點(diǎn)創(chuàng)建備份，如“備份2”、“備份3”、“備份4”。如果系統(tǒng)出現(xiàn)問題，可以用快照快速恢復(fù)。

目前廣東省每年都舉行中職學(xué)生職業(yè)技能競賽，無論是園區(qū)網(wǎng)還是企業(yè)網(wǎng)，都會(huì)用到VirtualBox軟件，因此，在平時(shí)實(shí)訓(xùn)課和競賽中，使用者常常要利用快照快速恢復(fù)虛擬機(jī)系統(tǒng)。我校學(xué)生曾經(jīng)在2011年奪得東莞市園區(qū)網(wǎng)一等獎(jiǎng)，都是基于對(duì)VirtualBox軟件能夠熟練掌握和應(yīng)用。

六、小結(jié)

虛擬機(jī)的應(yīng)用體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)課教學(xué)環(huán)境虛擬化、系統(tǒng)開放化的特點(diǎn)，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和應(yīng)用能力。虛擬機(jī)技術(shù)的發(fā)展為中職學(xué)校的計(jì)算機(jī)教學(xué)提供了廣闊的空間。

一方面，虛擬機(jī)解決了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保護(hù)和實(shí)訓(xùn)實(shí)操之間的矛盾，不再因?yàn)閺?fù)雜的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，就要取消對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)或者更換操作系統(tǒng)，減少了安裝軟件的次數(shù)和硬件設(shè)備的投入，極大地方便了電腦房的管理；另一方面，因?yàn)樘摂M機(jī)系統(tǒng)的開放性，幾乎沒有任何限制，也給學(xué)生提供了更廣闊的實(shí)訓(xùn)空間，可以充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造力，收到良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭愛華等.實(shí)戰(zhàn)多操作系統(tǒng)與虛擬機(jī)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[2]Time創(chuàng)作室.虛擬機(jī)典型應(yīng)用技巧[M].北京：人民郵電出版社，2012.

責(zé)任編輯 陳春陽