基于VMware構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

白　晟,包　鋒

(東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶　163318)

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基于VMware構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

白晟,包鋒

(東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶163318)

摘要:計(jì)算機(jī)教學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但是在教學(xué)的過程中卻存在著計(jì)算機(jī)軟、硬件等資源對(duì)實(shí)踐教學(xué)的制約。根據(jù)虛擬機(jī)的特點(diǎn)，將其應(yīng)用在計(jì)算機(jī)教學(xué)中，可以為學(xué)生提供真實(shí)的模擬環(huán)境，能夠有效提高學(xué)生的認(rèn)知能力和動(dòng)手能力，為提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量奠定良好的軟、硬件環(huán)境基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:VMware； 虛擬機(jī)； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 仿真模擬

在計(jì)算機(jī)教學(xué)中，學(xué)生上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)是其中很重要的一個(gè)部分，只有給學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，才能使學(xué)生的認(rèn)知和動(dòng)手能力得以提高，以達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。目前計(jì)算機(jī)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)室一般由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室組成，不同實(shí)驗(yàn)室由于所配置的軟、硬件環(huán)境不同，所開設(shè)的課程也不一樣。如文化基礎(chǔ)、FLASH、C語言程序設(shè)計(jì)等課程在裝有相應(yīng)教學(xué)軟件的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行即可。而網(wǎng)絡(luò)安裝、局域網(wǎng)組建這一類課程需要在專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室才能使學(xué)生更好的實(shí)踐操作。相對(duì)來說在一些學(xué)校的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)受到資金的限制，不能為學(xué)生提供良好的實(shí)踐環(huán)境，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)知識(shí)無法通過實(shí)踐獲得，因而使教學(xué)質(zhì)量大打折扣。

另外對(duì)系統(tǒng)破壞性很強(qiáng)的課程中，如計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)，其中操作系統(tǒng)安裝、分區(qū)、格式化這一部分操作，需要對(duì)硬盤底層的參數(shù)作出修改和變動(dòng)，如果操作不當(dāng)就會(huì)使電腦陷入癱瘓狀態(tài)，從而影響計(jì)算機(jī)的正常使用，為了保護(hù)機(jī)器的正常運(yùn)行，不影響到教學(xué)，我們?cè)跈C(jī)房一般都會(huì)安裝一個(gè)系統(tǒng)還原保護(hù)卡，但這也恰恰為我們的實(shí)驗(yàn)造成了阻礙。由于無法為學(xué)生提供一個(gè)真實(shí)的模擬練習(xí)環(huán)境，使學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手操作的時(shí)候往往力不從心。虛擬機(jī)的出現(xiàn)恰恰可以使以上的問題都迎刃而解。為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和其它的日常應(yīng)用提供了完美的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量得以很大的提高。本文介紹基于VMware構(gòu)建的虛擬實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。

1VMware介紹

虛擬機(jī)作為一個(gè)發(fā)展比較成熟的工具到現(xiàn)在出現(xiàn)了不同的版本，最常用的有以下三種：VMware公司的VMware Workstation，微軟的Microsoft Virtual PC和德國(guó) Innotek 公司開發(fā)，由Sun Microsystems出品的VirtualBox。VirtualBox是一款開源虛擬機(jī)軟件，是免費(fèi)的。VMware是收費(fèi)的，但是由于它的功能比較強(qiáng)大，便于使用，所以在市場(chǎng)上占有很大的一個(gè)份額。

在裝有操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上安裝VMware Workstation虛擬機(jī)軟件可以很方便的虛擬出若干臺(tái)計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)就如同真實(shí)的電腦，它們都各自擁有自己的中央處理器、內(nèi)存、硬盤、CDROM、網(wǎng)卡等“硬件”設(shè)備。不僅可以在它們的上面安裝Windows、DOS、Linux這樣的操作系統(tǒng)，除此之外還可以把這些虛擬的電腦通過虛擬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組建一個(gè)虛擬局域網(wǎng)絡(luò)。其架構(gòu)如圖1所示。

圖1虛擬機(jī)架構(gòu)圖

VMware 虛擬機(jī)的優(yōu)勢(shì)：

1)兼容性：虛擬機(jī)兼容所有的x86電腦，其本身通過硬件能夠模擬出一臺(tái)電腦所應(yīng)該擁有的板卡功能，使其可以正常安裝系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

2)隔離：虛擬機(jī)與虛擬機(jī)之間就如同單獨(dú)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)一樣，相互之間互不干擾。一旦其中一個(gè)系統(tǒng)崩潰，其他的系統(tǒng)還可以正常運(yùn)行。同時(shí)虛擬機(jī)不會(huì)破壞自身的硬件，使其可以安全的做一些破壞性比較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，如分區(qū)、格式化、病毒實(shí)驗(yàn)等。

3)封裝：虛擬機(jī)把所有的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件及模擬的硬件資源整合到一個(gè)文件里，可以非常方便的移動(dòng)、備份到其它存儲(chǔ)介質(zhì)中，一旦當(dāng)前運(yùn)行的虛擬機(jī)被破壞，可以通過備份的文件進(jìn)行恢復(fù)。

4)獨(dú)立于硬件：虛擬機(jī)模擬的硬件置于自身的硬件之外，所模擬的不同虛擬機(jī)可以適應(yīng)不同的系統(tǒng)如Unix、WinXP、Win7等，并可以移植到任何x86電腦上運(yùn)行而不出錯(cuò)。

2VMware虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用

2.1分區(qū)、格式化

對(duì)于情景環(huán)境要求比較強(qiáng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，除了老師在課上的理論和演示操作外，最重要的是學(xué)生需要?jiǎng)邮植僮鞑拍馨堰@些知識(shí)變?yōu)樽约旱?。?jì)算機(jī)分區(qū)、格式化作為微機(jī)安裝與維護(hù)實(shí)驗(yàn)課程中的內(nèi)容是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它決定著操作系統(tǒng)的安裝是否能夠成功。為了不破壞電腦的系統(tǒng)軟件環(huán)境，使用VMware來給學(xué)生提供一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，主要步驟如下：

首先準(zhǔn)備好一個(gè)能夠啟動(dòng)系統(tǒng)并帶有分區(qū)格式化的ISO文件，之后在虛擬機(jī)的BIOS中把系統(tǒng)的啟動(dòng)順序改為從光盤啟動(dòng)。點(diǎn)擊虛擬機(jī)，再點(diǎn)擊電源，之后再單擊設(shè)置按鈕，將會(huì)出現(xiàn)“虛擬機(jī)設(shè)置”選項(xiàng)，選擇“CD- ROM”“用ISO鏡像”，也可以找到一個(gè)系統(tǒng)安裝光盤，再打開虛擬機(jī)，進(jìn)入到光盤引導(dǎo)的系統(tǒng)中，在DOS命令提示符下輸入“Fdisk”，進(jìn)入到分區(qū)菜單，按照先建立主分區(qū)并激活再建立擴(kuò)展分區(qū)和邏輯DOS分區(qū)的步驟，依次建立好規(guī)劃的分區(qū)。當(dāng)分區(qū)建好之后再啟動(dòng)虛擬機(jī)就可以使用Format進(jìn)行分區(qū)的格式化操作了。

2.2操作系統(tǒng)的安裝

VMware可以安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，如：WinXP、Win8、Winsever2003、Linux等。每臺(tái)機(jī)器可以運(yùn)行單獨(dú)的操作系統(tǒng)而互不干擾。VMware虛擬機(jī)軟件一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要重新啟動(dòng)機(jī)器，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候避免了重復(fù)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)浪費(fèi)時(shí)間的操作，非常方便，同時(shí)虛擬機(jī)系統(tǒng)和物理機(jī)的系統(tǒng)可以隔離，運(yùn)行起來很安全。

在硬盤分區(qū)和格式化都進(jìn)行完畢以后，接下來就可以安裝系統(tǒng)了。

點(diǎn)擊“VMware”程序，打開VMware窗口，創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)，同時(shí)修改虛擬系統(tǒng)的硬盤容量、內(nèi)存參數(shù)使其適合要安裝的系統(tǒng)，之后再按照提示進(jìn)行下一步的操作即可。

創(chuàng)建完虛擬機(jī)后，點(diǎn)擊“編輯該虛擬機(jī)”，選擇“CD-ROM”，并選擇“使用ISO鏡像”，選擇準(zhǔn)備好的ISO鏡像文件，單擊確定。再次啟動(dòng)虛擬機(jī)，要確保BIOS中是從光盤啟動(dòng)系統(tǒng)，接下來就可以按照真實(shí)安裝操作系統(tǒng)的步驟進(jìn)行系統(tǒng)的安裝了。如果沒有現(xiàn)成的鏡像文件系統(tǒng)，可以通過系統(tǒng)安裝光盤進(jìn)行系統(tǒng)的真實(shí)安裝。

2.3網(wǎng)絡(luò)組建

VMware在一臺(tái)電腦中可以方便的虛擬出多套網(wǎng)絡(luò)硬件，學(xué)生通過一臺(tái)電腦就可以方便的完成網(wǎng)絡(luò)的組建任務(wù)。每個(gè)學(xué)生在組網(wǎng)之前要搞清楚組建網(wǎng)絡(luò)的用途，然后根據(jù)不同的用途選擇不同的模式，如果組建的網(wǎng)絡(luò)屬于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，方便網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其它機(jī)器的訪問，就可以選擇橋接模式。如果組建的網(wǎng)絡(luò)想通過宿主機(jī)來訪問外網(wǎng)，就可以選擇NAT模式。如果組建的網(wǎng)絡(luò)僅限于同一個(gè)宿主機(jī)內(nèi)的多個(gè)虛擬系統(tǒng)相互訪問，就可以選擇host-only模式。

由于橋接模式比較適合用于組建小型局域網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)，以Linux系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)為例來介紹主要設(shè)置步驟：

啟動(dòng)VMware程序，在Linux中，網(wǎng)絡(luò)連接選擇“橋接”并選擇適合的網(wǎng)卡作為橋接對(duì)象。之后按照提示確定并保存設(shè)置。

為了使Linux和Windows進(jìn)行通信,需要對(duì)其進(jìn)行如下設(shè)置：

在Windows中，打開控制面板、網(wǎng)絡(luò)連接，本地連接中打開IP地址設(shè)置對(duì)話框，對(duì)TCP/IP協(xié)議中的IP地址、子網(wǎng)掩碼和DNS分別設(shè)置。

在Linux中可以通過命令行的方式進(jìn)行IP地址、子網(wǎng)掩碼及DNS的設(shè)置，特別注意的是他們的IP地址要在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，否則如果沒有路由就沒有辦法通信。

2.4教學(xué)環(huán)境的演示

在教學(xué)過程中，如操作系統(tǒng)完整的安裝步驟如果用真實(shí)的環(huán)境演示，則面臨著電腦屏幕無法通過傳屏軟件廣播，學(xué)生無法看到演示操作，此時(shí)可以借助于虛擬機(jī)來完整的演示整個(gè)過程，使學(xué)生能夠更加形象，直觀的看到教師操作的每一個(gè)步驟,以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，提高學(xué)習(xí)效率。

2.5應(yīng)用軟件安裝及程序測(cè)試

日常應(yīng)用軟件安裝：操作系統(tǒng)安裝完畢以后，要進(jìn)行常用軟件的安裝，如安裝辦公軟件、解壓縮軟件、看圖軟件、音樂、視頻及殺毒軟件等，作為新手，對(duì)軟件的安裝過程可能比較陌生，不知道具體安裝方法，或者擔(dān)心裝不好軟件會(huì)破壞系統(tǒng)。這時(shí)完全可以在虛擬機(jī)上進(jìn)行軟件安裝、測(cè)試的實(shí)驗(yàn)。就算在安裝過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤也不會(huì)影響計(jì)算機(jī)的正常使用。

系統(tǒng)刻錄光盤測(cè)試：為了安裝系統(tǒng)需要在網(wǎng)上下載它的鏡像安裝文件。但是對(duì)于安裝包是否可以正常使用并不清楚，如果一旦刻成了光盤，不能用將會(huì)費(fèi)時(shí)又費(fèi)力?？梢酝ㄟ^虛擬機(jī)來測(cè)試鏡像文件的完整及可用性非常方便。

病毒、木馬程序的測(cè)試：在做一些關(guān)于網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，需要下載一些病毒或者木馬軟件。為了防止對(duì)物理機(jī)的損壞可以借助虛擬機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣既可避免損壞真實(shí)的電腦也可以學(xué)到一些病毒程序運(yùn)行的機(jī)制及相關(guān)原理，讓學(xué)生可以更好、有效的避免病毒的侵襲，做好計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)工作。

3結(jié)論

總之，借助于虛擬機(jī)的優(yōu)勢(shì)并將其應(yīng)用在日常教學(xué)或者日常的基本應(yīng)用中，能給我們的學(xué)習(xí)帶來極大的方便。通過它的高仿真環(huán)境有效提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，提高了學(xué)習(xí)效果，還緩解了資金及硬件設(shè)備不足給教學(xué)帶來阻礙的問題。最后需要注意的是，由于虛擬機(jī)對(duì)其電腦硬件的要求比較高，為了使其能夠流暢運(yùn)行目前的主流操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件還需要提高其自身硬件的配置。

參考文獻(xiàn)：

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Application of VMware in the computer experiment teaching

BAI Sheng，BAO Feng

(NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318,China)

Abstract:The computer teaching is a very practical course, but the computer software and hardware resource constraints on practical teaching in the teaching process.According to the characteristics of virtual machine,in the computer teaching,it can provide real simulation environment for students, can effectively improve the cognitive ability and practical ability,lay a good foundation for improving the quality of experiment teaching.

Keywords:VMware; Virtual machine; Experiment teaching; Simulation

中圖分類號(hào)：TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-9383(2016)01-0014-04

作者簡(jiǎn)介:白晟(1977-)，男，湖北人，講師,研究方向：計(jì)算機(jī)信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù).

收稿日期：2016-02-21

包鋒(1965-)，男，山東人，碩士，教授,研究方向：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫.