虛擬機(jī)VMware在Linux操作系統(tǒng)管理教學(xué)中的運(yùn)用

張松林 高建 李樹波

摘? 要：Linux操作系統(tǒng)管理是高等職業(yè)院校計(jì)算機(jī)系學(xué)生必修的一門專業(yè)課程，本文首先介紹了當(dāng)前Linux系統(tǒng)教學(xué)面臨的主要問題，簡(jiǎn)單介紹了虛擬機(jī)VMware的安裝及其在Linux教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合Linux教學(xué)實(shí)踐探討了虛擬機(jī)VMware在Linux系統(tǒng)教學(xué)中的運(yùn)用，旨在提高高職院校Linux系統(tǒng)教學(xué)實(shí)效。

關(guān)鍵詞：虛擬機(jī);VMware;Linux

中圖分類號(hào)：TP316.81? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）24-0123-03

Abstract：Linux operating system management is a required professional course for students of computer department in higher vocational colleges. Firstly，this paper introduces the main problems faced by current Linux system teaching，briefly introduces the installation of virtual machine VMware and its application advantages in Linux teaching，and then discusses the application of virtual machine VMware in Linux system teaching combined with Linux teaching practice，The purpose is to improve the teaching effect of Linux system in higher vocational colleges.

Keywords：virtual machine;VMware;Linux

0? 引? 言

操作系統(tǒng)是用戶操控計(jì)算機(jī)不可缺少的軟件，其主要作用是為用戶提供更加友好的計(jì)算機(jī)使用環(huán)境。現(xiàn)階段，大部分計(jì)算機(jī)安裝的操作系統(tǒng)是Windows系列，但正版Windows操作系統(tǒng)成本較高，而Linux操作系統(tǒng)免費(fèi)開源，性能優(yōu)良，安全性高，是Windows操作系統(tǒng)的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，在各行各業(yè)擁有越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。因此，有很多高職院校計(jì)算機(jī)專業(yè)都設(shè)置Linux系統(tǒng)相關(guān)課程，但是Linux系統(tǒng)在個(gè)人計(jì)算機(jī)方面的應(yīng)用并不多，學(xué)校計(jì)算機(jī)很少安裝Linux系統(tǒng)，這就給Linux系統(tǒng)教學(xué)帶來(lái)一定的困難，如何為學(xué)生提供更好的Linux系統(tǒng)教學(xué)環(huán)境成為L(zhǎng)inux課程教學(xué)成敗的關(guān)鍵問題，虛擬機(jī)VMware的出現(xiàn)和應(yīng)用為解決這一問題提供了更多的選擇。

1? Linux教學(xué)的現(xiàn)狀及其原因

Linux教學(xué)課程的開設(shè)目標(biāo)是對(duì)課堂理論、實(shí)際訓(xùn)練與企業(yè)中所應(yīng)用到的技術(shù)進(jìn)行綜合性的教學(xué)訓(xùn)練，整合課程內(nèi)容與實(shí)際工作流程，以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)、工作能力。該課程重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)構(gòu)建Linux網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、對(duì)該操作系統(tǒng)的進(jìn)行基本管理和應(yīng)用、服務(wù)器的配置和應(yīng)用，因此可以看出該課程十分注重學(xué)生在實(shí)踐中分析問題、創(chuàng)新解決問題的基本能力，但這些能力的培養(yǎng)往往在傳統(tǒng)的教學(xué)體系中難以達(dá)到理想的效果[1]。以下三點(diǎn)是經(jīng)過分析所得到的原因。

（1）Linux機(jī)房一般由高校機(jī)房管理員統(tǒng)一安裝，為防止機(jī)房?jī)?nèi)的計(jì)算機(jī)被學(xué)生感染病毒，或防止由于學(xué)生的不當(dāng)行為造成系統(tǒng)的損壞，相關(guān)人員通過安裝硬盤保護(hù)卡來(lái)實(shí)施計(jì)算機(jī)系統(tǒng)保護(hù)措施，往往不安裝光驅(qū)，因此造成了學(xué)生無(wú)法進(jìn)一步深入探究該系統(tǒng)安裝過程中的問題，同時(shí)由于缺乏相關(guān)的系統(tǒng)管理實(shí)訓(xùn)，造成了學(xué)生知識(shí)與實(shí)踐能力的脫節(jié)。

（2）學(xué)生的上機(jī)任務(wù)一般在安裝好系統(tǒng)的機(jī)房中進(jìn)行，因此學(xué)生就不能完成磁盤管理等相關(guān)的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，例如在一個(gè)基本的磁盤管理實(shí)訓(xùn)任務(wù)中，如果學(xué)生格式化硬盤或者對(duì)其進(jìn)行分區(qū)的操作，會(huì)對(duì)原來(lái)的系統(tǒng)造成影響，例如導(dǎo)致數(shù)據(jù)的誤刪等。同時(shí)，動(dòng)態(tài)磁盤管理實(shí)訓(xùn)任務(wù)也由于機(jī)房中計(jì)算機(jī)的硬盤數(shù)與企業(yè)實(shí)際的硬盤數(shù)相差較大，因此無(wú)法進(jìn)行符合實(shí)際的磁盤陣列實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

（3）由于機(jī)房的條件限制，學(xué)生一次只能對(duì)一個(gè)操作系統(tǒng)進(jìn)行操作。因此學(xué)生在配置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器時(shí)，由于缺乏網(wǎng)絡(luò)條件的支撐，導(dǎo)致無(wú)法與Windows客戶端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)通信，也不可能同時(shí)運(yùn)行兩臺(tái)以上的Linux服務(wù)器和客戶端，學(xué)生無(wú)法及時(shí)觀察實(shí)訓(xùn)的成果，這些問題不僅影響教師的教學(xué)，而且影響學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作效果。

以上分析的這些問題使得學(xué)生無(wú)法真正了解與掌握企業(yè)中實(shí)際運(yùn)用到的相關(guān)技能，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬機(jī)技術(shù)的誕生很好地解決了上述種種問題。

2? VMware的介紹及安裝

VMware是用來(lái)在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上對(duì)一臺(tái)或多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬的軟件。每個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)都有一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)功能，可以執(zhí)行各種任務(wù)，具有訪問網(wǎng)絡(luò)資源、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等功能。因此，所模擬出的系統(tǒng)是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該軟件還可以虛擬化網(wǎng)絡(luò)通信方式，即利用虛擬機(jī)的橋接（Bridge）方式，將主機(jī)的交換機(jī)和虛擬機(jī)連接起來(lái)，使主機(jī)與多臺(tái)虛擬機(jī)進(jìn)行通信。因此，通過這款軟件便可以用一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)小型的局域網(wǎng)環(huán)境，主機(jī)是測(cè)試機(jī)的客戶端，而虛擬機(jī)是配置服務(wù)器。這樣，物理機(jī)可以替代多臺(tái)計(jì)算機(jī)作為操作的對(duì)象，不僅減少了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的資金預(yù)算，而且為L(zhǎng)inux操作系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)提供了更好的實(shí)驗(yàn)條件。利用虛擬機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)安裝實(shí)訓(xùn)的步驟如下：首先，將CentOS 7.2的安裝光盤制作成ISO文件，這樣是為了學(xué)生在系統(tǒng)安裝過程中不需要通過光盤進(jìn)行安裝。其次，啟動(dòng)虛擬機(jī)，單擊“新建虛擬機(jī)”，選擇“CentOS 64位”，并選擇適當(dāng)?shù)奶摂M處理器、內(nèi)存分配、虛擬硬盤等。并注意選擇使用ISO文件安裝系統(tǒng)，點(diǎn)擊“編輯虛擬機(jī)設(shè)置”，點(diǎn)擊“硬件”選項(xiàng)卡上的“CD-ROM1（IDE1：0）”，選中右側(cè)的“使用ISO映像”，點(diǎn)擊“瀏覽”，選擇ISO文件并確認(rèn)。這就用ISO文件替代了傳統(tǒng)的光驅(qū)安裝，更加方便[2]。然后便可以等待系統(tǒng)安裝完成，已安裝的系統(tǒng)以文件的格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)Windows系統(tǒng)中。

3? 虛擬機(jī)VMware在Linux系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1? 利用虛擬機(jī)的快照功能恢復(fù)系統(tǒng)

在實(shí)訓(xùn)的過程中，所做的很多實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)而言都是非常危險(xiǎn)的，如基本磁盤管理、動(dòng)態(tài)磁盤管理、系統(tǒng)密碼更新、系統(tǒng)引導(dǎo)程序等，如果發(fā)生錯(cuò)誤將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障。因此，快照和恢復(fù)功能可以解決因故障導(dǎo)致的問題。如果虛擬系統(tǒng)被禁用或掛起，則可以執(zhí)行映像功能。此功能將保持映像時(shí)虛擬機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)，而不是繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)的操作。如果學(xué)生由于操作錯(cuò)誤而希望恢復(fù)到快照時(shí)的狀態(tài)，可以進(jìn)行還原的操作，將系統(tǒng)恢復(fù)到其原始狀態(tài)。

3.2? 文件管理、磁盤管理和網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)驗(yàn)

虛擬機(jī)的優(yōu)越性還在于它也可以用作虛擬設(shè)備，例如在動(dòng)態(tài)磁盤管理的實(shí)訓(xùn)操作中，學(xué)生需要更多的磁盤來(lái)完成RAID0、RAID1和RAID5實(shí)驗(yàn)，在這種情況下，便可以利用虛擬機(jī)特有的虛擬設(shè)備功能。在系統(tǒng)中添加更多的虛擬磁盤來(lái)完成磁盤現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)原有的數(shù)據(jù)造成任何損壞，也可以完成虛擬磁盤的格式化并嘗試管理權(quán)限的實(shí)訓(xùn)操作，同時(shí)這種方式也能避免對(duì)物理機(jī)系統(tǒng)的影響。在網(wǎng)絡(luò)代理的相關(guān)實(shí)訓(xùn)操作中，由于學(xué)生在使用計(jì)算機(jī)的時(shí)候必須依賴于多個(gè)網(wǎng)卡的硬件支持，在利用虛擬機(jī)完成實(shí)訓(xùn)操作的過程中，當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，會(huì)向系統(tǒng)中添加更多的虛擬網(wǎng)卡以充當(dāng)不同網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，并為每個(gè)網(wǎng)卡配置相應(yīng)的IP地址以創(chuàng)建一個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)，以更好地完成實(shí)驗(yàn)。

3.3? 服務(wù)器實(shí)驗(yàn)

DHCP、DNS類似的服務(wù)實(shí)訓(xùn)操作依賴于較多的用戶，因此每臺(tái)服務(wù)器需要一個(gè)客戶端，配置完成后需要利用客戶端來(lái)驗(yàn)證操作是否完成，利用安裝了這款軟件的任何一臺(tái)機(jī)器都可以同時(shí)模擬Linux服務(wù)器和客戶端，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的搭建完成后都可以完成自動(dòng)測(cè)試。當(dāng)需要在不同的系統(tǒng)布置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時(shí)，例如Linux、Windows與DHCP Relay這三個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中。我們需要有兩個(gè)用于DHCP服務(wù)器的虛擬網(wǎng)卡：eth0和eth1，并且使得DHCP服務(wù)器網(wǎng)卡連接eth0網(wǎng)絡(luò)，Windows客戶端網(wǎng)卡連接eth1網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)置服務(wù)器的DHCP超級(jí)作用域與DHCP Relay，獲得Windows客戶端的IP地址，進(jìn)而完成了該實(shí)訓(xùn)操作。

4? Linux系統(tǒng)教學(xué)中的VMware應(yīng)用

4.1? 學(xué)生安裝Linux操作系統(tǒng)

相異于Windows系統(tǒng)的安裝方式，Linux給用戶提供了兩套安裝方案，即圖形模式和文本模式，前一種方案與Windows系統(tǒng)的安裝類似，適合于普通用戶的快速安裝。但是在實(shí)際訓(xùn)練的過程中，為了讓學(xué)生更清楚地掌握該系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，可以讓學(xué)生利用第二種安裝方案自行安裝系統(tǒng)，安裝前必須使用CD-ROM模擬軟件，方法與之前相同，必須指定映像文件所在的位置，并替換光盤中的文件，設(shè)置完成后，在VMware窗口中點(diǎn)擊啟動(dòng)此虛擬機(jī)，便可以進(jìn)入系統(tǒng)的安裝界面，輸入文本“boot：”，然后按回車鍵進(jìn)入文本安裝界面，按照屏幕上的說明完成系統(tǒng)的安裝。

4.2? 學(xué)生在虛擬計(jì)算機(jī)上進(jìn)行Linux環(huán)境下的磁盤分區(qū)、格式化

對(duì)磁盤進(jìn)行分區(qū)是實(shí)際安裝系統(tǒng)的過程中需要解決的重點(diǎn)問題，同時(shí)也是學(xué)生最感興趣的問題。并且，由于Linux環(huán)境和Windows環(huán)境下硬盤驅(qū)動(dòng)器及其邏輯部分的表示方式不同，所以對(duì)磁盤進(jìn)行分區(qū)的方式也不同。第一種方法是在“選擇分區(qū)模式”對(duì)話框出現(xiàn)時(shí)選擇文本模式或者選擇圖形模式來(lái)對(duì)磁盤進(jìn)行分區(qū)。設(shè)置文件系統(tǒng)格式和磁盤分區(qū)的大小之后，可以通過命令行將磁盤格式化。第二種方法是運(yùn)行fdisk命令，通過選擇不同的參數(shù)，可以刪除原始磁盤分區(qū)、重新進(jìn)行磁盤分區(qū)和查看磁盤分區(qū)[3]。

4.3? 設(shè)置引導(dǎo)裝載器GRUB

所謂GRUB，即為在多個(gè)并存的系統(tǒng)中進(jìn)行引導(dǎo)，設(shè)置啟動(dòng)不同的系統(tǒng)，例如在Linux操作系統(tǒng)中可以設(shè)置默認(rèn)的Linux啟動(dòng)模式（Linux提供兩個(gè)用戶界面：窗口和命令），安裝Linux系統(tǒng)后，默認(rèn)的啟動(dòng)模式是窗口模式。為了學(xué)習(xí)如何在實(shí)際命令模式下使用常規(guī)命令，認(rèn)識(shí)引導(dǎo)裝載器存在的意義，可以指導(dǎo)學(xué)生修改引導(dǎo)裝載器的配置文件，并將默認(rèn)的啟動(dòng)模式設(shè)置為命令模式。要完成此設(shè)置，可以使用以下方法：運(yùn)行Linux虛擬計(jì)算機(jī)，在窗口模式下找到/boot/grub/grub.conf文件并編輯其內(nèi)容，特別是修改默認(rèn)項(xiàng)和標(biāo)題項(xiàng)。更改后保存文件，重新啟動(dòng)虛擬機(jī)，系統(tǒng)啟動(dòng)后返回命令模式，這樣可以消除窗口模式，并在實(shí)際命令模式下執(zhí)行命令指令，使學(xué)生完成相關(guān)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

通過上述的實(shí)際訓(xùn)練，可以引導(dǎo)學(xué)生修改/boot/grub/ grub.conf文件中的默認(rèn)條目和標(biāo)題條目，改變Linux中默認(rèn)的引導(dǎo)加載程序?qū)崿F(xiàn)模式，在安裝了雙系統(tǒng)的情況下，還可以更改文件中項(xiàng)目的默認(rèn)值項(xiàng)和標(biāo)題項(xiàng)，以便在計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)了解在雙系統(tǒng)之間的選擇。此外，在VMware的環(huán)境中運(yùn)行虛擬Linux系統(tǒng)環(huán)境的時(shí)候，通過相關(guān)的按鍵組合進(jìn)入全屏模式，此時(shí)用戶將完全脫離Windows界面環(huán)境，并進(jìn)入到干凈的Linux操作系統(tǒng)環(huán)境中完成相關(guān)的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

4.4? 通過應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量

目前，本校正處于示范校驗(yàn)收的關(guān)鍵時(shí)期，通過“雙高”建設(shè)，為我院教學(xué)的軟硬件建設(shè)提供了極大的支持，教學(xué)條件煥然一新。機(jī)房電腦配置基本都滿足了VMware的軟件安裝，這為虛擬化仿真教學(xué)提供了有力的支持和必需的前提條件。所以在學(xué)研有效課堂建設(shè)如火如荼之際，筆者針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)適合的課程進(jìn)行再次整合和調(diào)整。結(jié)合工作崗位的需求，利用虛擬機(jī)環(huán)境模擬了各種現(xiàn)實(shí)的工作崗位場(chǎng)景。學(xué)生在虛擬機(jī)環(huán)境中基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)真實(shí)工作崗位所需能力的訓(xùn)練，達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)的要求。從而減輕了學(xué)校的實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的壓力，也減少了學(xué)生所面對(duì)的工作崗位的壓力。

5? 結(jié)? 論

在教學(xué)實(shí)踐中，教師運(yùn)用虛擬機(jī)VMware開展Linux系統(tǒng)教學(xué)時(shí)要結(jié)合高職院校學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的Linux系統(tǒng)實(shí)踐操作能力，借助虛擬機(jī)VMware克服傳統(tǒng)Linux系統(tǒng)教學(xué)存在的弊端，模擬企業(yè)真實(shí)情況，幫助學(xué)生開展更多的實(shí)踐操作，從而提高他們的Linux系統(tǒng)操作能力。

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作者簡(jiǎn)介：張松林（1976.07-），男，漢族，遼寧盤錦人，副教授，網(wǎng)絡(luò)工程師，本科，主要研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。