虛擬機在軟硬件教學中可行性探索

摘?要：目前高職院校的專業(yè)實踐教學，主要包括軟件教學、硬件教學以及軟硬結(jié)合類教學三類，在教學實施中存在不同困難。虛擬機軟件可在任意一臺主機上運行，實現(xiàn)對多臺虛擬計算機的模擬操作，為解決上述問題提供了可行思路。本文基于Vmware和VirtualBox兩款虛擬機軟件，針對如何提升軟硬件課程教學效果進行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：虛擬機;VMware;教學條件

一、概述

虛擬機可以在任意一臺支持虛擬化技術(shù)的物理主機上運行，從而實現(xiàn)對多臺虛擬計算機的模擬操作。理論上，虛擬機只需要實體計算機部分磁盤和內(nèi)存容量，就可以實現(xiàn)其所有功能[1]。目前比較主流的虛擬機軟件，包括VMware軟件和VirtualBox軟件兩款[2]。

基于主機模型的虛擬機VMware Workstation于1999年發(fā)布，可運行多個操作系統(tǒng)，既相互獨立運行，也可根據(jù)需要共享文件、應用和網(wǎng)絡(luò)資源等。?Oracle VM VirtualBox由德國innotek公司開發(fā)，于2010年被Oracle公司收購并最終改名。兩款軟件實現(xiàn)功能基本類似，但相比之下，VirtualBox具有安裝文件下載方便、占用空間小、支持操作系統(tǒng)類型更新較快、免費開源的優(yōu)勢，但在遷移性和穩(wěn)定性方面不如前者。

二、軟件教學中作用發(fā)揮

軟件教學中主要包括三種：操作系統(tǒng)安裝、網(wǎng)絡(luò)服務搭建和專用軟件學習。

（一）操作系統(tǒng)安裝

在操作系統(tǒng)教學中，尤其是計算機專業(yè)學生，Linux操作系統(tǒng)學習是重難點。但在具體實施過程中，教學條件往往不夠便利：一方面除該課程外，實驗室還一般要承擔其他課程的授課任務。另一方面難以保證1人對多臺主機的客觀需求。虛擬機支持多種操作系統(tǒng)同時運行，可以實現(xiàn)不同操作系統(tǒng)之間的訪問測試。不僅如此，虛擬機軟件還可以對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行了虛擬，包括主機（host-only）模式、NAT模式、橋接模式等，可以根據(jù)需求配置來實現(xiàn)主機與主機、主機與虛擬機、虛擬機與虛擬機之間的網(wǎng)絡(luò)通信。虛擬機的這些特性可以有效彌補教學條件受限的問題。

（二）網(wǎng)絡(luò)服務學習

在網(wǎng)絡(luò)服務搭建中，主要包含WWW、DHCP、DNS、FTP、VPN等服務。在教學過程中，服務搭建流程、參數(shù)設(shè)置改變，服務與服務之間的連貫性（如WWW服務往往與DNS服務緊密聯(lián)系）是重點，而虛擬機軟件可以有效的解決上述問題。

VMware軟件的虛擬機快照功能和VirtualBox的生成備份功能，與主機備份還原功能相類似，可在數(shù)秒內(nèi)恢復虛擬機狀態(tài)，基于此可設(shè)置服務不同參數(shù)，實現(xiàn)對比學習。但兩款軟件稍有區(qū)別，前者恢復快照時，可以連同硬件參數(shù)（包括硬盤數(shù)量，網(wǎng)卡模式等參數(shù)）一同恢復至拍攝快照時的狀態(tài)，而后者生成的備份，則只是將虛擬機的軟件部分恢復，硬件參數(shù)與當前狀態(tài)保持一致（如網(wǎng)卡模式），因此可能造成部分狀態(tài)丟失。從這個意義上講，VMware軟件保持狀態(tài)的能力要比VirtualBox軟件強大。

（三）專用軟件學習

在學習專用軟件時，一方面需要掌握安裝方法，可以在不同安裝階段拍攝快照，如需要SQL支持的軟件，可以先安裝成功數(shù)據(jù)庫軟件，拍攝快照后再安裝相應軟件，既可以滿足反復安裝的需求，又可以大大減少無關(guān)軟件耗費時間。

對于軟件安裝復雜或者用戶端不便于學習安裝過程的，可以采取專業(yè)人士一次安裝成功，依托虛擬機的遷移功能來實現(xiàn)多人操作配置需求。對于真實物理主機而言，每個虛擬機只是一個文件，因此可以方便的遷移到其他主機上使用。但兩款軟件稍有不同。VMware軟件在遷移時，可采用完全克隆功能，只需將對應文件復制到對應主機上，所有快照已按邏輯順序排列。而VirtualBox軟件采取生成備份的功能，在遷移時只能將某個硬盤文件進行，需要將其掛載到某個虛擬機中才可使用。因此，后者只是復制某一個快照。依托虛擬機的遷移功能，只需在一個虛擬機中成功安裝軟件，就能保證多人可以操作該專業(yè)軟件，且環(huán)境完全相同。

三、硬件教學中作用發(fā)揮

在軟硬結(jié)合類課程教學中，虛擬機軟件的優(yōu)勢是顯而易見的。虛擬機本身可以實現(xiàn)軟件教學，同時提供包括CPU內(nèi)核、網(wǎng)卡、USB設(shè)備等硬件支持，因此可以提供有效的學習、訓練和測試平臺。但是在硬件教學中，虛擬機軟件同樣具有廣闊應用前景。

硬件教學中，硬件設(shè)備往往出于保密等特殊要求，接口協(xié)議并不統(tǒng)一，導致教學中硬件設(shè)備數(shù)量與教學培訓數(shù)量矛盾突出，設(shè)備參數(shù)設(shè)置錯誤后無法及時排查造成課程進度受阻。虛擬機軟件的硬件兼容和快照功能可以較好的解決上述矛盾：一方面虛擬機支持USB外設(shè)識別，可以依托接口轉(zhuǎn)換器，將各類接口統(tǒng)一成USB接口，從而實現(xiàn)虛擬機與硬件設(shè)備的連通，另一方面虛擬機快照可以快速恢復相應參數(shù)狀態(tài)，實現(xiàn)故障的順利排除。

四、結(jié)束語

本文基于VMware和VirtualBox兩種主流虛擬機軟件，針對軟件、硬件和軟硬結(jié)合類三種教學，分別提出了不同使用策略來提升該類實踐課程教學效果。

參考文獻：

[1] 九天科技.非常實用 零基礎(chǔ)學黑客攻防從新手到高手 圖解視頻版 第2版：中國鐵道出版社，2016.07：第25頁

[2] 唐彧，王淵.計算機實訓教學構(gòu)想及虛擬機技術(shù)的運用研究[J]：電腦知識與技術(shù)，2016：12（11）：132-133

作者簡介：譚志浩（1992-），男，碩士，最近研究方向：信息化教學、操作系統(tǒng)應用、網(wǎng)絡(luò)服務與管理。