虛擬機技術在職高計算機實踐中的探討和應用

陳 莉 上虞市職業教育中心

虛擬機技術在職高計算機實踐中的探討和應用

陳 莉 上虞市職業教育中心

本文分析了職高計算機專業的教學、實驗現狀，闡述了虛擬機技術、虛擬機軟件的概念和特點，并探討了在計算機教學和實驗環節中如何引入虛擬機來解決問題，對于從事這一領域教學的教師具有較強的參考價值。

VMware Workstation；虛擬機技術；計算機實踐教學

一.目前職校計算機專業機房的現狀與問題分析

首先，專業課程的設置與計算機設備之間的矛盾，使現有的專業設備無法滿足實踐教學的需要。如《軟件工具》中某些系統維護實驗，如硬盤分區、格式化等破壞性實驗，因為機房的計算機都安裝有保護系統，達不到教學效果。《局域網組建》這門課程中涉及很多計算機網絡實驗，如局域網的組建、網絡配置與管理、Telnet、FTP、IIS等各種網絡服務的配置、遠程訪問和路由的設置等，這類實驗需要用到多臺計算機和多種設備，而現有的教學條件和設備有限，導致學生學完課程卻無法解決實際問題。

其次，目前機房所使用的軟件數量多、版本多、來源復雜，大多都是從網絡上下載來的共享版、免費版軟件，它們本身存在著一定的安全隱患，帶有不良插件甚至病毒,對我們的計算機系統構成了很大的威脅。

面對上述問題,我在實踐中，首先仍然是加強常規的計算機安全維護,在此前提下,利用虛擬機軟件,從根本上解決了眾多的安全威脅問題，同時對于《計算機網絡》、《計算機操作系統》、《常用工具軟件》等課程,它既是老師的好幫手,也能滿足學生專業課程的實踐要求。

二.虛擬機技術及虛擬機軟件簡介

虛擬機的實現技術主要有兩種：一種是純軟件方式的虛擬機；另一種是硬件輔助方式的虛擬機。前者是當前主流的虛擬機技術，具有成熟的應用，后者是今后的發展方向，本文內容運用前者。虛擬機技術是指將一臺物理的計算機軟件環境分割為多個獨立分區，每個分區均可以按照需求模擬出一臺完整計算機的技術，模擬出來的計算機稱為虛擬機。虛擬機技術的實質是通過中間層次實現計算機資源的管理和再分配，實現資源利用的最大化，虛擬化分區帶來的最大好處是使同一物理平臺能夠同時運行多個同類或不同類型的操作系統，以分別作為不同業務和應用的支撐平臺。

目前流行的虛擬機軟件有Virtual Pc和VMware兩款，它們都能在Windows系統上虛擬出多臺計算機，用于安裝各種版本操作系統，如Windows系列、PS/2等。兩款軟件相比較，VMware支持Linux操作系統，而VirtualPc 2004以后版本不支持；VMware客戶操作系統直接運行在X86保護模式下，虛擬機運行的環境逼真、性能出色。實際應用中具體采用哪一款虛擬機軟件，取決于個人愛好、虛擬機能運行的平臺和需要安裝的操作系統，建議使用VMware的虛擬機軟件。

三.虛擬機在計算機實踐中的應用特點

(1)虛擬機仿真度高。虛擬機是相對于物理上實際存在的計算機而言的,是具有真實計算機全部功能的虛擬計算機,包含BIOS、CPU、內存、硬盤、軟盤、顯卡、網卡等完整的硬件系統；在真實計算機上可以使用的資源,在同樣系統環境下的虛擬機中也可以使用。在虛擬機中,所有的虛擬硬件都是由虛擬機軟件利用某臺真實的計算機上的物理硬件虛擬出來的,使用方法與真實計算機一樣,且可以自行設置的條件更多。

(2)虛擬機可運行多個操作系統。由于直接使用了X86的保護模式,提供了對系統硬件的訪問能力,虛擬機在性能上有十分出色的表現。它可以在一臺X86微機上同時、并行地運行多個不同的操作系統,或者同一個操作系統的不同版本,包括Linux、W95/98/NT/2000/XP等。在虛擬機環境下，人們可以像對待標準的Windows應用程序那樣在多個操作系統之間來回切換，而不需要重新啟動機器。

(3) Vmware具有強大的網絡功能。可將多個虛擬機連接在一起，組建一個局域網，這個網絡的行為與真實的網絡完全一致，而且不用擔心損壞虛擬網卡和虛擬交換機。在正在運行的虛假系統之間，在虛擬系統與真實機之間，可以通過多種方式聯網，以滿足組網、配置、測試的需求。

(4)虛擬機安全可靠性強。虛擬機中，把操作系統安裝在主機硬盤中虛擬出來的一個特定文件中，并不需要對物理硬盤進行分區操作，虛擬機系統與主機系統有良好的隔離性，在虛擬機上進行的操作對主機現有的硬盤分區和數據都不會造成任何破壞；具有硬件無關性，在主機系統上虛擬出的硬件都是相同的，可以簡單地在不同的主機之間復制后直接使用，不必考慮硬件差異，因此在實驗中對虛擬機系統造成的任何損壞不會涉及物理設備且可以得到快速修復；能夠設置和修改虛擬機系統的各種配置參數,如虛擬機名稱、內存容量、硬盤大小、外圍設備參數等。此外，虛擬機與真實機之間可以實現網絡的斷開，當虛擬機系統出現病毒入侵時，不會把病毒傳染其他的計算機，保護了真實機上的數據。

四.VMware虛擬機在實踐教學中的應用

由于VMware虛擬機具有以上特點和優勢，因此把它應用在計算機的實踐教學中：

1、虛擬機的安裝

（1)新建虛擬機。單擊“新建虛擬機”按鈕，啟動“新建虛擬機向導”，在此向導下，創建兩臺不同操作系統的虛擬機，按向導要求為虛擬機分配內存、創建硬盤及網絡連接等完成虛擬機創建。

(2)編輯虛擬機設置。單擊“編輯虛擬機設置”，為第一臺虛擬機添加以太網適配器，并連接在VMnet2虛擬交換機上。用同樣的方法為第二臺虛擬機添網卡，也連接到交換機VMnet2上。

(3)安裝操作系統。分別為虛擬機安裝不同的操作系統，安裝方法同普通計算機。

(4)分別為每臺虛機安裝虛機工具。在菜單中選擇“虛機”→“安裝虛機工具…”進行安裝，安裝完成后，實驗模板就準備好了。

實驗模板準備好后，教師將實驗模板保存在共享文件夾中，供教師演示和學生實驗使用。

2、虛擬機的教學實踐中的應用練習

(1)練習操作系統的安裝。可以讓學生每人在硬盤上建立自己的虛擬機，并練習安裝操作系統。

(2)文件的安裝刪除。讓學生建立自己的OS，安裝多個應用軟件或刪除，VMWare用HostOS的文件來模擬GuestOS的硬盤。所以這些操作不會對HostOS造成影響。

(3)系統維護實驗。若在一臺計算機上執行諸如磁盤分區、格式化、安裝操作系統、Ghost備份與恢復等系統維護實驗，將會破壞硬盤數據的完整性，這在公用計算機實驗室一般是不允許的。而我們完全可以在虛擬機中進行這類破壞性比較大的實驗，由于虛擬機對應的僅是真實主機上的一個文件，在虛擬機中進行的任何操作都不會破壞現有的硬盤分區和數據。如果不想在操作之后通過映像功能恢復系統，還可以針對目標虛擬機創建克隆，克隆出來的虛擬機可以隨意操作，不用擔心給被克隆的虛擬機帶來什么影響，完成操作之后直接刪除克隆的虛擬機即可。要創建克隆，在目標虛擬機的摘要頁面上，點擊“Clone this Virtual Machine”鏈接，打開克隆向導，按提示操作即可依據目標虛擬機克隆出一個新的虛擬機。

(4) 虛擬網絡應用實例。組網目標:一臺Web服務器通過一個防火墻連接到一個外部網絡。一臺管理員的計算機可以通過一個二級防火墻連接到Web服務器。組網要點:創建四臺虛擬機;使用Manage Virtual Networks為虛擬機的虛擬網絡適配器調整設置;在每一臺虛擬機中安裝適當的客戶操作系統和應用程序軟件,并進行適當的網絡設置。

(5)輔助教學

利用Vmware可以實現屏幕截圖和視頻捕捉功能。這樣可以方便地把虛擬機中的每一步操作錄制成視頻文件，便于學生課下進行學習、復習。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”中選擇視頻質量，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

虛擬機技術的出現，給計算機實踐教學提供了一種有效的輔助工具，它充分挖掘了現有設備的潛力，提高了現有系統的利用率，既緩解了當前實驗設備和場地不足的問題，又提高了實驗設備的安全性，降低了實驗室的管理難度，而且在不額外添加硬件設備的條件下，可以增加學生的實踐動手機會，加強學生的實踐技能。

綜上所述，用虛擬機搭建實驗平臺，是一種有益的嘗試，它能提高已有系統的利用率，增加原系統對各種操作環境的適應性。在較少的投入條件下，其實驗效果與物理機效果完全一致，使學生的操作更為真實可見，對提高教學質量有著積極的現實意義。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.068