計算機實驗室中運用虛擬機軟件及其要點分析

馮 榮

（集寧師范學院 計算機系，內蒙古 烏蘭察布 012000）

計算機實驗室中運用虛擬機軟件及其要點分析

馮 榮

（集寧師范學院 計算機系，內蒙古 烏蘭察布 012000）

信息技術飛速發展，人們的生活、工作與學習都離不開信息，伴隨著信息技術的發展，各種軟件應運而生，其更新速度越來越快，種類越來越多，如何在計算機實驗室管理好實驗室內的安裝的軟件，使其能夠為教學服務以及防止實驗室內計算機中病毒是計算機實驗室工作人員必須考究的問題，本文從這些實驗室軟件更新、維護以及當前實驗室存在的不足出發，對使用計算機虛擬軟件克服這些問題進行了闡述.

信息技術；計算機實驗室；虛擬機軟件

1 引言

當前，信息技術飛速發展，大部分的電子產品硬件設備不斷更新換代，使得應用軟件和系統軟件隨之發展而更新換代.軟件的版本在不斷的升級與更新的同時，給計算機后臺運行實驗室的工作人員帶來了諸多不便，首要的問題時計算機實驗室軟件更新的工作量問題.對于單臺計算機而言，對其進行更新工作量較小，一般2個小時左右完成，但是對于大多數實驗室而言，其計算機的數量就有很多，這樣增加了更新工作量.對于計算機實驗室的工作人員而言，就軟件更新這一項工作，就會比平時工作增加幾倍工作量，除此之外還有病毒維護，定期軟件清理等工作.

下面我們就以某大學信息工程管理系的計算機實驗室為例：其中軟件實驗室有200臺計算機，有3名實驗人員.按照常規的方法，軟件升級更新我們首先需要做一個升級的母盤，做這個母盤大約需要2.5個小時（軟件內容包括所有的系統信息和上課資料）然后我們將硬盤取下來采用盤對盤的映像方式.一般情況下每個人有兩塊硬盤，每復制一塊硬盤需要的時間是15～20分鐘，這樣把200臺計算機的系統進行升級更新大約需要12個小時，另外，在對軟件更新時，需要拆裝計算機硬件設備將系統文件進行拷貝，外加啟動這些計算機的時間需要1個多小時.對于大部分計算機實驗室而言，做完系統后基本上都需要加上硬盤還原卡，這樣還需要多花費1個多小時的時間去安裝硬盤還原卡.所以從總體算來，要想對200臺計算機的軟件進行全面的升級更新，在實驗室只有3名實驗員的情況下，大概需要花費兩個工作日的時間，并且在接下來對實驗室中的軟件的維護管理還是需要很多的人力資源，僅僅3個實驗人員根本無法完成系統的正常維護工作.

2 計算機實驗室管理的主要問題

2.1 教學任務重，機器老化嚴重，故障頻發

計算機是學校的硬件設施，而計算機實驗室的建設與維護需要大量的經費，由于經費有限，學校的計算機實驗室也寥寥可數.但是，全校學生的計算機公共課與專業課等教學任務或是學生需要上機的來自主完成的學習任務都是這幾個計算機實驗室來承擔的.因此，每臺計算機都是幾乎全天在運轉，使用時間非常長，在高利用率下的計算機會頻頻的發生故障.

2.2 計算機軟件更新換代問題

包括軟件和硬件在內的IT行業的更新換代的速度都很快.面向全校學生的計算機實驗室為了滿足不同專業的各種需求，常常會在計算機中安裝五花八門的軟件，為了讓學生接受最新的資訊、掌握最新的動態，計算機實驗室經常要安裝或者升級一些軟件.同時，為了幫助學生學習，也會安裝多個考試模擬系統或是操作系統，每個學期可能都會刪除、重裝或升級一些軟件.

2.3 木馬、病毒、惡意插件的困擾

計算機實驗室承擔著全校學生的計算機使用任務，使用率高，使用人數多，許多學生會使用包括U盤和移動硬盤在內的移動設備.在使用移動設備的過程中，稍不注意就會將病毒傳到計算機中.另一方面，高校的計算機實驗室大多是聯網的，學生在使用時會鏈接Internet，而現在的許多網站都存在木馬或惡意插件等損害計算機.而學校的計算機實驗室多數都設有局域網，這樣的情況下，病毒會通過局域網迅速的擴散開來，使實驗室中所有的計算機都受到感染，導致系統出現錯誤甚至造成癱瘓，為學校帶來巨大損失.

2.4 計算機品種繁多，配置存在差別

修建計算機實驗室需要大量的資金，通常學校采用分批購買計算機設備來緩和經濟上的困境.早年購買的計算機被使用了一段時間后，各項指標在逐漸下降的同時，比起新開發的計算機的配置要低端的多，較老的計算機硬件設備的使用壽命較短，已經到了老化期甚至到了淘汰期.而學校由于經費問題無法統一更換，只能逐漸的更換，造成了計算機實驗室中的設備的品牌不同、型號不同、配置也不同的現象.

2.5 刻意或非刻意的人為損壞

高校的學生計算機水平不同層次，他們使用計算機的主要目的是學習計算機方面的知識，但是在學習之余，有的學生會進行破壞，以便在同學之間顯示自己的技術水平，或者是有的人對計算機的認知水平較差任意刪除系統文件或者更改了系統配置，甚至會設置開機密碼等，造成其他同學無法正常使用計算機，甚至是無法正常運行計算機.有的同學在不知情的情況下下載或上傳有病毒的文件或木馬程序，或者是使用有病毒的移動設備（比如USB），導致單臺計算機中病毒，由于病毒隨網絡的傳遞性，導致整個計算機實驗室系統無法正常工作.

3 計算機實驗室應用虛擬機的優勢

高校計算機學實驗室集學校計算機科學實驗，教與學一體的網絡體系.由于高校計算機使用用戶的數量大，所以高校計算機房的硬件設備都以招標的形式采購.為了保證質量，其計算機硬件設備均為品牌設備.而且，機房內的設備不會經常搬動或者對其進行拆裝.然而由于計算機使用人數較多，上課的學生需要拷貝數據文件需要使用USB，或者教學原因需要安裝大型軟件，比如Mathlab，Visual-Studio等軟件.這就導致了實驗室內計算機容易中計算機病毒或者使其運行緩慢，所以如何維護高校計算機實驗室內軟件是保證計算機實驗室安全可靠運行的關鍵，而虛擬機軟件技術為其提供了完美的技術解決方案.

3.1 虛擬機具有集成度高的特性

虛擬機，顧名思義，其本身是一款軟件系統，其為利用軟件模擬計算機，同一臺計算機上可以安裝多款虛擬機軟件，為了滿足教學需要，可以在這些虛擬計算機上安裝多款操作系統，比如Windows操作系統，Linux操作系統或者是Free-BSD等.同臺計算機上安裝的虛擬機，其本身是一款獨立的系統，系統與系統之間互不影響.安裝與卸載虛擬機上的操作系統亦簡單方便，安裝時與正常操作系統相同，而操作系統的卸載可以文件夾刪除的方式卸載該虛擬機上的操作系統.

利用這一特性，在教學過程中，可以在不同系統之間切換，比如學生可在Windows操作系統與Linux操作系統之間切換學習，通過練習掌握各款操作系統的使用方法，節省高校硬件資源，也可以在不同的系統之間對虛擬機管理硬件設施進行格式化操作，讓學生進行格式化實驗.

3.2 虛擬機增強計算機安全性，防病毒

虛擬機是建立在宿主物理機上的軟件系統，其數據存儲在宿主機硬盤上，有其自己獨立的分區與文件格式，虛擬機上的文件丟失或者是文件信息遭到破壞，不會影響到宿主機上的文件數據.虛擬機與宿主機之間保持數據隔離性質.所有虛擬機上中病毒不會影響宿主機，而且刪除病毒較為簡單，這也體現了虛擬機的防病毒特性.虛擬機的這種特性在計算機教學中經常使用.

在教學中，經常會出現高級編程，給學生講授或者是演示計算機內核方面的知識點，而計算機病毒主要涉及計算機內核，所以會讓學生自己編寫一些病毒程序，并且在計算機中進行演示，所以這個時候，必須應用到虛擬機，所以大多數的病毒程序都在虛擬機上進行演示編程.當然，當計算機中出現問題時，可以通過對虛擬機進行相關操作，迅速恢復系統，進行系統還原.

3.3 虛擬機軟件移植方便

虛擬機上安裝的應用軟件一般與平臺具有無關性，在虛擬機中運行的軟件的相關數據都具有統一的數據格式，其訪問方式相同，其虛擬出的只是當前其運行平臺的硬件環境，所以在虛擬機上安裝運行的軟件具有一定的移植性，它能夠將其上安裝的軟件數據在不同的物理機之間進行映射，相當于Java虛擬機，Java虛擬機使java編程具有平臺無關性，具有相應的平臺無關性是同一道理.

所以將安裝在同一臺計算機上的軟件，可以以拷貝復制的方式安裝在其它安裝在具有相同版本的虛擬機上，可以加快高校計算機實驗室部署軟件效率，加強軟件的靈活管理.

3.4 虛擬機可以高效組建網絡環境

用以模擬網絡，在單臺計算上建立局域網絡是虛擬機的主要功能之一.當前高校都會學習計算機網絡，計算機網絡課程是教學大綱的基本課程之一，但是如何模擬網絡，在網絡中建立不同的網絡結構，需要多臺計算機進行模擬實現.為了便于教學，需要在同臺計算機上安裝多個虛擬機，通過多臺虛擬機來模擬在同一網絡環境下的計算機組，讓學生在虛擬機平臺上實現局域網絡組建技術，通過虛擬機教學可以有效完成有關計算機組的教學任務工作.

3.5 虛擬機兼容性好

為了保護好計算機實驗室的數據，需要定期對計算機內安裝軟件進行清理，通常情況下，計算機會安裝還原精靈等還原軟件，由于計算機實驗室面向用戶比較廣，而且不同的專業不同的科目使用計算機都需要不同的計算機軟件，為了清除計算機內垃圾軟件，需要對其進行定期還原，如何解決這種軟件沖突，需要進行考究.

當前，為了解決這種軟件安裝清理沖突問題，解決方案為將各專業或者是學生需要安裝的軟件安裝到虛擬機中，而虛擬機不做定期修改或者刪除，每到一個季度對虛擬機進行清理工作，這樣有效地保證了計算機內安裝軟件的干凈.

4 虛擬機運行環境及常用虛擬機軟件

虛擬機是一款軟件，它運行在原始操作系統之上，比如Windows操作系統，Linux操作系統，由于虛擬機是一款應用軟件，所以對軟件而言，如果需要獲得較好的性能體驗，其主機內存應該在512M以上，教學中，如果完全應用虛擬機，其內存至少需要2G.

除此之外，常用的虛擬機有以下幾種，VMware、Virtual PC、Oracle xVM、VirtualBox、VMLite、linux虛擬機，其中VMLite是由我國計算機工作人員開發完成.

5 結束語

總之，虛擬機技術是采用軟件模擬計算機，其主要特點是軟件在軟環境下運行，通過軟環境下運行，可以有效發揮其管理高效、運行方便、安裝快捷、操作系統多樣性等特點，以滿足當前高校學生在不同平臺下的學習和實驗.

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