虛擬機技術在高職院校公共機房中的應用

張微微

(江蘇廣播電視大學,江蘇南京 210019)

虛擬機技術在高職院校公共機房中的應用

張微微

(江蘇廣播電視大學,江蘇南京 210019)

虛擬機技術是機房管理者目前熱衷討論的一個問題。文章提出了利用虛擬機技術在公共機房中搭建的實驗教學環境,完善了公共機房的功能。本文主要通過對虛擬機技術及軟件在公共機房的應用,揭示與虛擬機軟件搭建的公共機房的優越性、可行性、安全性和推廣性。

虛擬機;實驗環境;公共機房

1.引言

高職院校的公共機房是提供全校學生公共課程上課的場所。因此,公共機房的實驗環境建設是否完善,功能是否能滿足實驗要求對學生計算機應用水平的培養起著關鍵作用。由于公共機房是面向全校學生服務的,學生的計算機水平有著很大的差異,為了防止系統被破壞,便于管理,我們機房管理人員對計算機做了些限制,比如安裝硬盤保護卡、用網控軟件對現有操作系統進行設置來限制學生的操作等。公共機房為了滿足學生的一般實驗要求,往往只安裝一個操作系統和教學需要的軟件,學生被限制在有限的實驗環境框架內,對一些拓展性及開放性的實驗,由于實驗環境的限制學生無法完成,這樣就限制了學生創新能力的發揮。在機房的單機環境下很多的網絡原理、網絡應用的實驗無法完成。在現有實驗條件下有沒有一種既經濟又好操作的方法來解決機房管理和實驗多樣化的需求之間的矛盾呢?這就要利用虛擬機技術來補充完善公共機房的功能。

2.虛擬機的介紹

2.1 虛擬機的定義

虛擬機(Virtual Machine)指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。虛擬機軟件可以在一臺計算機(主機)上模擬出若干臺相互獨立的虛擬計算機(子機),每臺虛擬計算機有各自的硬件,可以安裝運行單獨的操作系統和各種應用軟件,可以進行各自的設置而不會互相影響。VMware Workstation是目前應用最普遍的虛擬機軟件。①

2.2 可以虛擬的硬件設備

虛擬機能夠虛擬的硬件包括硬盤(IDE接口,SCS I接口)、主板、網卡、顯卡、聲卡、內存等,可以讀取主機的USB接口、軟驅、光驅等設備,虛擬內存是從主機內存共享出來的。

2.3 安裝各種系統軟件和應用軟件

在虛擬機上可以安裝多個操作系統如:windows系列、Linux、Unix等。每一個系統的安裝和真實機器安裝系統是一樣的。學生在學習一個新的操作系統的時候安裝系統軟件都是第一步要學的,那么機房里的計算機有了虛擬機就更加便于學生學習操作系統的安裝和配置技巧了。另外在虛擬機上安裝的操作系統還可以安裝各種應用軟件,大大拓展了單臺計算機的功能。

3.虛擬機在實驗教學中的應用

3.1 構建單機實驗環境

我以《計算機應用基礎》這門課程為例,在這門課程中有安裝操作系統的實驗要求。在現有的實驗條件下是不允許學生來安裝操作系統的。那么利用虛擬機就能把這塊實驗內容來完成。在虛擬機里學生可以隨心所欲的完成實驗,而且在虛擬機下安裝好的操作系統里還可以安裝一些應用軟件,大大提高了學生的興趣與成就感。這樣就不會出現學生在學習完計算機應用基礎這門課程后連操作系統都不會安裝的尷尬局面。另外,如果教學再進行擴展實驗的話,還可以例如:CMOS設置,打開虛擬機的電源,按照屏幕的提示按F2鍵就進入了Phoen ixB IOS setup環境,在這里我們可以進行各種設置如硬盤分區及格式化。在計算機實驗中,因為這些操作會破壞計算機系統,使計算機無法正常工作,教師上課時難以演示操作,而學生又不能具體做實驗,所以學生難以有機會操作。由于VMware虛擬系統里的硬件是程序仿真的,整個虛擬系統就是主機硬盤上一些文件,能避免對硬件的破壞,并且其軟硬件環境真實,使得這些操作與實際操作完全一致。而且,在虛擬機上的操作有實際操作無法相比的優勢。例如,在虛擬機上的任何操作隨時都可暫停、再繼續或終止。②這一點有助于我們控制實施教學及實驗的每一個環節及其進度。再結合VMware的快照功能,虛擬機就是永不會崩潰的實驗環境,我們可以進行任意的操作而不必擔心損害硬件和軟件。

3.2 構建網絡實驗教學環境

網絡實驗環境是計算機網絡教學中重要的一個環節。不論是對計算機專業還是非計算機專業學生來說,網絡的應用能力都是非常重要的。計算機網絡的系統規劃、設計、建設和運行維護技術需要在一定理論的基礎上進行大量的系統測試才能掌握。而建立一個真正的網絡實驗室,不僅投資巨大,而且維護復雜,往往需要幾臺甚至幾十臺電腦才能做一個實驗,這在公共機房里是不易實現的。這時我們可以利用虛擬機技術,構建虛擬網絡實驗室讓更多的學生都能夠接觸或動手做網絡實驗。

4.用虛擬機構建公共機房實驗環境的實例

在我校的公共機房的管理中,采用VMware workstation軟件搭建虛擬機平臺,VMware可以完成在一臺機器上同時運行二個或多個操作。在我校的公共機房的計算機上的虛擬機安裝了Windows sever 2003和Linux系統,而且每個操作系統都可以進行虛擬的分區、配置而不影響真實硬盤的數據,甚至可以通過網卡將幾臺虛擬機連接為一個局域網,極其方便。這樣就可以保證網絡操作系統這門課程在Windows XP系統中就可以完成實驗要求。學生可以按照實驗的要求完成實驗內容,大大擴展了公共機房的功能。

4.1 硬件準備

在我校的公共機房中有4個配置比較高的機房。CPU、硬盤、內存都符合安裝虛擬機的要求。虛擬機對硬件的要求比較高,當硬件配置達不到要求時,虛擬機運行速度會很慢,甚至不能運行,而虛擬機的配置最低要求為(以Vmware為例):CPU:最低主頻266MB,建議 P31GHz以上;內存:最小128MB,建議512MB;硬盤:最小空閑空間600MB,建議空閑空間5GB;服務器上至少應保留5G硬盤空間用來存放常用軟件的光盤鏡像和部分虛擬機資料,網絡速度建議100Mbps,以便快速從服務器下載所需的軟件資料。③

4.2 虛擬機軟件安裝

一是新建虛擬機。單擊“新建虛擬機”按鈕,或者直接按Ctrl+N,啟動“新建虛擬機向導”,選擇“典型安裝”,選擇安裝介質,選擇客戶操作系統類型。然后給這個虛擬機起名,選擇安裝位置,最后點擊完成即可。二是編輯虛擬機設置。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VM-net2上。三是安裝操作系統。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。四是分別為每臺虛擬機安裝虛擬機工具。安裝完成后,實驗模板就準備好了,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。

4.3 配置虛擬系統網絡環境

有的時候由于實驗教學的需要,安裝好的虛擬機的操作系統需要上網,那么在這里介紹一下怎么配置網絡環境。首先,在安裝了VMware workstation軟件后會在本地連接中,多了兩個虛擬網卡,一個是 VMware Network Adapter for VMnet1。另一個是 VMware Network Adapter for VM-net8。要確保VMware Network Adapter for VMnet8處于啟用狀態,這個是NAT網絡模式要用的虛擬網卡。注意這個網卡的IP地址,不需要做手動設置。接下來,我們就可以新建立一個虛擬機,并在虛擬機里安裝操作系統,這里需要注意的是,在建立虛擬機選擇網絡模式的時候一定要選擇NAT模式。最后,在虛擬機里安裝好操作系統,啟動虛擬系統,打開IE瀏覽器,這時候正常的話虛擬機就可以上網了。

4.4 利用虛擬機組建網絡

我們的搭建一個小型網絡,網絡中包含一臺服務器,3臺客戶機,客戶機的操作系統分別是Windows sever 2003和Windows XP,目的是網絡之間能夠互通。網絡拓撲結構如下圖所示

4.4.1.服務器虛擬網卡設置

在Windows Server 2003服務器上,安裝并運行VMware Workstation 7:

(1)在“Edit”菜單中選擇“Virtual Network Settings”命令。在“Host Virtual Adapters”選擇項,單擊“Add”按鈕(這一步是添加虛擬網卡),在彈出的“Add Network Adapter”對話框中,選擇“VMnet2”,單擊“OK”按鈕。然后添加VMnet3、VMnet4虛擬網卡,添加完成后,單擊“應用”按鈕,在此需要等待幾分鐘的時間。

(2)添加網卡完成后,在“Host Virtual Network Mapping”選項卡內,單擊VMnet2最右側的“”圖標,在彈出的菜單中選擇“Subnet”按鈕,設置“IP Address”為“219.219.197.131”,“Subnet Mask”為“255.255.255.192”,然后單擊“OK”按鈕。繼續設置VMnet3網段為219.219.197.132、VMnet4網段為219.219.197.133④

4.4.2.創建并編輯Team

找一個剩余空間比較大的分區(至少10GB可用空間),例如,在F盤VMX文件夾下創建VLAN文件夾。然后進入VMware Workstation,創建名為VLAN的 Team,并且在Team中,添加3臺Windows Server 2003克隆鏈接的虛擬機(分別名為PC1、PC2、PC3)在創建 Team時,不需要創建Team中的LAN。編輯 PC1使用VMnet1網卡、PC2使用VMnet2網卡、PC3使用VMnet3網卡,Route虛擬機的第1塊網卡使用VMnet4,第2塊網卡使用橋接方式。

4.4.3.服務器的配置

在Windows Server 2003服務器上,進行如下的配置:

(1)從“開始→管理工具→服務”,進入服務頁,停用“VMware DHCP Service”服務,禁用“Windows Firewall/Internet Connection Sharing(ICS)”服務。

(2)從“管理工具”中運行“路由和遠程訪問”服務,用鼠標右擊計算機名,在彈出的菜單中選擇“配置并啟用路由和遠程訪問”命令,在“配置”頁中,單擊“自定義配置”單選按鈕。

(3)在“自定義配置”頁中,選擇“LAN路由”單選按鈕。

(4)配置完成后,單擊“完成”按鈕,在彈出的對話框中單擊“是”按鈕。

(5)路由器安裝完成后,不需要其他配置,關閉“路由和遠程訪問”服務。⑤

各個網段就完成了互通的工作。各VLAN之間是可以互相ping通的。這就實現了各VLAN之間的互通。

5.結束語

利用虛擬機技術可以在機房設備不增加的情況下,給學生提供多樣化的實驗環境,可以更好地滿足實驗課多種環境的需求。在這種環境下進行實驗教學更有利于學生發揮主動性,更有利于培養學生的創造性和創新能力。教學中使用虛擬機軟件一方面可以解決學生學習過程中資金及網絡環境方面的欠缺,另一方面可以滿足教學活動中對網絡靈活性的要求。虛擬機技術的推廣和普及必將大大擴展公共機房的功能,必將對計算機學習產生積極的影響,給實驗室的建設提供了新的思路,具有一定的推廣價值。

注 釋:

①http://baike.baidu.com/view/1132.htm 2012-02-26 19:35

②⑤王春海.虛擬機配置與應用完全手冊[M].北京:人民郵電出版社,2003.(8)16-18

③彭愛華.實戰多操作系統與虛擬機〔M〕.北京:人民郵電出版社,2008.(2)128-129

④王春海.虛擬機技術與應用——配置、管理與實驗〔M〕.北京:清華大學出版社,2007.(1)122

[1]劉羽.“虛擬機”技術在實驗教學中的應用[J].桂林工學院學報,2003,23(4):416-419.

[2]劉恩博.虛擬機軟件VMware在計算機輔助教學中的應用[J].兵團教育學院學報,2005(3):53-54.

[3]梁健.VMware虛擬機在計算機機房中的應用[J].中等職業教育,2011(9):7-10

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1008-7508(2012)07-0111-03

2012-04-26

張微微(1982～),女,遼寧撫順人,江蘇廣播電視大學(江蘇城市職業學院)高職教育教務處實驗師,工程碩士,研究方向:計算機網絡 、網絡安全。