網絡數據庫教學中虛擬技術的應用研究

劉小華 方莉 王奇志

網絡數據庫教學中虛擬技術的應用研究

劉小華 方莉 王奇志

針對傳統教學方式的缺陷，擬將虛擬機技術應用到網絡數據庫教學和實踐環境的構建中，通過2個平行班級的試驗比較證實其對網絡數據庫課程教學效果的提升作用。

虛擬技術;網絡數據庫;SQL Server

網絡數據庫有別于Access、Foxpro等集中式數據庫的最大特點就是其基于一個網絡的平臺，因此對于這門課的教學需要配置相關的網絡環境，在網絡環境下去完成數據庫項目的開發教學和實踐。在傳統的教學模式下很難達到這個要求，隨著虛擬技術的發展，該技術被逐漸應用于教學領域，如創建虛擬設備、虛擬課堂、虛擬實驗室以及虛擬校園。本文就虛擬機在網絡數據庫教學中的應用做些探索性研究。

圖1 客戶機/服務器體系結構

一 傳統教學方式的缺陷

目前構建基于3層架構(B/S模式)的網絡數據庫應用程序已成為一種趨勢(如圖1)。該架構由表示層、業務層和數據層組成，分別由瀏覽器、web服務器、數據服務器來實現。

針對這種架構的網絡數據庫的傳統教學方式在構建環境時，教師機往往3層全都部署在一臺電腦上，這樣雖然不影響教學內容的傳授，但是這種方式的教學沒有把應用程序的3層結構很好地展現出來，忽視了網絡數據庫基于網絡平臺的特性，導致沒有一定基礎的高職生在學期快結束時向老師提出“老師，網絡數據庫跟vfp數據庫有什么區別”的荒唐的問題。同時，這種方式也將3層結構間相互聯系的技術環節淡化以致隱藏，使得學生對程序開發的關鍵技術把握不夠，從而影響后期的項目開發。另外，在實驗實訓教學環節，環境的架設雖然可以按3層構建，但鑒于實驗室的統一管理以及電腦數量的限制，所以最終也是將3層部署在一臺機器上，使得在項目實訓上不能模擬真實的開發環境。最后，在真實機上演示和實踐安裝部署開發環境時，由于環節比較繁瑣容易出現失敗，這勢必影響學生對這部分技能的掌握。傳統的教學方式帶來的結果是教師往往把教學的重心放在純粹的數據庫開發和管理本身，而不是將其置于3層架構的大背景下去教授，削弱了整個開發流程的掌握程度。

二 虛擬技術在網絡數據庫教學上的應用

1.虛擬技術簡介。

借助虛擬化可以在單臺物理機上運行多個虛擬機，每個虛擬機都可以在多個環境之間共享同一臺物理機的資源。不同的虛擬機可以在同一臺物理機上運行不同的操作系統以及多個應用程序。

目前常用的虛擬機主要有 VMware和 Virtual PC。Virtual PC操作簡便，但其功能沒有VMware強大。VM-ware采用固定內存分配，占用資源大，但進入虛擬系統后，操作時的速度卻明顯比VPC快得多，這是由于VM-ware調用了更多的真實的系統配置!而且它完美支持Linux，其獨有的“快照”功能，提供了便捷的軟硬件測試環境切換，其“捕捉屏幕”和“捕捉視頻”功能，是交流學習的有用工具，這些都是Virtual PC所沒有的。本文就是利用VMware桌面虛擬化產品VMware Workstation來構建網絡數據庫的教學和實踐環境。

2.VMware Workstation在網絡數據庫教學上的應用。

(1)方便演示真實的3層架構的網絡數據庫應用程序。鑒于網絡數據庫基于網絡平臺的特性，運用VMware Workstation軟件創建2個虛擬機，分別擔任web服務器和數據庫服務器角色，利用物理主機充當客戶端，模擬一個具有3層架構的網絡數據庫應用程序的運行環境，把表示層、業務層和數據層分開部署，使得3層結構清晰地展現在學生的面前。

(2)幫助學生把握數據庫開發的關鍵技術。有了一個真正的3層結構環境，結合項目通過演示、講解、實踐，讓學生了解層間聯系的技術環節，比如業務層是如何通過網絡去連接后臺的數據庫的，幫助學生掌握開發的關鍵技術。

(3)解決實驗室硬件條件的限制。構建一個專門的網絡數據庫實驗室不是不行，但在管理和配置上都比較麻煩，采用VMware Workstation軟件在一臺機器上實現，可以讓每個學生獨享一個真正的3層架構的實驗環境。另外也方便了實驗室的管理工作，加速實驗環境的配置。

(4)快速靈活地部署和恢復基于多平臺的多層應用程序運行環境。3層架構環境的架設比較復雜，需要有相關的組件和軟硬件的支持，包括操作系統平臺的選擇和.NET框架安裝，在部署時很容易出現問題。通過VM-ware Workstation軟件創建的虛擬機，可以隨時靈活地演示整個環境的部署配置過程，而不影響物理機的運行，學生在實踐時也不會受到實驗室及時還原功能的影響了。利用VMware Workstation的快照功能，在部署失敗時可以快速地恢復到一個原始的“純凈”狀態。

三 虛擬教學環境的架設

1.系統架構的確定。

網絡數據庫教學實驗環境采用IE 8.0+ASP.NET 2.0+SQL SERVER 20053層架構技術，表示層、業務層和數據層的操作系統平臺分別選擇Windows XP、Windows Server 2008、Windows Server 2003。主機安裝 Windows xp，在虛擬機Windows Server 2008上安裝Visual Studio 2005，虛擬機Windows Server 2003上裝SQL Server 2005。

2.VMware Workstation軟件的安裝和配置。

(1)系統的需求。安裝時，我們應重點考慮內存的容量，因為要在主機上再運行2個操作系統，加上主機等于是3個系統同時在運行，所以需要足夠的內存支持，目前標準配置2G可以運行，但為了運行速度流暢點，建議配4G。

(2)安裝和配置。像安裝其他軟件一樣，運行setup.exe或者下載的安裝文件，采用默認的方式安裝就行了。裝好后，會發現主機多了3個虛擬網卡，分別對應3種虛擬網絡:

Bridged(橋接)——讓客戶機操作系統直接訪問外部以太網，客戶機在外部網絡中必須有自己的IP地址。

NAT(網絡地址轉換)——讓客戶機的操作系統使用主機的IP地址訪問主機的撥號或外部以太網絡連接。

Host Only(僅主機)——連接客戶機操作系統到主機上的私有虛擬網絡。

3層架構所在的系統在真實的環境里都處在公網，均有獨立的IP，因此為了模擬這樣的環境我們采用Host Only網絡，將3臺機器的網卡配置為同一網段的IP。借此保留主機連接Host Only的虛擬網卡，關閉其他2個虛擬網卡。可以啟用虛擬網絡里的DHCP服務，讓其為3臺機器的虛擬網卡分配同一網段的IP，同時將主機虛擬網卡IP設置為自動分配。

3.虛擬機的安裝和配置。

(1)選擇新建虛擬機類型。打開VMware Workstation，新建虛擬機。雖然VMware提供了“Typical”典型的制作方式，但在使用中發現此種方式并不好，一個主要的缺點就是無法調節硬盤空間的大小，因此還是建議大家使用“Custom”自定義制作方式。

(2)選擇操作系統的類型。是通過下拉列表來選擇，列表中包含了Windows發表以來的所有版本，還有DOS和Linux等等。這里選擇Windows。

(3)指定系統的名稱以及存放的位置。這里改為Windows Server 2008，根據需要修改文件存放的位置。

(4)定義內存的大小。內存的大小是可以調節的，默認的是根據你所選系統決定的，可以根據物理內存的容量合理分配虛擬內存。

(5)網絡連接方式的選擇。根據上面的分析，這里同樣選擇Host Only。

(6)硬盤類型以及空間的選擇。這里同樣有多個選擇:建立新的虛擬硬盤、使用現有的虛擬硬盤和創建新的物理硬盤。我們選擇建立新的虛擬硬盤。硬盤的空間大小的設定，默認的是4G，這里本著夠用的原則，保證能裝下一個操作系統和所需的軟件便可。建議把“分割磁盤為2GB的文件”復選框勾上以節約物理硬盤的空間。

經過以上幾個步驟，基本上完成了一個虛擬機的創建和設置，可以采用同樣的方法創建第二個機器Windows Server 2003，接著把虛擬機的虛擬網卡IP地址設為自動分配。

4.虛擬機操作系統和應用軟件的安裝。

啟動虛擬機就相當于啟動物理機器，可以設置CMOS，更改啟動方式，因此操作系統和 Visual Studio 2005、SQL Server 2005的安裝跟真實的物理機一樣，這里不再贅述。注意為了改善顯示和鼠標功能，裝好系統后還需安裝“VMware Tools”。

四 教學效果的分析評價

選取08計算機應用技術2班和08計算機應用技術3班做對比試驗。2班采用虛擬機技術構造3層架構的教學和實踐環境，3班采用傳統的將3層架構部署在同一臺機器上進行教學和實踐。這兩個班在專業、人數、學生知識基礎、素質因素方面都非常接近，很適合做對比試驗。評價方式主要有考試結果、實驗、實訓、學生座談、畢業設計。評價內容包括對數據庫基本知識的把握程度、完成項目設計的水平、對本課程學習的態度等方面。

學期結束，通過考核發現:兩個班對數據庫操作、表管理、查詢等基本知識的把握區別不大，但在數據庫連接對象的應用上2班比3班掌握得好。根據課堂教學期間的實驗結果發現2班的學生愛動手、操作熟練，其中對于“SQL Server 2005的安裝與配置”這個實驗2班同學做的明顯比3班好。項目實訓階段的效果顯示:2班的同學對于實訓項目的整體環節和流程把握比較好，從設計到系統的實現，思路清晰，進入角色快，而3班的同學卻感到盲目，很難進入狀態，只知道如何創建數據庫，不明白數據庫在項目系統里所扮演的角色，另外在系統的實現方面更不如2班同學得心應手。對兩個班同學開展座談會，結果表明:3班同學普遍反映學這門課不知道有什么用，學習目標不明確，對于“網絡數據庫跟vfp有什么區別?”的問題仍然有許多同學不能解釋清楚;2班同學學習目標明確，學習積極性強，由于很實用，許多同學反映很喜歡這門課。畢業設計階段，走訪了帶這兩個班的指導老師，了解到的結果跟實訓階段差不多:2班的同學設計思路明確、積極主動，3班同學感到很迷茫。

實驗證明，虛擬技術的運用對于網絡數據庫的教學效果的確有很大的提升作用。

［1］文瑞.SQL Server 2005從入門到精通［M］.歐陽煒宸，譯.北京:清華大學出版社，2007.

［2］VMware Corporation.虛擬化概述［OL］.http://www.vmware.com/cn/virtualization/virtualization/what－ is－ virtualization.html，2011，7.

［3］程有娥.基于項目的SQL Server數據庫2000數據庫管理系統教學改革［J］.職業技術教育，2007(26):10－12.

［4］VMware Corporation.Install Workstation on a Windows Host［OL］. http://pubs.vmware.com/ws7_ace26/wwhelp/wwhimpl/js/html/wwhelp.htm?context=ws_user＆file=intro_sysreqs_ws.html，2011，7.

On Application of Virtual Technology in Teaching of Web Database

Liu Xiaohua Fang Li Wang Qizhi

For the shortcomings of traditional teaching methods，the article tries to brings virtual technology into the teaching of network database.By comparison of teaching results of two classes，the paper proves that the new method does enhance the efficiency of teaching.

Virtual technology;Network database;SQL Server;VMware workstation

G642.0

A

1672－6758(2012)02－0009－3

劉小華，講師，安慶職業技術學院，安徽·安慶。郵政編碼:246003

安慶職業技術學院教研項目(2011jyxm014);安徽省高等學校省級教學研究項目(20100873)

Class No.:G642.0Document Mark:A

(責任編輯:鄭英玲)