虛擬技術在計算機教學中的應用研究

摘 要：虛擬化是一種方法，是以邏輯的角度考慮問題，對資源進行合理的配置，以單一的角度處理不不同物理資源的方法，是物理真實的邏輯抽象。虛擬化技術完成了軟硬件的分離，其應用范圍不斷的擴展，對計算機教學的實踐有著重要的意義。虛擬化技術的應用，不僅可以為老師在教學中帶來便利，還能為學生的自主學習帶來便利，提供了更多的時間與空間，從而調動學生學習的積極性與主動性。虛擬技術的應用能夠解決計算機教學中硬件多方面存在的問題，比如設備有限、成本高等。

關鍵詞：虛擬技術；計算機教學；實驗環(huán)境

作者簡介：劉海彬（1979.02-），男，河北省滄州市人，本科，滄州醫(yī)學高等專科學校助教，研究方向：計算機應用技術。

[中圖分類號]：G623.58 [文獻標識碼]：A

[文章編號]：1002-2139（2013）-27--01

信息技術的快速發(fā)展，云計算技術的應用是信息技術界的革命性發(fā)展。云計算可以為信息技術帶來可觀的敏捷性，還能降低成本。云計算的實現(xiàn)以硬件底層基礎架構為基礎的虛擬化技術，虛擬化技術的實現(xiàn)形式有許多方法，例如服務器虛擬化、桌面虛擬化等60余種，應用較為普遍的基本上有四種，VMWARE的ESX、開源的XEN與KVM、Microsoft的Hyper-V。虛擬化技術在計算機教學中的應用研究是十分必要的。隨著教育規(guī)模的持續(xù)擴展，對教育結構等多方面給予了全新的要求。虛擬技術可以通過一部計算機上的部分硬盤與內在虛擬出多部機器，每部機器能夠運行單獨的操作系統(tǒng)，彼此之間不會受到影響，虛擬的每部機器都有單獨的CMOS、硬盤以及操作系統(tǒng)。虛擬化技術不僅可以節(jié)省資金投入，發(fā)揮設備的潛力，還可以緩和所需實驗設備的欠缺等問題，為老師在教學中帶來便利，還能為學生的自主學習帶來便利，提供了更多的時間與空間，從而調動學生學習的積極性與主動性。虛擬技術的應用能夠解決計算機教學中硬件多方面存在的問題，比如設備有限、成本高等。

一、虛擬技術在計算機教學中的應用

1.1 支持多操作系統(tǒng)多課程實驗環(huán)境

每一種課程都需要不同的實驗環(huán)境，比如課程A需要Windows+ SQL Server+HTTP環(huán)境，而課程B需要Redhat Linux+My SQL+Apache環(huán)境，還有的課程需要多種的環(huán)境等。為了達到多種需求，可以運用虛擬化技術來給予多課程多操作系統(tǒng)的實驗環(huán)境。安裝不同環(huán)境的虛擬機，將虛擬機文件安排在機器后啟動就可以使用。每部虛擬機都屬于物理主機上的子系統(tǒng)，能夠兼容全部的主流操作系統(tǒng)，模擬真實的客戶機上的操作系統(tǒng)的多樣性。并且，能夠建立一個局域網(wǎng)的虛擬環(huán)境，在這個虛擬機中所有的網(wǎng)絡行為，與實際的網(wǎng)絡全部一致，不會出現(xiàn)虛擬網(wǎng)卡與交換機的故障。在學生實驗過程中，會降低設備的損壞，減少維護工作。

1.2 支持便攜“移動計算機”

學生可以把實驗室已經(jīng)安排好的虛擬機文件備份到移動硬盤上，就能夠把備份的虛擬機文件安排到在宿舍或者其他實驗室的機器上，只要啟動虛擬機就可以直接使用，非常的方便。所有的虛擬機是以一個文件的形式存放于宿主機，所以可以移動。如果學校開展專業(yè)技術類的演講時需要技術的演示，在會場的計算機可能沒有所需的系統(tǒng)及軟件，這種情況下，可以借助于制作討論所需要的環(huán)境的虛擬機文件，然后把虛擬機文件安排好備份在移動硬盤，然后將這部“移動計算機”就可以直接進行演示，省去了筆記本的程序。

1.3 網(wǎng)絡教室

以往的網(wǎng)絡教室中使用服務器的用戶要通過遠程登錄，欠缺之處在于隔離性不強，任何一個使用者的誤操作均可以導致病毒感染，從而使整個系統(tǒng)陷入崩潰狀態(tài)；其次是由于使用都的權限較低，部分的問題不能執(zhí)行；還有就是資源無法平均分配。虛擬網(wǎng)絡教室是利用虛擬機的方式為大家服務的。可以為所有的用戶提供一部屬于自己的虛擬機，不過要實現(xiàn)數(shù)量眾多的虛擬機快速啟動與保證用戶的交互體驗還是目前所需解決的問題。虛擬網(wǎng)絡教室的優(yōu)點：具有較強的隔離性，虛擬機猶如獨立的物理主機，多臺機器彼此之間完全隔離；較高的使用權，所有用戶能夠以管理員的身份控制虛擬機，可以使權限最大化，讓用戶得到充分體驗；公平的分配資源，虛擬化平臺的管理員可以給予適當?shù)囊?guī)定，可以在建立的時候設定，也可以依照后期的需要給予調整，滿足每部虛擬機都可以得到公平的資源。

二、虛擬技術引入計算機教學中的優(yōu)勢

2.1 使用、維護方便

虛擬技術可以通過一部計算機上的部分硬盤與內在虛擬出多部機器，每部機器能夠運行單獨的操作系統(tǒng)，彼此之間不會受到影響，虛擬的每部機器都有單獨的CMOS、硬盤以及操作系統(tǒng)。在虛擬技術應用中，一臺物理機能夠與其他的物理機互不干擾、單獨運行多臺虛擬機。任何一臺虛擬機發(fā)生故障，都不會牽涉到物理主機與其他虛擬機，最大的優(yōu)點就是維護進學的方便。

2.2 安全性高、使降低成本

虛擬機能夠依照多種需求而用在多種環(huán)境，滿足一機多用，而且節(jié)省了維護的費用。虛擬計算機借助于軟件來模擬出完整的硬件系統(tǒng)，所以無需另外在注入新的硬件設備就能夠滿足增加計算機功能的需求，學校無需增加環(huán)境和硬件設備，虛擬計算機可以及時修改操作系統(tǒng)與環(huán)境，節(jié)省大量的經(jīng)費。在虛擬計算機系統(tǒng)上的操作不會制約到主機，在一定程度上提升了設備安全，并降低對實驗室的管理難度，不僅降低成本，而且安全性更高。

2.3 復制性強、使用簡單

用戶如果想在其他的計算機上使用虛擬機文件，只需要將文件備份就可以直接使用，安裝非常的簡單，填補了以往計算機教學的欠缺。保證物理主機的操作系統(tǒng)可以正常運行，就能夠滿足多種教學目的。

三、總結

選用合理的虛擬軟件，可以使學生自己用虛擬軟件進行實踐操作，從而調動學生的學生興趣，幫助學生理解抽象的知識理論，提高動手能力。同時虛擬軟件具有局限性，不能模擬所有的真實環(huán)境，不同的設備型號有不同的命令參數(shù)。怎樣正確的利用虛擬技術還需要在今后的實踐中總結提高。

參考文獻：

[1]戴元順 云計算技術簡述 信息通信技術，2010，（2）：29～35

[2]孫鵬 基于虛擬化技術的智能手機移動辦公的研究與應用 復旦大學碩士論文，2011.3.21