基于VMware技術的Linux仿真實驗平臺構建

摘 要： 針對Linux課程實驗條件存在的問題，在分析虛擬機技術的基礎上，結合Linux課程的教學目標，實現了基于VMware技術的Linux仿真實驗系統。在該仿真系統上可以完成各類Linux實驗，方便做到教、學、做合一，為提高教學質量提供有力保障。

關鍵詞： VMware； Linux； 實驗平臺； 仿真； 服務器配置

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）10-16-02

0 引言

Linux作為日漸流行的多用戶、多任務的網絡操作系統，有著開放、穩定、安全、費用低廉等許多其他操作系統無可比擬的優勢，有著越來越廣泛的應用前景，已成為網絡核心技術之一。

Linux課是計算機類專業學生的一門職業技能課，目的在于講授Linux操作系統的基礎和應用知識，使學生掌握Linux系統的安裝、配置、管理維護等技能，對Linux系統有一個全面了解。由于本課程授課內容主要側重于培養學生的應用技能，授課過程中需要網絡多媒體教學環境，現場演示各種服務的配置過程，使用大量的例子，培養學生分析問題、解決問題的能力[1]。因此，提高Linux實驗教學效果已成為高職院校實驗室建設迫切需要解決的問題。

1 實驗條件存在的問題

實驗室如不使用虛擬機技術，而只是安裝Windows和Linux雙系統則會帶來一些問題。

1.1 無法滿足“教學做”一體化教學改革要求

目前比較流行的多媒體同步教學軟件只能在Windows平臺上運行，在Linux平臺下不能使用。因此教師無法通過同步教學軟件控制學生的實驗進程和及時解決學生在實驗過程中出現的問題，難以實現在做中教、做中學的“教學做”一體化教學改革[2-3]。通過虛擬機技術，可以實現同時運行Windows和Linux兩個系統，在Windows上運行同步教學軟件，在虛擬機下的仿真Linux中進行實際操作訓練。

1.2 實驗室管理難度大

真實的Linux系統一旦不小心被修改root超級用戶密碼或者被刪除了重要系統文件，系統將無法正常使用，解決這一問題需要比較復雜的過程，甚至需要重新安裝Linux系統。通過虛擬機技術，在Windows上加上硬盤還原保護卡，系統重啟之后虛擬機中的仿真Linux系統就恢復到最初的狀態，可大大降低實驗室的管理難度，保證實驗的正常開展。

1.3 實驗項目受到限制

Linux系統安裝操作、分區及格式化操作等是學生必須掌握的技能，但在實際中，在學生機沒有光驅等一些限制條件下安裝真實的Linux系統是很難做到的，同時，一些“危險”性的實驗也可能破壞物理計算機系統。通過虛擬機技術，學生可以通過虛擬光驅加載Linux系統盤鏡像文件安裝系統，而且Linux有不同的發行版，學生可以很方便地安裝不同的Linux系統版本，學生之間可以相互比較各自安裝的系統，發現Linux不同發行版的特點。總之，學生可以放心大膽地進行各種實際操作，而不必顧慮會損壞主機系統，從而增加了實踐動手機會。

2 虛擬機技術

虛擬機（Virtual Machine）是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。通過虛擬機軟件，可以在一臺物理計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機，這些虛擬機完全就像真正的計算機那樣進行工作，例如可以安裝操作系統、安裝應用程序、訪問網絡資源等等。目前流行的虛擬機軟件有Virtual Box、Virtual PC和VMware，它們均能在Windows系統上虛擬出多個計算機。

2.1 Virtual Box

VirtualBox是一款開源虛擬機軟件，最初由德國Innotek公司開發，在Sun被Oracle收購后正式更名成Oracle VM VirtualBox。使用者可以在VirtualBox上安裝并且執行Solaris、Windows、Linux、OS/2 Warp、BSD等系統作為客戶端操作系統。

2.2 Virtual PC

Microsoft Virtual PC可以在Mac OS和Microsoft Windows操作系統上模擬x86電腦，并在其中安裝運行操作系統。原來由Connectix公司開發，后被微軟公司收購并改名為Microsoft Virtual PC。

2.3 VMware

VMware工作站是VMware公司的產品，該軟件包含一個用于英特爾x86相容電腦的虛擬機套裝，其允許用戶同時創建和運行多個x86虛擬機。每個虛擬機實例可以運行其自己的客戶機操作系統。

VMware具有強大的功能：支持幾乎所有的常見操作系統，比如Windows，Linux，Solaris，FreeBSD等；提供快照功能，可以非常方便地還原操作；在網絡上可以支持10個網卡，可以虛擬Team，還增加了ACE服務器；有錄像功能，既能捕捉單張屏幕圖片，又能捕獲視頻；支持目前常見的所有接口；安裝完虛擬機的操作系統后，都有附加的虛擬機附件增強功能；安裝附加工具后，VMware能通過復制粘貼或拖拽直接與物理主機的桌面交換文件；虛擬磁盤可以隨便更改大小，也可以通過映射掛接其他磁盤，在設置里VMware有整理磁盤碎片功能等[4-5]。

3 仿真實驗平臺構建過程

目前高職院校實驗室的計算機內存基本都在2G以上，硬盤在120G以上，完全滿足構建性能良好的Linux仿真實驗平臺硬件條件。虛擬機選用功能強大且易用的VMware Workstation9.0，Linux系統選用與學習資料豐富的Fedora18。

3.1 VMware網絡連接模式的選擇

虛擬計算機與宿主機的網絡關系有四種模式：Bridged、NAT、Host-only和not-use。考慮到Linux課實驗需要，選擇Bridged模式。該模式默認與VMnet0接口相連，客戶機通過網橋直接連接外部物理網絡，客戶機和宿主機地位相同，均被看作是本地網絡獨立的主機，客戶機與宿主機處于同一網段，使用本地網絡不同IP地址。

3.2 構建過程中常見問題及解決方法

⑴ 啟動虛擬機系統時出現“serial0： Unable to launch virtual printer proxy：系統找不到指定的文件，設備將要被斷開連接。”錯誤。解決方法：在虛擬機“打印機”的“設備狀態”中取消“打開電源時連接”。

⑵ 新建虛擬機后，出現“無法初始化Easy Install。如果該錯誤依舊，你可能需要重新安裝VMware Workstation。”的提示。解決方法：新建虛擬機時，選擇“我以后再安裝操作系統（創建一個虛擬空白硬盤）”。

⑶ 點擊菜單“虛擬機”中的“安裝VMware Tools”時，出現“Easy Install正在進行中，不能手動啟動VMware Tools安裝。”提示。解決方法：請把虛擬機的“軟盤驅動器”的“連接”設置為“使用物理驅動器”，或把“設備狀態”的“打開電源時連接”取消。

⑷ “花屏”現象是指雖然進入了圖形模式，但是由于宿主機顯卡分配給虛擬機的顯存過小，導致在進入圖形化界面時出現了界面的模糊、字體放大等“花屏”現象。解決方法：進入文本模式，啟動vi編輯器，修改/etc/X11/XF86Config配置文件，將文件中的“24”修改為“16”，即將原24位像素調整為16位，保存退出vi，重啟系統即可解決該問題。

4 Linux實驗項目設計

在該仿真平臺下能夠完成的項目包括Linux基本操作實驗、各類服務器配置實驗、防火墻設置以及數據庫實驗等。

4.1 Linux基本操作實驗

Linux系統基本操作主要有系統安裝、用戶及權限管理、文件系統管理、磁盤管理、進程管理等。鑒于目前實驗室計算機的硬盤都比較大，很多處于閑置狀態，可以把Linux不同的發行版（CentOS、RHEL、紅旗Linux、Ubuntu等等）安裝鏡像文件都拷貝到硬盤上，供在實驗時安裝不同的發行版，以比較各個發行版的特點。

4.2 服務器配置與管理實驗

Linux服務器主要有Samba Server、NFS Server、FTP Server、WEB Server、DNS、Email Server、DHCP等。

通過配置Samba服務器，可以在裝有Windows系統的宿主機與虛擬機中的Linux系統之間實現共享資源。通過NFS服務器的配置，然后在宿主機上安裝SFU（Windows Services for UNIX）這樣的軟件，就能夠讓Windows系統與Linux系統之間實現資源互用。

FTP、WEB和DNS這三個服務器可以設計成一個綜合實驗：首先將制作好的網頁通過FTP上傳到WEB網站目錄，然后配置DNS對域名進行解析，最后通過域名對網站進行訪問。

Email郵件服務器與DNS域名服務器可以設計成一個綜合實驗，完成不同用戶之間通過郵箱地址相互收發郵件。

在進行DHCP服務器配置實驗時要注意Linux網卡選Host-only模式，Linux網卡選vm1，關閉vm1的DHCP功能，以避免各DHCP服務器之間相互干擾。

4.3 其他實驗

Linux系統內置了MySql數據庫、iptables防火墻等軟件，在該仿真實驗平臺上也可以完成這些軟件的相關實驗，甚至還可以完成復雜的云計算平臺構建實驗等。

5 結束語

利用WMware技術構建的Linux仿真實驗平臺可以很好地模擬真實環境，虛擬機上的實驗效果與真實機器上實驗效果相同，能完全滿足Linux課的教學要求[6]，有利于學生更好地完成Linux系統各類實驗，有利于教師實現教、學、做合一教學改革，有利于管理人員更加便捷地維護實驗室。今后將進一步研究如何使用虛擬機技術構建其他課程的仿真實驗實訓平臺。

參考文獻：

[1] 趙凱.Linux網絡服務與管理[M].清華大學出版社，2013.

[2] 陳華.利用VMware虛擬機在Windows 2008系統中部署活動目錄域[J].電子制作，2013.4：62

[3] 吳培飛，沈海娟，申毅.高職院校Linux教學實驗平臺技術研究[J].計算機時代，2012.5：26

[4] 李伶.基于VMware的高校數據中心虛擬化技術分析[J].電腦知識與技術，2012.1：20

[5] 沈勤豐.Hyper-v與VMware的優劣比較研究[J].無線互聯科技，2012.5：99

[6] 盛琳陽，李麗萍.嵌入式Linux系統開發實驗課程教學設計[J].計算機教育，2011.2：74