虛擬機在MySQL數據庫管理實驗教學中的應用

耿方方　阮曉龍河南中醫學院網絡信息中心　河南鄭州　450008

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虛擬機在MySQL數據庫管理實驗教學中的應用

耿方方阮曉龍
河南中醫學院網絡信息中心河南鄭州450008

摘要：針對MySQL數據庫管理實驗教學中存在的問題，結合虛擬機的特點，將虛擬機引入到MySQL數據庫管理實驗教學中。實踐證明該方法能夠為實驗教學提供良好的教學環境，保障實驗教學的順利進行；同時能夠為學生完成實驗項目提供自由靈活的實驗時間、地點，從而有效地提高實驗教學質量。

關鍵詞：虛擬機；MySQL數據庫；物理機

信息技術在教育領域的應用越來越廣泛，它使學生可以獲得豐富的教學資源、高效互動的教學方式。虛擬機的出現，則更進一步地加快了教學改革的步伐，它不但擴展了教師的教學平臺，開拓了教師的教學模式，而且還為學生提供了更為靈活的教學時間與空間，有效地保障了實驗教學的順利進行與實驗項目的完成[1]。下面介紹一下虛擬機在MySQL數據庫管理實驗教學中的應用，以便為其他課程引入虛擬機教學提供相應的參考。

1　實驗教學存在的問題

MySQL數據庫管理實驗教學具有實踐性強的特點。如果離開實驗，那么就會形成紙上談兵的局面，學生摸不著頭腦，因此實驗成為MySQL數據庫管理課程學習必不可少的一個環節。目前，MySQL實驗教學存在以下幾個問題。

(1)操作系統沖突問題。MySQL數據庫與Linux操作系統緊密結合，要求安裝在Linux操作系統上。而大多數課程的實驗教學卻是基于Windows操作系統的。

(2)實驗資源缺乏問題。一些MySQL實驗需要多臺計算機才能完成，但是每次實驗，實驗室僅能提供人手一臺計算機。

(3)實驗室開放時間有限。目前，受實驗室條件限制，我校實驗室只在上課時間開放。可是，針對一次實驗，由于實驗內容較多和學生自身學習程度的差異，導致部分學生無法在規定時間內完成實驗任務。因此，如何保證學生能在課下完成剩下的實驗任務就成為我們需要考慮的問題。

利用虛擬機技術能夠有效解決上述問題，從而保障MySQL實驗課程的順利進行，并能保障實驗課程的教學質量。

2　虛擬機相關理論

2.1 虛擬機的概念

對于虛擬機的概念，在百度百科中這樣描述：虛擬機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。虛擬系統通過生成現有操作系統的全新虛擬鏡像，它具有真實Windows系統完全一樣的功能，進入虛擬系統后，所有操作都是在這個全新的獨立的虛擬系統里面進行，可以獨立安裝運行軟件，保存數據，擁有自己的獨立桌面，不會對真正的系統產生任何影響，而且具有能夠在現有系統與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統[2]。

2.2虛擬機的特點

(1)多系統并行。可以同時在一臺物理計算機上運行多個操作系統，每個操作系統都有自己獨立的一個虛擬機。這些虛擬機可以獨立運行，在資源允許的情況下，這些虛擬機可以并發運行，并且可以互相或者和物理機進行系統通信。

(2)快速恢復性。虛擬機具有快照功能，可以將虛擬機的當前狀態完整地保留下來，在必要的時候可以快速地恢復到過去的保存狀態。

(3)靈活擴展性。虛擬機由于大多為文件形式存儲硬盤，因此具有比物理機好得多的擴展性，你可以方便地在虛擬系統上增加一個硬盤或是加上一個網卡等[3]。

(4)可移植性。實際系統如果從一臺計算機遷移到另一臺計算機，是一件費時費力的事情，不僅需要嚴格的規劃，還會不可避免的出現各種問題，導致克隆系統變得幾乎不可能。而虛擬機由于使用的虛擬硬件完全一樣，而且以文件形式存儲，所以移動非常便捷。你可以方便地克隆你需要的系統或將系統遷移到其他的物理機上，而不用再為硬件問題擔心。

3　虛擬機在實驗教學中的應用

3.1 實驗課教學設計

MySQL數據庫管理實驗課程教學目標是通過完成實驗項目，加深學生對數據庫系統理論知識的理解，熟練掌握MySQL Workbench軟件進行數據庫設計；掌握MySQL數據庫管理和維護方法；掌握MySQL數據庫調優和集群實現；為以后從事數據庫管理與設計、服務器管理、程序開發等不同領域的研究打下基礎。

MySQL數據庫管理課程共54學時，其中理論學時36學時，實驗學時18學時。基于以上實驗教學目標與實驗學時安排，我們將MySQL實驗分為9個實驗項目，具體見表1。

表1　MySQL數據庫管理實驗

2　實驗2：SQL語句掌握SQL語句的基本語法；掌握DDL，DQL，DCL，DML。3　實驗3：使用Workbench進行數據庫設計掌握Workbench的安裝和配置方法；掌握Workbench的使用方法。4　實驗4：MySQL遠程管理了解SSH的開啟方法；掌握MySQL配置遠程管理的方法；掌握常見MySQL管理工具。5　實驗5：MySQL用戶管理與授權理解M y S Q L權限的工作原理；掌握M y S Q L用戶管理。6　實驗6：數據備份與數據恢復了解數據備份與數據恢復的方法；掌握使用工具進行MySQL數據備份和恢復的方法。7　實驗7：性能監控了解性能監控的主要形式；理解M y S Q L性能監控指標；掌握MySQL性能監控的方法。8　實驗8：查詢優化　掌握常見的查詢優化方式；掌握具體的查詢優化方法。9　實驗9：集群實現　理解集群的工作方式；掌握集群的具體實現方法。

通過表1可以看出，MySQL實驗課程需要在Linux操作系統下完成，另外，若使實驗全部順利完成，我們需要至少兩臺以上的計算機。但是，目前實驗室條件有限，僅能為每位學生提供一臺安裝有Windows操作系統計算機。因此，我們將虛擬機引入到實驗教學中。

3.2 虛擬機在實驗教學中的應用

結合當前專業實驗室存在的問題，我們利用VMware Workstation軟件創建虛擬機的功能，保障了實驗教學的順利進行，并且達到了預期的教學目標，具體方法如下。

(1)在Linux上安裝MySQL。實驗室為每位學生提供一臺Windows操作系統的計算機。我們在該計算機上安裝VMware Workstation軟件，然后利用這個軟件創建虛擬機，在該虛擬機上安裝Linux操作系統，并且開啟SSH服務，便于遠程維護該操作系統；最后進行MySQL軟件的安裝。例如，有些學生僅在實驗課上完成了Linux操作系統的安裝，那么利用虛擬機的遷移特點，他可以將該虛擬機拷貝至任何安裝有虛擬軟件的機器上，接著完成剩下的實驗。本實驗我們需要注意給學生提供Linux的ISO鏡像文件即可。

(2)SQL語句。這次實驗是在實驗1的基礎上完成的，學生利用實驗1安裝好的MySQL服務器完成SQL語句的學習。

(3)使用Workbench進行數據庫設計。該實驗由2臺計算機完成，其中一臺是實驗1用到的虛擬機，另外一臺是本地物理機。我們在物理機上安裝Workbench，然后通過Workbench的功能連接到MySQL服務器完成數據庫設計、服務器管理等操作。這樣有利于學生體驗服務器的遠程管理，從而為實驗4做好準備。

(4)服務器管理。我們把實驗4至實驗6、實驗8統稱為服務器管理。這4次實驗，與實驗3相同，我們都可以利用2臺機器完成實驗。一臺是虛擬機搭建的MySQL服務器，另外使用本地物理機。我們在本地物理機中安裝常用的MySQL管理軟件，例如SQLyog，Navicat等MySQL圖像化管理工具。在MySQL服務器配置相應的參數，使其支持遠程訪問即可。最后利用遠程管理工具就能實現服務器管理、用戶管理、備份恢復以及查詢優化。

(5)性能監控。實驗要求與實驗3相同，但是需要在服務器端安裝MONyog等監控軟件。然后可以在本地物理機通過瀏覽器訪問服務器的地址，監控MySQL服務器的狀態。

(6)集群實現。該實驗要求搭建至少2臺機器以上的集群，這里我們使用2臺虛擬機完成本次實驗。以單一主從復制為例，講解虛擬機的具體應用。

①首先利用實驗1創建的虛擬機，然后通過VMware Workstation軟件克隆功能，創建第二臺MySQL服務器，并且使兩臺服務器開啟SSH，能夠進行遠程管理。2臺虛擬機服務器的配置見表2。

表2　服務器配置參數

②該服務器為單一復制的主服務器。在該服務器上創建用于數據復制的賬號和權限；修改MySQL服務器的配置文件，在該服務器上開啟二進制日志。通過命令“show master status”查看二進制日志的狀態，并記錄便于使用。

③該服務器為單一復制的從服務器。在該服務器上修改MySQL服務器的配置文件開啟二進制日志與中繼日志；接著通過命令進行單一復制的具體配置，使得主從服務器同步；通過命令“start slave”開啟復制服務。

④通過在主服務器上進行創建數據庫、創建表、添加、刪除等操作，也就是每次完成數據更新操作，查看從服務器是否發生變化。

3.3 實驗技巧

為保障MySQL實驗的順利完成，我們需要注意以下兩點。

(1)虛擬網卡模式的選擇。為了使物理機與虛擬機，虛擬機與虛擬機的通信需要注意選擇正確的虛擬網卡模式，例如NAT模式、橋接模式、主機模式等。

(2)文件共享。在實驗中需要在不同操作系統之間傳輸文件。例如實驗1，假定規定好MySQL安裝版本，我們需將在Windows操作系統上下載好的MySQL安裝包放在Linux操作系統上。因此，需要研究不同操作系統之間文件共享方式，例如FTP，SFTP，mount掛載等。

4　結束語

將虛擬機應用到MySQL數據庫管理實驗課程中，能夠有效地保障實驗教學的順利進行。我們利用虛擬機軟件在物理機上創建出不同操作系統的虛擬機，這樣的操作對物理機沒有任何影響，減少了實驗室管理工作量。由于學生使用虛擬機做實驗與用物理機實驗效果相同，保證了豐富的教學資源，使得每位學生都可動手實踐所有的實驗項目，提高了學生實驗的參與度和動手能力。由于虛擬機具有遷移性，方便學生將在課上未完成的實驗項目拷貝至任何一臺機器上，課下完成實驗項目，有效地提高了實驗項目的完成度，從而使學生樂于學習，提高了學生的自學能力，從而進一步地提高了實驗課程教學的有效性。

參考文獻

[1] 張彬彬.應用虛擬機于計算機組裝與維護實訓中[J].電腦知識與技術,2010(6):3779-3780.

[2] 賀惠萍,榮彥,張蘭.虛擬機軟件在網絡安全教學中的應用[J].實驗技術與管理，2011(28):112-115.

[3] 錢凌.虛擬機技術在高中信息技術課程中的應用研究[D].蘭州:西北師范大學,2007.

The Application of Virtual Machine in the Experiment Teaching of MySQL Database Management

Geng Fangfang, Ruan Xiaolong
Network Information Center, Henan University of TCM, Zhengzhou, 450008, China

Abstract:In the light of the existing problems in the experimental teaching of MySQL database management, and combining with the characteristics of virtual machine, the virtual machine is introduced into the MySQL database management experiment teaching.The practice proves that this method can provide a good teaching environment for experiment teaching, and guarantee the smooth progress of the experiment teaching.At the same time, it can provide students with free and flexible experimental time and place, so as to improve the experiment teaching quality effectively.

Key words:virtual machine; MySQL database; physical machine

作者簡介：耿方方，碩士，講師。

收稿日期：2015-08-11