基于VMWARE虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)磁盤實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

楊金石

摘 要：針對(duì)當(dāng)前高職院?！毒W(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求和特點(diǎn)，提出運(yùn)用VMWARE虛擬機(jī)進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備器材短缺的問題。介紹了動(dòng)態(tài)磁盤的分類，重點(diǎn)論述了基于VMWARE的動(dòng)態(tài)磁盤實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)過程。

關(guān)鍵詞：VMWARE；動(dòng)態(tài)磁盤；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)

1 引言

在windows系列操作系統(tǒng)中，可以采用基本磁盤和動(dòng)態(tài)磁盤兩種方式來使用磁盤，基本磁盤受26個(gè)英文字母的限制，磁盤分區(qū)數(shù)量非常有限，另外，在基本磁盤上只能建立4個(gè)主分區(qū)；作為磁盤使用的另一種方式，動(dòng)態(tài)磁盤不受26個(gè)字母的限制，他的命名采用“卷”來實(shí)現(xiàn)。相比于基本磁盤，動(dòng)態(tài)磁盤的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在可以將磁盤容量擴(kuò)展到非臨近的磁盤空間中，磁盤訪問速率能得到不同程度的提升，磁盤可以具有糾錯(cuò)能力等。由于動(dòng)態(tài)磁盤具有很大基本磁盤不具備的優(yōu)點(diǎn)，在很多相對(duì)高端的應(yīng)用中，都采用動(dòng)態(tài)磁盤來取代原來的基本磁盤。

在高職計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的《網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)》課中，對(duì)動(dòng)態(tài)磁盤的管理維護(hù)是一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。傳統(tǒng)教學(xué)條件下，要實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)磁盤管理維護(hù)實(shí)驗(yàn)必須要在具有磁盤陣列的計(jì)算機(jī)才能進(jìn)行，如果要對(duì)不同動(dòng)態(tài)磁盤效果進(jìn)行驗(yàn)證，還需要頻繁對(duì)磁盤陣列進(jìn)行安裝和拆卸，這種方式不僅實(shí)驗(yàn)效率不高，而且還很容易引起磁盤陣列故障；加之用于實(shí)驗(yàn)的磁盤陣列數(shù)量不夠，管理維護(hù)經(jīng)費(fèi)不足等因素，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間和設(shè)備器材均難以得到充分保障，一定程度上的影響了該部分實(shí)驗(yàn)效果。

VMWARE是一款虛擬機(jī)軟件，該軟件能在windows環(huán)境下通過軟件方式虛擬出多個(gè)不同配置的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，用戶可以在模擬出的不同硬件平臺(tái)上安裝不同的操作系統(tǒng)以及其他軟件。VMWARE軟件虛擬出的計(jì)算機(jī)在操作使用上與真實(shí)的物理計(jì)算機(jī)并不存在太大差異，而且，用戶在虛擬機(jī)中的所有操作對(duì)于真實(shí)計(jì)算機(jī)來說只是對(duì)其中的一個(gè)文件數(shù)據(jù)的修改，而不會(huì)對(duì)真實(shí)計(jì)算機(jī)帶來任何損壞。利用該軟件的這一特點(diǎn)，可以在一臺(tái)配置較低的計(jì)算機(jī)中模擬出一臺(tái)符合教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求的高性能計(jì)算機(jī)來進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作。

2 動(dòng)態(tài)磁盤概述

動(dòng)態(tài)磁盤是微軟公司從windows 2000操作系統(tǒng)起引入的一個(gè)概念，動(dòng)態(tài)磁盤可以提供一些基本磁盤不具備的功能，例如創(chuàng)建可跨越多個(gè)磁盤的卷和創(chuàng)建具有容錯(cuò)能力的卷等。所有動(dòng)態(tài)磁盤上的卷都是動(dòng)態(tài)卷。動(dòng)態(tài)卷有五種類型：簡單卷、跨區(qū)卷、帶區(qū)卷、鏡像卷和RAID-5卷。

1、簡單卷

簡單卷是獨(dú)立的動(dòng)態(tài)磁盤中的一個(gè)卷，與基本磁盤分區(qū)相似，但是簡單卷沒有空間和數(shù)量上的限制，而且可以對(duì)卷空間進(jìn)行擴(kuò)展。

2、跨區(qū)卷

跨區(qū)卷是包含多個(gè)磁盤上的空間的卷，向跨區(qū)卷中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的順序是存滿第一塊磁盤后在逐漸向后面磁盤進(jìn)行存儲(chǔ)?？鐓^(qū)卷能夠有效利用資源，但不能提高磁盤訪問速率和性能。

3、帶區(qū)卷

帶區(qū)卷是包含多個(gè)磁盤上的空間的卷，向跨區(qū)卷中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)被分割成64KB的數(shù)據(jù)塊，然后向陣列中的每一塊磁盤同時(shí)寫入不同的數(shù)據(jù)塊，這個(gè)過程可以顯著提高磁盤的效率和性能。該類型卷無法進(jìn)行卷擴(kuò)展。

4、鏡像卷

鏡像卷可以解釋為簡單卷的一個(gè)同步備份卷。需要兩塊磁盤，一塊磁盤用于存儲(chǔ)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)，另一塊磁盤用于存儲(chǔ)完全相同的副本。當(dāng)一塊磁盤讀寫失敗時(shí)，另一塊磁盤可以立即啟用，從而避免了數(shù)據(jù)丟失。該類型卷提供了容錯(cuò)性，但是磁盤資源利用率僅有50%。

5、RAID-5卷

RAID-5卷是指帶有奇偶校驗(yàn)功能的帶區(qū)卷，該類型卷提供了容錯(cuò)性。該類型卷至少需要3塊磁盤，當(dāng)陣列中任何一塊磁盤讀寫失敗時(shí)，都可以由其他磁盤中的信息運(yùn)算得出，使用該卷時(shí)，磁盤資源利用率為（n-1）/n（n為磁盤個(gè)數(shù)）。

3 基于VMWARE的動(dòng)態(tài)磁盤實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)

在此針對(duì)上述5中動(dòng)態(tài)卷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。重點(diǎn)對(duì)鏡像卷和RAID-5卷的配置以及特性演示進(jìn)行討論。

1、創(chuàng)建虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境

在VMWARE軟件中創(chuàng)建一臺(tái)虛擬機(jī)，選擇要安裝的操作系統(tǒng)為windows server 2003，設(shè)置虛擬計(jì)算機(jī)的內(nèi)存為256M，硬盤空間為8G，再為虛擬機(jī)添加3個(gè)硬盤，空間均為3G，此時(shí)該虛擬計(jì)算機(jī)具有4個(gè)磁盤，能夠滿足動(dòng)態(tài)磁盤所需的磁盤陣列配置需求。完成必要的硬件配置后，在虛擬機(jī)中安裝上windows server 2003操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)安裝完后，基本實(shí)驗(yàn)環(huán)境就搭設(shè)完畢。

2、將基本磁盤升級(jí)為動(dòng)態(tài)磁盤

安裝完成windows server 2003操作系統(tǒng)后，可使用操作系統(tǒng)磁盤管理工具中的升級(jí)向?qū)⒒敬疟P轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)磁盤。升級(jí)后，磁盤上包含的將是卷，而不是磁盤分區(qū)。還可以為每個(gè)卷指定一個(gè)驅(qū)動(dòng)器字母或者掛接點(diǎn)。磁盤升級(jí)前的基本磁盤分區(qū)將轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)磁盤的一個(gè)簡單卷。

3、創(chuàng)建各種不同的動(dòng)態(tài)磁盤

在磁盤升級(jí)為動(dòng)態(tài)磁盤后，可以在操作系統(tǒng)的磁盤管理工具中通過向?qū)韯?chuàng)建簡單卷、跨區(qū)卷、帶區(qū)卷、鏡像卷以及RAID-5卷。需要注意的是在創(chuàng)建不同卷時(shí)，相關(guān)參數(shù)必須符合給類型卷的特點(diǎn)要求，簡單卷的空間設(shè)置不能超過所在磁盤剩余空間的總和；跨區(qū)卷必須在2個(gè)以上的磁盤中創(chuàng)建，創(chuàng)建帶區(qū)卷、鏡像卷和RAID-5卷時(shí)，各個(gè)磁盤空間大小要保持一致。

4、動(dòng)態(tài)磁盤特性演示驗(yàn)證

不同的動(dòng)態(tài)磁盤具有不同的技術(shù)特性，可以通過實(shí)驗(yàn)對(duì)相關(guān)特性進(jìn)行演示。

（1）跨區(qū)卷與帶區(qū)卷的訪問速率對(duì)比

按照動(dòng)態(tài)卷的相關(guān)原理，帶區(qū)卷比跨區(qū)卷更高的數(shù)據(jù)訪問速率，可以通過同時(shí)向這兩個(gè)卷復(fù)制一個(gè)大數(shù)據(jù)文件的方式，通過觀察兩個(gè)拷貝進(jìn)程所用時(shí)間的方式來驗(yàn)證這一特性。

（2）鏡像卷和RAID-5卷的容錯(cuò)性能驗(yàn)證

鏡像卷和RAID-5卷均具有一定的數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力，為了驗(yàn)證鏡像卷的容錯(cuò)能力，在VMWAER實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，在鏡像卷中放置一個(gè)數(shù)據(jù)文件。此時(shí)關(guān)閉虛擬機(jī)，將鏡像卷所在的兩個(gè)磁盤中的任意一個(gè)從虛擬機(jī)中刪除（通過這種方式來模擬實(shí)際應(yīng)用中鏡像卷中一個(gè)物理磁盤受到損壞的情形），然后再次打開虛擬計(jì)算機(jī)，進(jìn)入磁盤管理工具，將發(fā)現(xiàn)比原來少了一個(gè)磁盤，但是打開原來的鏡像卷，存儲(chǔ)在該卷中的文件還在，并且內(nèi)容沒有發(fā)生任何改變，這就很好的驗(yàn)證了鏡像卷具有容錯(cuò)能力的特點(diǎn)。

用類似的方法對(duì)RAID-5卷的容錯(cuò)能力進(jìn)行驗(yàn)證，將發(fā)現(xiàn)在只刪除RAID-5卷所在磁盤中任意一個(gè)磁盤的情況下（通過這種方式來模擬實(shí)際應(yīng)用中RAID-5卷中的一個(gè)物理磁盤受到損壞的情形），存儲(chǔ)在該卷中的數(shù)據(jù)將不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

4 結(jié)束語

動(dòng)態(tài)磁盤管理維護(hù)是高職院校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)基本技能，傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)時(shí)間均較難得到保障，影響了教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果，通過引入VMWARE虛擬機(jī)軟件平臺(tái)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程設(shè)計(jì)，可以較好的解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的設(shè)備器材不足的問題，滿足了該部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，提高了教學(xué)效果。

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