虛擬機(jī)技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用

摘要摘要：針對(duì)高校計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室設(shè)備利用率不高、沒(méi)有形成交叉利用，以及靈活性不足等問(wèn)題，以嘉興學(xué)院平湖校區(qū)為例，研究了如何基于虛擬機(jī)技術(shù)，整合高?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室資源，以提高計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室的使用效率，搭建較好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)技術(shù)； VMware Workstation；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室

DOIDOI：10.11907/rjdk.151942

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）011011102

基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：嘉興學(xué)院實(shí)驗(yàn)技術(shù)改革項(xiàng)目（00315005）

作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：張梁（1984-），男，浙江嘉興人，碩士，嘉興學(xué)院平湖校區(qū)實(shí)驗(yàn)中心助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

1計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)許多高校實(shí)驗(yàn)室都是由各系按照自身需求建立的，有些實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備尤其像計(jì)算機(jī)這種通用設(shè)備利用率不高，沒(méi)有形成交叉利用。另外，實(shí)驗(yàn)室建立的時(shí)間有早有晚，使得一些儀器和設(shè)備的使用年代不一，實(shí)驗(yàn)室各自為戰(zhàn)，沒(méi)有統(tǒng)籌規(guī)劃實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室利用率的最大化。

實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)設(shè)備裝有Windows Xp、Windows 7、Linux、Windows Server2003、Windows Server2008等各種系統(tǒng)，因?yàn)椴煌瑢I(yè)需求不同，裝有如CoralDRAW、Visual Studio、Dreamweaver、AutoCAD等各種軟件，而很多軟件又兼容于不同的操作系統(tǒng)。而軟件的升級(jí)及系統(tǒng)補(bǔ)丁的更新隨時(shí)帶來(lái)原有軟件無(wú)法使用，例如Adobe Creative Suite CS5.5以下版本只支持32位操作系統(tǒng)，而CS6版本以上又只支持64位操作系統(tǒng)，由此給計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室維護(hù)帶來(lái)重復(fù)和復(fù)雜的工作。

此外，計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室所裝的還原系統(tǒng)雖然能有效阻止病毒或木馬等程序的散播，以及一些誤操作導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常啟動(dòng)或軟件無(wú)法正常運(yùn)行的情況[1]，但是對(duì)于某些課程接續(xù)步驟型的實(shí)驗(yàn)以及某些課程需要靈活配置應(yīng)用時(shí)，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)管理模式很難滿足這些需求。

2虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用

2.1基于虛擬機(jī)技術(shù)提高實(shí)驗(yàn)環(huán)境

虛擬技術(shù)可以對(duì)不同軟件更好地規(guī)劃和分類。例如網(wǎng)絡(luò)互連性實(shí)驗(yàn)需要多臺(tái)計(jì)算機(jī)、交換機(jī)和網(wǎng)線等設(shè)備，以現(xiàn)有條件很難實(shí)現(xiàn)每個(gè)人都有充足的設(shè)備來(lái)完成，而使用虛擬機(jī)技術(shù)，一人一機(jī)即可搭建自己的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

對(duì)于某些實(shí)驗(yàn)課程，需要借助前一次甚至前幾次課程中已搭好的環(huán)境或做好的步驟，才能繼續(xù)下一步的實(shí)驗(yàn)操作，否則將造成大量的浪費(fèi)。對(duì)于這些接續(xù)性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)虛擬技術(shù)的運(yùn)用，可以根據(jù)實(shí)際情況保存好完整的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

硬盤(pán)格式化或重新分區(qū)等破壞性實(shí)驗(yàn)，真實(shí)環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)完全不可用和所有數(shù)據(jù)丟失等情況，而在虛擬機(jī)環(huán)境下可以避免上述問(wèn)題，完成這些實(shí)驗(yàn)[2]。

2.2基于虛擬機(jī)技術(shù)整合實(shí)驗(yàn)室環(huán)境

根據(jù)虛擬機(jī)技術(shù)特點(diǎn)，可依據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的新舊程度和配置情況，整合現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室資源，將其劃分為3類實(shí)驗(yàn)環(huán)境：高配機(jī)型、低配機(jī)型和其它機(jī)型環(huán)境。

經(jīng)管財(cái)會(huì)類軟件、外語(yǔ)系的語(yǔ)言類、計(jì)算機(jī)公共課類軟件這些對(duì)配置要求不是很高的實(shí)驗(yàn)，使用和操作上可運(yùn)行在低配機(jī)的虛擬環(huán)境中。而對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、物流仿真、藝術(shù)設(shè)計(jì)的Adobe系列軟件等對(duì)硬件要求較高，這類實(shí)驗(yàn)可運(yùn)行在高配機(jī)的虛擬環(huán)境下。而其它類機(jī)型包括一些實(shí)驗(yàn)室不可替代的專用機(jī)型，如某些設(shè)計(jì)類專業(yè)的iMAC一體機(jī)和一部分工作站機(jī)型，或是一些配置更低無(wú)法保障正常使用虛擬機(jī)以及一些古董級(jí)別已被實(shí)驗(yàn)室淘汰的機(jī)型，經(jīng)過(guò)整合，將會(huì)帶來(lái)更好的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)中心對(duì)不同需求的實(shí)驗(yàn)提供不同類別的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，各專業(yè)計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室又可交叉使用，由此提高整體使用效率。

3虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建方案

主流的虛擬機(jī)有Microsoft公司的Microsoft Virtual server系列和VMware公司的VMware Server系列。因?yàn)镸icrosoft Virtual Server對(duì)軟件的兼容性和使用者人數(shù)均不及VMware Server，因此選擇后者作為本文計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室的虛擬機(jī)平臺(tái)軟件。盡管VMware公司已出新版VMware Workstation，但考慮到新版的穩(wěn)定性還有待市場(chǎng)證明，因此實(shí)驗(yàn)室決定采用VMware Workstation 9版本作為實(shí)踐操作的平臺(tái)應(yīng)用。VMware Workstation 9支持32位和64位的主機(jī)，支持雙路虛擬SMP功能，也支持如Windows7等流行的操作系統(tǒng)，對(duì)Windows8的兼容性能也進(jìn)行了全面的提升。

3.1嘉興學(xué)院平湖校區(qū)虛擬機(jī)硬件環(huán)境

各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置各不相同，可根據(jù)硬件條件的不同，合理分配實(shí)驗(yàn)室使用，因?yàn)楦叩挠布h(huán)境可以同時(shí)運(yùn)行更多的虛擬機(jī)。筆者院校有不同年代不同批次計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室若干，根據(jù)硬件配置整體性能的不同大致分為3類：低配機(jī)型，以Intel Pentium Dual-Core系列雙核心處理器（主頻范圍2.0GHz-2.4GHz）、1G DDR II內(nèi)存、160G SATA2硬盤(pán)、128MB獨(dú)立顯卡等配置劃分。高配機(jī)型是以Intel Core i3系列雙核心四線程處理器（主頻范圍2.1GHz-3.2GHz）4G DDR III內(nèi)存、1TB SATA3硬盤(pán)、1G獨(dú)立顯卡等配置劃分。其它類機(jī)型，有些是一些實(shí)驗(yàn)室不可替代的專用機(jī)型，如某些設(shè)計(jì)類專業(yè)的iMAC一體機(jī)和一部分工作站機(jī)型，有些是更低配的機(jī)型，安裝使用虛擬機(jī)系統(tǒng)反應(yīng)會(huì)很慢，有些則已被實(shí)驗(yàn)室淘汰另作它用。

3.2虛擬機(jī)CPU配置

虛擬機(jī)的CPU與主機(jī)相同，可以設(shè)置多CPU?？紤]到學(xué)校的機(jī)型整體配置和系統(tǒng)運(yùn)行速度問(wèn)題，我們采用低配機(jī)型CPU為1個(gè)核心，而高配機(jī)型可選擇2個(gè)核心。

3.3虛擬機(jī)內(nèi)存配置

虛擬機(jī)內(nèi)存依賴于主機(jī)的內(nèi)存大小，學(xué)校實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)軟件要求采用低配機(jī)型256MB-768MB，高配機(jī)型1GB-3GB的配置。另外，在VMware Workstation 9中的所有虛擬機(jī)內(nèi)存總數(shù)并沒(méi)有限制。

3.4虛擬機(jī)顯卡配置

虛擬機(jī)提供VGA、SVGA等標(biāo)準(zhǔn)的顯卡模式，可以自定義顯存大小，支持Direct 3D等功能。不論是高配機(jī)型或是低配機(jī)型，一般情況下都選擇與主機(jī)顯卡相同的顯存大小。

3.5虛擬機(jī)光驅(qū)和硬盤(pán)配置

VMware Workstation 9中提供多種IDE設(shè)備，可以是光驅(qū)或者硬盤(pán)等。光驅(qū)可以選擇CD-ROM或者DVD-ROM，可以是主機(jī)物理光驅(qū)或者ISO的鏡像文件。硬盤(pán)可以是虛擬硬盤(pán)或是直接選擇主機(jī)的物理硬盤(pán)，可以選擇IDE或是SCSI接口硬盤(pán)。虛擬硬盤(pán)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況選擇容量，一般系統(tǒng)分區(qū)需要20G～50G左右，數(shù)據(jù)分區(qū)10G～20G范圍比較適中，因此可以根據(jù)需求選擇40G～80G的總虛擬硬盤(pán)容量。當(dāng)然也可以選擇創(chuàng)建動(dòng)態(tài)硬盤(pán)模式，其容量會(huì)在設(shè)置的最大容量范圍內(nèi)根據(jù)虛擬機(jī)占用的實(shí)際硬盤(pán)容量而增加。

3.6虛擬機(jī)的VMware Tools

當(dāng)需要的操作系統(tǒng)安裝完成后，還需要安裝VMware虛擬機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，因此安裝VMware Tools成為關(guān)鍵。VMware Tools專門(mén)為Windows、Linux和Netware等操作系統(tǒng)定制了驅(qū)動(dòng)程序光盤(pán)，是VMware虛擬機(jī)中一種自帶的增強(qiáng)工具，可同步虛擬機(jī)與主機(jī)時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)程序并增強(qiáng)虛擬硬盤(pán)和顯卡性能。安裝了VMware Tools后才能實(shí)現(xiàn)主機(jī)與虛擬機(jī)之間的文件共享。另外，還可以實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)屏幕全屏功能，鼠標(biāo)也可在主機(jī)與虛擬機(jī)之間自由移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自由拖拽等功能。

3.7虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式配置

VMWare虛擬機(jī)提供了3種網(wǎng)絡(luò)工作模式，針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)需求，分別選擇bridged（橋接模式）、NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式）和hostonly（主機(jī)模式）。

（1）橋接模式：在bridged模式下，需要手動(dòng)配置和宿主機(jī)處于同一網(wǎng)段的虛擬機(jī)系統(tǒng)的IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)等TCP/IP相關(guān)信息，通過(guò)設(shè)置可以使宿主機(jī)系統(tǒng)和虛擬機(jī)系統(tǒng)互相通信。在此模式下，虛擬機(jī)系統(tǒng)就是一個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)主機(jī)系統(tǒng)，它和宿主機(jī)就像連接在同一集線器上的電腦兩臺(tái)主機(jī)，通過(guò)設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)相互通信。如果宿主機(jī)可以訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，那么虛擬機(jī)系統(tǒng)也一定能通過(guò)配置局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)或路由器來(lái)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。例如實(shí)驗(yàn)要求新建一個(gè)虛擬服務(wù)器，為局域網(wǎng)用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，就需要選擇橋接模式。

（2）主機(jī)模式：在hostonly模式下，虛擬機(jī)系統(tǒng)和宿主機(jī)系統(tǒng)相當(dāng)于通過(guò)雙絞線互連的、可以進(jìn)行相互通信的兩臺(tái)電腦主機(jī)。虛擬機(jī)系統(tǒng)的TCP/IP配置信息，都是由VMnet1虛擬網(wǎng)絡(luò)的DHCP服務(wù)器動(dòng)態(tài)分配的。例如實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行某些特殊的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工作，就可以選擇主機(jī)模式，創(chuàng)建一個(gè)隔離于網(wǎng)內(nèi)其它主機(jī)的虛擬系統(tǒng)。

（3）網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式：在NAT模式下的虛擬機(jī)系統(tǒng)，TCP/IP配置信息是不能手動(dòng)修改的，它的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)由VMnet8虛擬網(wǎng)絡(luò)的DHCP服務(wù)器提供。若宿主機(jī)系統(tǒng)能訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，那么使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換功能，可以使虛擬機(jī)系統(tǒng)通過(guò)宿主機(jī)系統(tǒng)所在的網(wǎng)絡(luò)同樣訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)[4]。

實(shí)驗(yàn)前，配置VMware虛擬機(jī)時(shí)，為了今后更有效地進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)中的網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)工作模式的選擇十分重要，如果選擇了錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)工作模式就不能完成實(shí)驗(yàn)步驟，無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

4結(jié)語(yǔ)

在高校的各種實(shí)驗(yàn)室中，以配備多臺(tái)計(jì)算機(jī)作為公共課及專業(yè)課實(shí)踐教學(xué)的載體，其使用頻率是相當(dāng)高的。隨著時(shí)間的推移，原有的一些技術(shù)已無(wú)法滿足現(xiàn)代日新月異的教學(xué)變革及發(fā)展趨勢(shì)。虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室中的運(yùn)用，能使實(shí)驗(yàn)中心人員更好地規(guī)劃和整合原有的實(shí)驗(yàn)室資源，提高交叉使用效率，適應(yīng)時(shí)代與教學(xué)發(fā)展需要。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：杜能鋼）