虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)課程中的應(yīng)用

摘 要 虛擬機(jī)技術(shù)作為一種有效的教學(xué)輔助手段廣泛應(yīng)用在計(jì)算機(jī)教學(xué)領(lǐng)域中，利用虛擬機(jī)來(lái)輔助計(jì)算機(jī)教學(xué)，可以解決現(xiàn)有環(huán)境不能滿足教學(xué)實(shí)訓(xùn)需求的問(wèn)題。本文以Linux操作系統(tǒng)教學(xué)為例，淺析虛擬機(jī)的具體應(yīng)用，并且可以推廣到其他計(jì)算機(jī)類課程中。

【關(guān)鍵詞】虛擬機(jī) VMware 教學(xué)

1 虛擬機(jī)及虛擬機(jī)軟件VMware Workstation簡(jiǎn)介

虛擬機(jī)指運(yùn)行于物理計(jì)算機(jī)上的由軟件模擬出來(lái)的計(jì)算機(jī)。這些虛擬機(jī)上可以像真正的計(jì)算機(jī)一樣，擁有自己獨(dú)立的CPU、硬盤、內(nèi)存及其他硬件，并安裝操作系統(tǒng)。

VMware Workstation是[1]VMware公司的商業(yè)軟件，使用該軟件可以創(chuàng)建虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)可以運(yùn)行其自己的操作系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，VMware工作站允許一臺(tái)真實(shí)的計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行數(shù)個(gè)操作系統(tǒng)。VMware的優(yōu)點(diǎn)：

（1）在一臺(tái)實(shí)體機(jī)上組建的一個(gè)虛擬機(jī)局域網(wǎng)環(huán)境，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的行為與真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)完全一致，而且不用擔(dān)心虛擬網(wǎng)卡和虛擬交換機(jī)會(huì)損壞。

（2）每一臺(tái)虛擬機(jī)，在宿主機(jī)上就是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，可以獨(dú)立地安裝幾乎所有的主流操作系統(tǒng)，可以模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中客戶機(jī)上的操作系統(tǒng)的多樣性。

（3）每臺(tái)虛擬機(jī)，在宿主機(jī)上是一個(gè)文件或文件夾。這樣就具有可攜帶性、可遷移性和可擴(kuò)展性，如用于群集的實(shí)驗(yàn)。

（4）每一臺(tái)虛擬機(jī)歸根到底是宿主機(jī)上的一個(gè)軟件系統(tǒng)，這樣在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以減少設(shè)備的損壞、降低設(shè)備的投資、減輕設(shè)備維護(hù)的工作量。

（5）利用VMware的快照和恢復(fù)功能，可以在任意時(shí)刻為虛擬機(jī)進(jìn)行快照，然后在任意時(shí)刻恢復(fù)到虛擬機(jī)任何一個(gè)快照的狀態(tài)。

2 VMware在Linux操作系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用

為了順利完成各種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，建議計(jì)算機(jī)的配置越高越好。虛擬機(jī)安裝完成后真實(shí)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)鄰居中新增兩塊網(wǎng)卡，簡(jiǎn)稱為VMnet1和VMnet8。

多年來(lái)，我在Linux操作系統(tǒng)教學(xué)中使用VMware效果顯著。下面以RHEL6為例談?wù)勔韵戮唧w應(yīng)用：

2.1 Linux系統(tǒng)安裝和移除

一般的計(jì)算機(jī)課程被安排到普通計(jì)算機(jī)房完成，學(xué)生不能對(duì)計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)配置進(jìn)行隨意修改，利用虛擬機(jī)可以隨意創(chuàng)建虛擬機(jī)，任意修改刪除，不會(huì)影響真實(shí)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)。在Linux系統(tǒng)安裝時(shí)，其中最重要的一步“磁盤分區(qū)設(shè)置”，學(xué)生不好理解磁盤設(shè)備的名稱、掛裝點(diǎn)等概念，磁盤分區(qū)方案最少有兩種。在教學(xué)中對(duì)每種分區(qū)方案都要求學(xué)生熟練掌握，這些都是建立在反復(fù)練習(xí)安裝的基礎(chǔ)上才能掌握。利用虛擬機(jī)可以解決這些問(wèn)題，生動(dòng)形象。如果要移除系統(tǒng)，在虛擬機(jī)菜單中，直接移除即可。

2.2 系統(tǒng)啟動(dòng)模式設(shè)置

Linux系統(tǒng)任何時(shí)候都要運(yùn)行在一個(gè)指定的級(jí)別上，不同運(yùn)行級(jí)別的程序和服務(wù)不同，所要完成的工作和所要達(dá)到的目的也不同。系統(tǒng)有7個(gè)運(yùn)行級(jí)別，不僅可以在不同級(jí)別之間相互切換，而且可以通過(guò)修改系統(tǒng)啟動(dòng)的配置文件/etc/inittab來(lái)達(dá)到系統(tǒng)啟動(dòng)模式的設(shè)置。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，可能由于修改配置文件/etc/inittab的錯(cuò)誤導(dǎo)致系統(tǒng)不能啟動(dòng)了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)利用虛擬機(jī)就不存在問(wèn)題了，一切可以重頭來(lái)。

2.3 文件系統(tǒng)的創(chuàng)建與使用

文件系統(tǒng)是任何一種操作系統(tǒng)中最基本、最重要的一部分內(nèi)容。用虛擬機(jī)不僅可以添加多塊不同接口的硬盤，而且還可以隨意改變大小。學(xué)生常遇到的問(wèn)題是：在硬件設(shè)備中添加了硬盤，但開(kāi)機(jī)后找不到相應(yīng)的設(shè)備。出現(xiàn)這樣的問(wèn)題是，一是對(duì)硬盤接口類型及硬盤的標(biāo)識(shí)混淆不清；二是學(xué)生的定勢(shì)思維總認(rèn)為磁盤應(yīng)叫做C盤D盤之類的；三是學(xué)生對(duì)硬盤分區(qū)、格式化的操作沒(méi)機(jī)會(huì)操作。在新增加的硬盤上建立分區(qū)、格式化、掛裝等操作，經(jīng)過(guò)這幾步操作，才能正常使用硬盤，用完之后根據(jù)實(shí)際情況卸裝或修改系統(tǒng)掛裝表文件/etc/fstab，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)掛裝文件系統(tǒng)。利用虛擬機(jī)教學(xué)能讓學(xué)生透徹地理解Linux文件系統(tǒng)的相關(guān)概念。

2.4 配額管理

文件系統(tǒng)配額是一種磁盤空間的管理機(jī)制。在多用戶管理中限制用戶或組群在某個(gè)特定的文件系統(tǒng)中能使用的最大空間，從而確保用戶使用系統(tǒng)的公平性和安全性。因?yàn)?home目錄包含有所有普通用戶默認(rèn)的主目錄文件，所以應(yīng)對(duì)/home目錄所對(duì)應(yīng)的文件系統(tǒng)進(jìn)行配額管理，也即安裝Linux系統(tǒng)時(shí)需要建立獨(dú)立的/home分區(qū)。這部分內(nèi)容要求重新安裝系統(tǒng)，最初的磁盤分區(qū)方案不一定滿足這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求，在原來(lái)的磁盤分區(qū)方案中要增加/home分區(qū)。在真實(shí)環(huán)境中幾乎不可能完成，利用虛擬機(jī)輕易就完成了。

2.5 組建網(wǎng)絡(luò)

2.5.1 安裝windows系統(tǒng)和安裝Linux系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)互訪

Linux同宿主計(jì)算機(jī)之間可以直接通信的，利用VMware安裝多個(gè)虛擬機(jī)，我們可以再裝一個(gè)windows的虛擬機(jī)來(lái)形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。這時(shí)候只需要設(shè)置Linux和windows在同一個(gè)網(wǎng)段就可以形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)滿足我們做這樣實(shí)驗(yàn)的要求，而不需要去啟動(dòng)多臺(tái)計(jì)算機(jī)。

2.5.2 Linux系統(tǒng)做服務(wù)器

Linux的功能主要是做網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的操作系統(tǒng)，服務(wù)器的配置往往需要有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和一個(gè)windows系統(tǒng)做客戶端來(lái)測(cè)試服務(wù)器的運(yùn)行效果。配置常用服務(wù)器，每一個(gè)同學(xué)單獨(dú)組網(wǎng)、單獨(dú)完成實(shí)驗(yàn)，避免個(gè)別同學(xué)分組后偷懶的現(xiàn)象。還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛力。

多年來(lái)，我在《Linux操作系統(tǒng)》和《網(wǎng)絡(luò)管理與服務(wù)》課程的教學(xué)中，虛擬機(jī)應(yīng)用貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，教學(xué)效果明顯。我在教學(xué)中通過(guò)搭建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，即提高了學(xué)生的操作能力，也節(jié)省了學(xué)校的經(jīng)費(fèi)開(kāi)支。學(xué)生通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)的實(shí)訓(xùn)練習(xí)后，再在真實(shí)的操作環(huán)境中練習(xí)時(shí)，表現(xiàn)出較為熟練，防止學(xué)生新手誤損的現(xiàn)象，增強(qiáng)了學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力，達(dá)到了教學(xué)的目的。虛擬機(jī)應(yīng)用不僅僅用在這兩門課程的教學(xué)中，還可以用在其他的計(jì)算機(jī)類課程中。

參考文獻(xiàn)

[1]http：//baike.baidu.com/view/1282892.htm.

[2]王瑞琴編著.linux系統(tǒng)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017（07）.

作者簡(jiǎn)介

王瑞琴（1966-），女，山西傳媒學(xué)院攝影系副教授。研究方向?yàn)閿?shù)字媒體技術(shù)與藝術(shù)。

作者單位

山西傳媒學(xué)院 山西省晉中市 030012endprint