虚拟机技术在计算机实践教学中的应用探讨

虚拟机技术在计算机实践教学中的应用探讨

邓建辉（湖南科技职业学院电子信息系，湖南长沙410004

摘要：针对目前计算机实践教学中普遍存在的设备及场地不足、硬件损坏、实验室维护工作量大等问题，提出了一种VMware虚拟机技术的解决方法，该方法挖掘了现有设备的潜力，提高了设备的利用率，可在一定程度上使上述问题得到缓解，并能够增加学生的实践动手机会。

关键词：VMwareWorkstation；虚拟机；计算机实践教学

1学院计算机类实训室的现状与问题的提出

（1）学校学生越来越多，而教学经费的投入却远远跟不上学生数量的增长，根本无法满足实践教学的需要。

（2）计算机的某些系统维护实验，如硬盘分区、格式化等破坏性实验，我们有没有更好的方法？

（3）Windows服务器维护与管理中的RAID技术实验，多机互联的路由实验，教师只能从理论上去分析讲解，无法在课堂上演示，学生也无法通过实验更进一步加深理解。

（4）计算机网络实验，如局域网的组建、网络配置与管理、Telnet、FTP、IIS等各种网络服务的配置、远程访问和路由的设置等，这类实验需要用到多台计算机和多种设备，而现有的教学条件有限，导致学生学完课程却无法解决实际问题。

像我院这样的高职学院,在国家投资较少的情况下,要投资大量资金新建计算机硬件实验室、计算机网络实验室、计算机网络安全实验室是不现实的,如何要解决上述矛盾呢?答案是肯定的，应用虚拟计算机（以下简称虚拟机）就能使矛盾迎刃而解。

2虚拟机及虚拟机软件

虚拟机是指一台在物理计算机上虚拟出来的独立的逻辑计算机，其实质是将两台甚至更多台电脑的任务集于一台电脑，故而其对计算机硬件的要求比较高，主要体现在CPU、硬盘和内存上。虚拟机软件的出现，能够在一台物理计算机上能虚拟出多台计算机，进而为学生学习不同操作系统、软件测试、在单机环境下学习和实践如何组建网络提供了必要的条件。目前建立虚拟机和构建虚拟网络的工具软件主要有VMware和VIRTUALPC。

2.1虚拟机的优点

（1）一般不会损坏本PC的操作系统和软件，因虚拟机的硬盘通常是本PC上的一个文件，虚拟机在硬盘上的操作只在这个文件上进行。

（2）可同时在同一台PC上运行多个操作系统，每个OS都有自己独立的一个虚拟机，就如同网络上一个独立的PC。

（3）可在单机上组建网络，它提供了虚拟网络设备如交换机、网卡和虚拟建网的方式。

（4）容易安装和备份，可在虚拟机上容易地安装不同的操作系统然后备份，使用这些备份可更快速地安装其他虚拟机。

2.2虚拟机的运行机制

虚拟机是相对于物理上实际存在的计算机而言的,是具有真实计算机全部功能的虚拟计算机,包含BIOS、CPU、内存、硬盘、软盘、显卡、网卡等完整的硬件系统；在真实计算机上可以使用的资源,在同样系统环境下的虚拟机中也可以使用。在虚拟机中,所有的虚拟硬件都是由虚拟机软件利用某台真实的计算机上的物理硬件虚拟出来的,使用方法与真实计算机一样,且可以自行设置的条件更多。由于直接使用了X86的保护模式,提供了对系统硬件的访问能力,虚拟机在性能上有十分出色的表现。它可以在一台X86微机上同时、并行地运行多个不同的操作系统,或者同一个操作系统的不同版本,包括Linux、W95/98/NT/2000/XP等。并且在多个操作系统同时运行的情况下,其中一个操作系统的崩溃并不影响其他正在运行的系统。

3虚拟机软件VMware功能简介

PC机上的多操作系统安装，在任一时刻，只能运行其中的一个系统，如果想切换到其它系统，必须重新启动机器。而在虚拟机环境下，多个操作系统可以同时运行，人们可以与对待标准的Windows应用程序那样在多个操作系统之间来回切换，而不需要重新启动机器。最值得关注的是VMware强大的网络功能，可将多个虚拟机联接在一起，组建一个局域网，这个网络的行为与真实的网络完全一致，而且不用担心损坏虚拟网卡和虚拟交换机。

VMware支持的主要功能还包括：

多映像（MultipleSnapshots）的支持和管理；团队（Team）功能；克隆（Clone）功能；屏幕截图（CaptureScreen）和视频捕捉（Captu-reMovie）；挂起（Suspend）功能；不同的操作系统之间还能互动操作，包括文件共享以及复制粘贴等功能，允许真实主机与虚拟机之间或者虚拟机与虚拟机之间直接拖动文件进行复制和粘贴操作。

4VMware虚拟机在实践教学中的应用

由于VMware虚拟机具有以上特点和优势，可以把它应用在计算机的实践教学中：

4.1设置BIOSSETUP参数

在刚启动子机时，用鼠标点击GuestOS界面，按键盘上的功能键F2可以进入BIOSSETUP界面。VMWare在这里虚拟的是PhoenixBIOSR的界面。在这里可以让学生了解BIOS的有关参数，并进行设置练习。

4.2练习操作系统的安装

可以让学生每人在硬盘上建立自己的虚拟机，并练习安装操作系统。

4.3文件的安装删除

让学生建立自己的OS，在自己的虚拟机上爱怎么删就怎么删，VMWare用HostOS的文件来模拟GuestOS的硬盘。所以这些操作不会对HostOS造成影响。

4.4系统维护实验

若在一台计算机上执行诸如磁盘分区、格式化、安装操作系统、Ghost备份与恢复等系统维护实验，将会破坏硬盘数据的完整性，这在公用计算机实验室一般是不允许的。而我们完全可以在虚拟机中进行这类破坏性比较大的实验，由于虚拟机对应的仅是真实主机上的一个文件，在虚拟机中进行的任何操作都不会破坏现有的硬盘分区和数据。如果不想在操作之后通过映像功能恢复系统，还可以针对目标虚拟机创建克隆，克隆出来的虚拟机可以随意操作，不用担心给被克隆的虚拟机带来什么影响，完成操作之后直接删除克隆的虚拟机即可。要创建克隆，在目标虚拟机的摘要页面上，点击“ClonethisVirtualMachine”链接，打开克隆向导，按提示操作即可依据目标虚拟机克隆出一个新的虚拟机。

4.5RAID技术和路由实验

RAID技术需要多个硬盘才能完成实验，可以通过在虚拟机中添加虚拟硬盘来达到目的。点击[VM][Settings]，选择“Hardware”面板中的“HardDisk”，并单击下部的“Add”按钮，按照“AddHardwareWizard”向导的提示一步步操作即可为虚拟机增加一个或多个新的虚拟硬盘，这不需要拆开主机，比添加一个物理硬盘方便和快捷。路由实验需要的多张网卡也可以通过类似的过程添加。

4.6网络实验

计算机网络实验一般要用到多台计算机，可以在一台电脑上虚拟出多个虚拟机，从而在单台计算机上组建网络环境，这样每个学生在一台计算机上就可以进行各种网络配置，这不但提高了设备的利用率，增加了动手的机会，而且不用担心损坏硬件设备。

4.7辅助教学

利用VMware虚拟机，还有一项非常实用的功能，即可以进行屏幕截图和视频捕捉。在授课过程中，某些操作单纯用语言可能无法表达清楚，或者由于条件所限，无法现场演示某些操作，对于这种情况，可以利用屏幕截图功能事先把操作画面抓取下来，或者直接利用视频捕捉功能把操作过程全部录制下来，然后在课堂上使用投影仪播放出来。

结束语

虚拟机技术的出现，给计算机实践教学提供了一种有效的辅助工具，它充分挖掘了现有设备的潜力，提高了现有系统的利用率，既缓解了当前实验设备和场地不足的问题，又提高了实验设备的安全性，降低了实验室的管理难度，而且在不额外添加硬件设备的条件下，可以增加学生的实践动手机会，加强学生的实践技能。

综上所述，用虚拟机搭建实验平台，是一种有益的尝试，它能提高已有系统的利用率，增加原系统对各种操作环境的适应性。在较少的投入条件下，其实验效果与物理机效果完全一致，使学生的操作更为真实可见，对提高教学质量有着积极的现实意义。

参考文献

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