虚拟机技术在职高计算机实践中的探讨和应用

2011-08-15上虞市职业教育中心

中国科技信息 2011年5期

关键词：硬盘克隆计算机

陈莉上虞市职业教育中心

陈莉上虞市职业教育中心

本文分析了职高计算机专业的教学、实验现状，阐述了虚拟机技术、虚拟机软件的概念和特点，并探讨了在计算机教学和实验环节中如何引入虚拟机来解决问题，对于从事这一领域教学的教师具有较强的参考价值。

VMware Workstation；虚拟机技术；计算机实践教学

一.目前职校计算机专业机房的现状与问题分析

首先，专业课程的设置与计算机设备之间的矛盾，使现有的专业设备无法满足实践教学的需要。如《软件工具》中某些系统维护实验，如硬盘分区、格式化等破坏性实验，因为机房的计算机都安装有保护系统，达不到教学效果。《局域网组建》这门课程中涉及很多计算机网络实验，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，而现有的教学条件和设备有限，导致学生学完课程却无法解决实际问题。

其次，目前机房所使用的软件数量多、版本多、来源复杂，大多都是从网络上下载来的共享版、免费版软件，它们本身存在着一定的安全隐患，带有不良插件甚至病毒,对我们的计算机系统构成了很大的威胁。

面对上述问题,我在实践中，首先仍然是加强常规的计算机安全维护,在此前提下,利用虚拟机软件,从根本上解决了众多的安全威胁问题，同时对于《计算机网络》、《计算机操作系统》、《常用工具软件》等课程,它既是老师的好帮手,也能满足学生专业课程的实践要求。

二.虚拟机技术及虚拟机软件简介

虚拟机的实现技术主要有两种：一种是纯软件方式的虚拟机；另一种是硬件辅助方式的虚拟机。前者是当前主流的虚拟机技术，具有成熟的应用，后者是今后的发展方向，本文内容运用前者。虚拟机技术是指将一台物理的计算机软件环境分割为多个独立分区，每个分区均可以按照需求模拟出一台完整计算机的技术，模拟出来的计算机称为虚拟机。虚拟机技术的实质是通过中间层次实现计算机资源的管理和再分配，实现资源利用的最大化，虚拟化分区带来的最大好处是使同一物理平台能够同时运行多个同类或不同类型的操作系统，以分别作为不同业务和应用的支撑平台。

目前流行的虚拟机软件有Virtual Pc和VMware两款，它们都能在Windows系统上虚拟出多台计算机，用于安装各种版本操作系统，如Windows系列、PS/2等。两款软件相比较，VMware支持Linux操作系统，而VirtualPc 2004以后版本不支持；VMware客户操作系统直接运行在X86保护模式下，虚拟机运行的环境逼真、性能出色。实际应用中具体采用哪一款虚拟机软件，取决于个人爱好、虚拟机能运行的平台和需要安装的操作系统，建议使用VMware的虚拟机软件。

三.虚拟机在计算机实践中的应用特点

(1)虚拟机仿真度高。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。

(2)虚拟机可运行多个操作系统。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。在虚拟机环境下，人们可以像对待标准的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。

(3) Vmware具有强大的网络功能。可将多个虚拟机连接在一起，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。在正在运行的虚假系统之间，在虚拟系统与真实机之间，可以通过多种方式联网，以满足组网、配置、测试的需求。

(4)虚拟机安全可靠性强。虚拟机中，把操作系统安装在主机硬盘中虚拟出来的一个特定文件中，并不需要对物理硬盘进行分区操作，虚拟机系统与主机系统有良好的隔离性，在虚拟机上进行的操作对主机现有的硬盘分区和数据都不会造成任何破坏；具有硬件无关性，在主机系统上虚拟出的硬件都是相同的，可以简单地在不同的主机之间复制后直接使用，不必考虑硬件差异，因此在实验中对虚拟机系统造成的任何损坏不会涉及物理设备且可以得到快速修复；能够设置和修改虚拟机系统的各种配置参数,如虚拟机名称、内存容量、硬盘大小、外围设备参数等。此外，虚拟机与真实机之间可以实现网络的断开，当虚拟机系统出现病毒入侵时，不会把病毒传染其他的计算机，保护了真实机上的数据。

四.VMware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，因此把它应用在计算机的实践教学中：

1、虚拟机的安装

（1)新建虚拟机。单击“新建虚拟机”按钮，启动“新建虚拟机向导”，在此向导下，创建两台不同操作系统的虚拟机，按向导要求为虚拟机分配内存、创建硬盘及网络连接等完成虚拟机创建。

(2)编辑虚拟机设置。单击“编辑虚拟机设置”，为第一台虚拟机添加以太网适配器，并连接在VMnet2虚拟交换机上。用同样的方法为第二台虚拟机添网卡，也连接到交换机VMnet2上。

(3)安装操作系统。分别为虚拟机安装不同的操作系统，安装方法同普通计算机。

(4)分别为每台虚机安装虚机工具。在菜单中选择“虚机”→“安装虚机工具…”进行安装，安装完成后，实验模板就准备好了。

实验模板准备好后，教师将实验模板保存在共享文件夹中，供教师演示和学生实验使用。

2、虚拟机的教学实践中的应用练习

(1)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。

(2)文件的安装删除。让学生建立自己的OS，安装多个应用软件或删除，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。

(3)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“Clone this Virtual Machine”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) 虚拟网络应用实例。组网目标:一台Web服务器通过一个防火墙连接到一个外部网络。一台管理员的计算机可以通过一个二级防火墙连接到Web服务器。组网要点:创建四台虚拟机;使用Manage Virtual Networks为虚拟机的虚拟网络适配器调整设置;在每一台虚拟机中安装适当的客户操作系统和应用程序软件,并进行适当的网络设置。

(5)辅助教学

利用Vmware可以实现屏幕截图和视频捕捉功能。这样可以方便地把虚拟机中的每一步操作录制成视频文件，便于学生课下进行学习、复习。操作步骤：选择菜单中的“捕捉视频”，选择好保存位置，然后在“品质”中选择视频质量，开始录制，录完选择菜单中的“停止捕捉”即可完成录制。