虚拟机技术在计算机实践教学中的应用

赵德福



虚拟机技术在计算机实践教学中的应用

赵德福

VirtualBox虚拟机技术可以让一台物理计算机模拟多个虚拟计算机，从而解决计算机学科较强的实践要求问题。本文简要介绍了该软件的安装、设置，并给出了应用实例。

虚拟机；计算机教学；VirtualBox；应用

一、计算机教学面临的问题

计算机专业需要安装多种操作系统和应用软件，比如安装Windows XP、Windows7、Windows 2008、Linux等操作系统，还需要安装VB、VC、VF、Adobe Photoshop、CAD等软件，还需要在Linux、Windows 2008下配置网络环境，这需要机房安装多系统与软件，对于网络专业的课程，需要让学生自己配置环境。

这么多的系统和软件，如果只是安装一台计算机，是可以很容易解决的。但是，对于计算机教学的实践课，安装软件、配置系统就是比较复杂的问题了。目前中职学校的电脑房都有以下现象：

(1)中职学生比较调皮，很喜欢安装一些课外软件，如QQ、视频、游戏等，删除一些系统文件，使系统不能正常开机。老师根本管不过来，如果将硬盘保护卡开放，学生用起来虽然方便多了，但是管理起来就很麻烦，容易造成系统崩溃。电脑房会出现一放就乱，一卡就死的现象。

(2)机器众多、系统恢复困难。目前本人学校所在班级，少则50多人，多则60多人。安装一个软件最少要2分钟，有的要半个小时或更长，而电脑房的时间安装表，几乎都是排满了的，腾不出时间处理这么多事情。而且一些软件在学生实验之后，就不需要使用了，但下一个班级还要用，那么所有系统得重新恢复。对于一些网络环境，学生配置错误后，基本上不能恢复到正常的状态，这就影响别的学生使用。如果恢复不及时，将会影响到下一节课上机。

(3)多个操作系统、多种环境安装配置困难。电脑房一般需要多种系统软件和应用软件，目前会计软件还是在用Windows XP，但电脑专业的一般都在用Windows 7、Linux。并且计算机软件更新换代非常快，如Windows 7、Windows Server 2008 R2、Linux都在不断发布新版本等，无疑增加了管理与维护的难度。

在计算机教学过程中，引入虚拟机技术，可以很好地解决上述问题。

二、VirtualBox软件简介

VM(Virtual Machine)虚拟机指功能没有实际的计算机硬件与之相对应，完全由软件实现功能的计算机。我们每天应用的计算机就是由微程序语言机器——机器语言机器——汇编语言机器——高级语言机器——操作系统机器——应用语言机器这6个层次构成的，而在汇编语言机器之上的层次都被称为虚拟机。而我们通常所说的虚拟机，一般是特指建立在日常使用的操作系统之上，靠软件建立的虚拟计算机。

VirtualBox是由甲骨文公司开发的软件，它引入了一种虚拟操作系统的概念，从已有的硬件中，划一部分内存和硬盘空间，让虚拟的操作系统使用，然后配以VirtualBox的管理软件，从而达到多系统同时运行的目的。虚拟的系统和真的系统没有什么区别，有自己的硬件BIOS等等，可以随便对其进行操作，包括分区、格式化，完全不要担心会对现有的系统有任何的影响。

VirtualBox-4.3.10是目前较新版本，可以在现有的操作系统，如WindowsXP、Windows7中再安装一个或多个操作系统(Windows所有版本、MS-DOS、Linux等)，从而建立教学演示和学生实践的虚拟计算机平台。在这个平台上，教师可以随心所欲地全面完成教学任务，学生可以随意地进行BIOS设置、分区、格式化、试用新软件，甚至体验恶性病毒等，而不用担心会影响到系统的安全性，因为这些操作仅仅是针对一个现实计算机操作系统中的一个普通文件夹而已。这样既满足了教师的要求，又保证了学生有一个良好的实践环境。在VirtualBox中，物理存在的计算机称为宿主机Host，运行在其上的操作系统称为宿主操作系统Host OS，在VirtualBox上建立的虚拟机称为客户机Guest，运行在其上的操作系统称为客户操作系统Guest OS。

三、VirtualBox安装与设置

根据中职计算机专业机房的特点和教学实践检验，使用VirtualBox虚拟机技术，解决了专业机房系统软件频繁安装，以及由此带来的管理问题。本方案的技术要点主要有：

(1)利用电脑“硬盘保护卡”自带的分区软件，如开机精灵等，划分出一个60GB左右的Windows 7主分区和多个逻辑分区，在主分区安装Windows 7版、VirtualBox虚拟机软件，安装Office 2010及其他应用软件，如常见的输入法、看图软件、播放器等。

(2)在这台计算机安装VirtualBox，创建并安装Windows Server 2008与Windows7“基础虚拟机”各一台，然后在Windows Server 2008虚拟机基础上(安装好Windows Server 2008、打好补丁、不安装任何软件)，根据需要，也创建其他的虚拟机，例如Windows Server 2008、Linux等虚拟机，创建之后在虚拟机中安装相应的操作系统、应用软件与VirtualBox。本方案对硬件配置要求较高，需要至少1GB内存(推荐3GB以上)、500GB可用硬盘空间。

根据学校各个专业的需要，可以划分为以下的虚拟机：

(1)Red Hat Linux(小红帽版)：安装Red Hat Linux 9，在进行“基础”安装后，创建两个“克隆链接”的虚拟机，并分别配置为以“文本”方式启动、以“图形”方式启动。

(2)RHES：安装Red Hat Enterprise 5，安装完成后，创建两个“克隆链接”的虚拟机，并分别配置为以“文本”方式启动、以“图形”方式启动。

(3)XP：基础虚拟机，安装Windows XP Professional With SP3操作系统，并安装IE9.0，更新补丁至最新。

(4)Window Server 2003：基础虚拟机，安装Windows Server 2003 R2操作系统，以及IE9.0浏览器，并更新补丁至最新。

(5)VC：在XP虚拟机的基础上“克隆”而来，安装VC6英文版、VB6中文版、VF6中文版、Office 2010等软件。

(6)PS：在XP虚拟机的基础上“克隆”而来，安装Photoshop CS6、Protel 97、AutoCAD 2012等软件。

(7)SQL 2000：在Window Server2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装SQL Server 2000 SP4与IIS。

(8)SQL 2005：在Window Server 2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装IIS、Tomcat、SQL Server 2005、Java、Apache，并进行配置。

(9)Oracle：在Window Server 2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装IIS、Oracle数据库、Tomcat、Java、Apache并进行配置。

(10)Windows 7：安装Windows 7企业版或专业版。

(11)Windows 2008：安装Windows Server 2008 R2企业版。

四、建立一台虚拟机

启动VirtualBox，在左窗格中单击“新建”图标(如图1)

图1 新建虚拟机

然后，点击下一步，计算机弹出窗口，输入名称为：vmbox，计算机的名称是可以随便取的，版本应该选择Windows 2008，然后，再选择下一步继续安装。(如图2)

图2 虚拟电脑名称和系统类型

下面的操作步骤和安装win2008一模一样，根据系统提示，首先进行硬盘分区，然后逐步安装好win2008，接着再安装一些常用的应用软件，如安装Office 2010及其他应用软件，常见的输入法、看图软件、播放器等。

五、快照应用

在虚拟机中装好一个系统，并创建一个备份，命名为“新装系统”，如图3所示。

图3 新装系统

在这个系统中进行了一些操作之后，当前状态相对于“新装系统”的状态已经改变了，于是，可以基于这个状态再创建一个备份，命名为“备份1”。(如图4)

图4 备份1

根据需要，可以继续在不同的时间点创建备份，如“备份2”、“备份3”、“备份4”。如果系统出现问题，可以用快照快速恢复。

目前广东省每年都举行中职学生职业技能竞赛，无论是园区网还是企业网，都会用到VirtualBox软件，因此，在平时实训课和竞赛中，使用者常常要利用快照快速恢复虚拟机系统。我校学生曾经在2011年夺得东莞市园区网一等奖，都是基于对VirtualBox软件能够熟练掌握和应用。

六、小结

虚拟机的应用体现了计算机实训课教学环境虚拟化、系统开放化的特点，提高了学生自主学习的能力和应用能力。虚拟机技术的发展为中职学校的计算机教学提供了广阔的空间。

一方面，虚拟机解决了计算机系统保护和实训实操之间的矛盾，不再因为复杂的计算机实训课的实验内容，就要取消对系统的保护或者更换操作系统，减少了安装软件的次数和硬件设备的投入，极大地方便了电脑房的管理；另一方面，因为虚拟机系统的开放性，几乎没有任何限制，也给学生提供了更广阔的实训空间，可以充分发挥学生的学习积极性、主动性和创造力，收到良好的教学效果。

[1]彭爱华等.实战多操作系统与虚拟机[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[2]Time创作室.虚拟机典型应用技巧[M].北京：人民邮电出版社，2012.

责任编辑 陈春阳

2016-01-04

赵德福(1978-)，男，东莞市电子商贸学校计算机教师，中学二级教师。研究方向：计算机硬件和计算机网络。(广东 东莞/523573)

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