虚拟机在计算机课程中的应用

摘 要 虚拟机技术作为一种有效的教学辅助手段广泛应用在计算机教学领域中，利用虚拟机来辅助计算机教学，可以解决现有环境不能满足教学实训需求的问题。本文以Linux操作系统教学为例，浅析虚拟机的具体应用，并且可以推广到其他计算机类课程中。

【关键词】虚拟机 VMware 教学

1 虚拟机及虚拟机软件VMware Workstation简介

虚拟机指运行于物理计算机上的由软件模拟出来的计算机。这些虚拟机上可以像真正的计算机一样，拥有自己独立的CPU、硬盘、内存及其他硬件，并安装操作系统。

VMware Workstation是[1]VMware公司的商业软件，使用该软件可以创建虚拟机，每个虚拟机可以运行其自己的操作系统。简单来说就是，VMware工作站允许一台真实的计算机同时运行数个操作系统。VMware的优点：

（1）在一台实体机上组建的一个虚拟机局域网环境，这个网络的行为与真实的网络完全一致，而且不用担心虚拟网卡和虚拟交换机会损坏。

（2）每一台虚拟机，在宿主机上就是一个独立的子系统，可以独立地安装几乎所有的主流操作系统，可以模拟真实网络中客户机上的操作系统的多样性。

（3）每台虚拟机，在宿主机上是一个文件或文件夹。这样就具有可携带性、可迁移性和可扩展性，如用于群集的实验。

（4）每一台虚拟机归根到底是宿主机上的一个软件系统，这样在学生实验时，可以减少设备的损坏、降低设备的投资、减轻设备维护的工作量。

（5）利用VMware的快照和恢复功能，可以在任意时刻为虚拟机进行快照，然后在任意时刻恢复到虚拟机任何一个快照的状态。

2 VMware在Linux操作系统教学中的应用

为了顺利完成各种网络实验，建议计算机的配置越高越好。虚拟机安装完成后真实机的网络邻居中新增两块网卡，简称为VMnet1和VMnet8。

多年來，我在Linux操作系统教学中使用VMware效果显著。下面以RHEL6为例谈谈以下具体应用：

2.1 Linux系统安装和移除

一般的计算机课程被安排到普通计算机房完成，学生不能对计算机硬件和操作系统配置进行随意修改，利用虚拟机可以随意创建虚拟机，任意修改删除，不会影响真实计算机的系统。在Linux系统安装时，其中最重要的一步“磁盘分区设置”，学生不好理解磁盘设备的名称、挂装点等概念，磁盘分区方案最少有两种。在教学中对每种分区方案都要求学生熟练掌握，这些都是建立在反复练习安装的基础上才能掌握。利用虚拟机可以解决这些问题，生动形象。如果要移除系统，在虚拟机菜单中，直接移除即可。

2.2 系统启动模式设置

Linux系统任何时候都要运行在一个指定的级别上，不同运行级别的程序和服务不同，所要完成的工作和所要达到的目的也不同。系统有7个运行级别，不仅可以在不同级别之间相互切换，而且可以通过修改系统启动的配置文件/etc/inittab来达到系统启动模式的设置。对于初学者来说，可能由于修改配置文件/etc/inittab的错误导致系统不能启动了。这个实验利用虚拟机就不存在问题了，一切可以重头来。

2.3 文件系统的创建与使用

文件系统是任何一种操作系统中最基本、最重要的一部分内容。用虚拟机不仅可以添加多块不同接口的硬盘，而且还可以随意改变大小。学生常遇到的问题是：在硬件设备中添加了硬盘，但开机后找不到相应的设备。出现这样的问题是，一是对硬盘接口类型及硬盘的标识混淆不清；二是学生的定势思维总认为磁盘应叫做C盘D盘之类的；三是学生对硬盘分区、格式化的操作没机会操作。在新增加的硬盘上建立分区、格式化、挂装等操作，经过这几步操作，才能正常使用硬盘，用完之后根据实际情况卸装或修改系统挂装表文件/etc/fstab，在系统启动时自动挂装文件系统。利用虚拟机教学能让学生透彻地理解Linux文件系统的相关概念。

2.4 配额管理

文件系统配额是一种磁盘空间的管理机制。在多用户管理中限制用户或组群在某个特定的文件系统中能使用的最大空间，从而确保用户使用系统的公平性和安全性。因为/home目录包含有所有普通用户默认的主目录文件，所以应对/home目录所对应的文件系统进行配额管理，也即安装Linux系统时需要建立独立的/home分区。这部分内容要求重新安装系统，最初的磁盘分区方案不一定满足这个实验要求，在原来的磁盘分区方案中要增加/home分区。在真实环境中几乎不可能完成，利用虚拟机轻易就完成了。

2.5 组建网络

2.5.1 安装windows系统和安装Linux系统的计算机互访

Linux同宿主计算机之间可以直接通信的，利用VMware安装多个虚拟机，我们可以再装一个windows的虚拟机来形成一个网络环境。这时候只需要设置Linux和windows在同一个网段就可以形成一个网络满足我们做这样实验的要求，而不需要去启动多台计算机。

2.5.2 Linux系统做服务器

Linux的功能主要是做网络服务器的操作系统，服务器的配置往往需要有一个网络环境和一个windows系统做客户端来测试服务器的运行效果。配置常用服务器，每一个同学单独组网、单独完成实验，避免个别同学分组后偷懒的现象。还可以激发学生学习的潜力。

多年来，我在《Linux操作系统》和《网络管理与服务》课程的教学中，虚拟机应用贯穿于整个教学过程，教学效果明显。我在教学中通过搭建虚拟网络实验室，即提高了学生的操作能力，也节省了学校的经费开支。学生通过虚拟网络的实训练习后，再在真实的操作环境中练习时，表现出较为熟练，防止学生新手误损的现象，增强了学生应用知识的能力，达到了教学的目的。虚拟机应用不仅仅用在这两门课程的教学中，还可以用在其他的计算机类课程中。

参考文献

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

[2]王瑞琴编著.linux系统及应用[M].北京：清华大学出版社，2017（07）.

作者简介

王瑞琴（1966-），女，山西传媒学院摄影系副教授。研究方向为数字媒体技术与艺术。

作者单位

山西传媒学院 山西省晋中市 030012endprint