基于虚拟技术的计算机实验平台构建

刘虹

（山西大学商务学院 山西省太原市 030031）

1 引言

虚拟技术是利用重构或者分区的手段来处理现有的计算机资源，比如说磁盘空间、CPU 等，使这些资源呈现出一个或者多个操作环境，进而实现对原有资源配置的升级，提供更好高效的访问方式[1]。通过虚拟技术的运用，能够有效的将原有固定的物理空间转变为逻辑空间，该空间不再受到物理空间大小的影响，具有非常庞大的空间规模，同时还能够实现逻辑空间的管理。伴随着现代互联网技术的飞速发展，互联网与人们生活与工作的联系越来越紧密，在推动现代社会经济发展、产业转型升级上发挥了重要的作用，许多院校为了确保培养出的人才具有良好的计算机技能与信息化素养，设置了计算机方面的专业，计算机教学过程中实验是非常重要的一部分，传统的计算机实验教学受到多方面因素的影响，实际取得的教学效果不理想，为此将虚拟技术应用到院校计算机实验教学中，依托于虚拟技术构建计算机实验平台，有助于提高计算机实验教学品质，合理选取和利用互联网平台上的各种资源，对其进行归纳和整合，使其形成一个庞大的资源池，从使用者层面来看，各项资源都是公开透明的，对资源的管理也是建立在既定逻辑之上的。

2 虚拟技术概述

虚拟技术能够在真实计算机上模拟出许多相互独立的逻辑计算机，也就是虚拟机。每个虚拟机都是通过软件模拟构建出来的，同时还能够完成实际计算机的各种功能，拥有与实际计算机大致相同的属性。通过虚拟技术构建的虚拟机都有着独立的CPU、内存以及硬件设备，于此同时还有着完全独立的操作系统与软件应用，在操作某个虚拟机系统时，并不会对其它虚拟机产生任何影响，可以对该虚拟机进行分区、格式化等操作，也能够安装系统和应用程序，甚至还能够根据多个操作系统建成一个网络[2]。虚拟机上的操作系统出现故障以后，可以直接删除、重建，不会对实际计算机操作系统产生不良影响，同时实际计算机系统出现故障时，也不会影响到虚拟机操作系统，只需要在新安装系统中导入之前的虚拟机系统。随着虚拟技术应用的越来越广泛，虚拟技术的优势也越来越明显，比如说可以节省大量设备开支、灵活性好、安全性高等，具有非常好的发展前景。如图1 所示为虚拟技术原理图。

3 计算机实验室现状分析

图1：虚拟技术原理图

许多院校都配备有自己的计算机实验室，然而由于实验室内设备价格昂贵，受限于资金的投入以及场地大小，无法依照每个专业特色构建相应的计算机实验室，通常是一个计算机实验室需要为多个专业实验教学提供服务。为了确保实验教学能够有序开展，都需要确保每一个计算机都能够正常使用和运行，然而在开展一些实践操作较为复杂的实验课程教学时，比如说对某个互联网服务器进行配置、计算机系统安装教学对实验用计算机系统进行调整等，当计算机某项实验教学完成之后没有及时恢复设置或者由于学生违规操作导致计算机系统损坏等，都会影响到计算机的正常使用，影响到接下来的计算机实验活动开展效果。尽管由学生自己操作会产生较大的安全隐患，但是如果只是老师进行计算机实践操作，学生在下面观看老师操作，难以真正提升学生的计算机实践操作水平，也使得计算机实验教学失去的自身的价值。当计算机在实验过程中产生损坏时，计算机实验室工作人员必须要及时的进行问题诊断并修复，而维修过程较为复杂，也需要花费较多的时间[3]。如何在解决上述问题的同时，还能够锻炼学生的计算机实践能力，成为了当下教育工作者必须要着重考虑的问题，而通过虚拟技术的运用，能够构建一个简便、灵活的计算机实验平台，具有良好的可行性，加强虚拟技术在计算机实验平台的应用成为了当下计算机实验教学改革的重要方向。

4 基于虚拟技术的计算机实验平台构建

将虚拟技术应用到计算机实验平台构建中，主要可以通过两个方面来实现，首先是依托于虚拟技术工具来进行计算机物理硬件的模拟，从而构建出虚拟的计算机；其次是在计算机原有系统基础上，通过Java 技术虚拟出一个基于虚拟平台的计算机软件[4]。为了确保学生能够在计算机实验课程中进行实践操作，所以需要利用虚拟技术构建出虚拟的计算机，即第一种方式。

当下，依托于虚拟机开展计算机模拟的虚拟软件主要来源于两家企业，分别是美国的微软公司以及威睿公司，这两家公司在虚拟化和云计算基础架构领域始终处于引导性地位，具体来说，微软公司开发的虚拟技术软件主要有两款，分别是Microsoft Virtual Server以及Microsoft Virtual PC，而威睿公司开发了一系列的虚拟化软件，比如说常见的VMWare Workstation 以及VMWaer GSX Serber 等[5]。其中，由威睿公司开发设计的VMWare Workstation 虚拟软件产品，不仅具有非常强大的功能，同时还能够实现在某个计算机系统桌面上同时构建多个虚拟操作系统，并可以同步进行测试与开发，通过这种方式能够有效提升新应用程序的开发效率，能够很好解决传统应用程序开发中存在的问题。于此同时，VMWare Workstation 产品一方面在某个真实的机器上模拟出完整的互联网环境，同时运用的虚拟机器也易于携带，表现出了良好的灵活性，其优秀的技术能力与强大的功能，成为了当下虚拟计算机软件的领军产品。

依托于虚拟技术构建计算机实验平台的根本目的是为了确保计算机实验教学能够保质保量的完成。在进行计算机实验平台构建时，应当要全面分析和探究本院系计算机实验室的环境特征，优化资源配置，充分发挥各个资源的应用价值[6]。此外，计算机实验平台的构建，还需要充分考虑到各个实验课程的教学需求，有针对性的开展计算机实验平台构建，比如说在进行网络实验室构建时，一方面要能够满足路由器交换机配置课程的实验教学需求，另一方面也要胜任网络基础实验课程的教学任务，为了确保这两个不同课程均能够利用计算机实验室开展实践教学，需要针对每个课程构建一个实验模块，再围绕实验模块的具体要求开发虚拟计算机实验平台。在实际进行网络基础课程试验模块构建时，第一步要完成操作系统的安装，紧接着以装好的操作系统为载体，进行虚拟操作系统的安装，主要安装的虚拟操作系统有Windows Server 2003 以及Windows XP等，在虚拟操作系统安装完成之后，依托于VMWare Workstation软件构建“工作组1”，再将虚拟机导入到“工作组1”中，从而完成实验环境的构建。网络基础课程教学中，一方面涵盖了大量的网络服务方面的内容，如DHCP 服务、DNS 服务等，另一方面还包含了许多实践性较强的内容，比如说网络操作系统安装等，总之网络基础课程教学中的各项内容，均能够在VMWare Workstation软件构建的“工作组1”中完成[7]。依托于虚拟机开展实验教学，即便学生操作出现错误或者系统安装不完整，也不会对其余的虚拟主机产生影响，有效确保了计算机实验平台运行的稳定性。

在进行路由交换机配置实验课程虚拟实验平台建设时，所建立的互联网实验平台模块复杂程度较高。再具体操作过程中，第一步要完成计算机操作系统的安装，紧接着安装一个Windows Server 2003 当成主机，在完成上述工作之后，再安装6 个Windows XP 当成虚拟机，在虚拟机系统安装完成后，启用虚拟网卡并进行参数设置，使得6 个虚拟机构建成一个虚拟网络，在VMWare Workstation软件中构建“工作组2”，再将这7 个虚拟机导入到“工作组2”中，同时对各个虚拟主机进行参数调整。依托于网络实验平台模块分别设定6 个VLAN，主服务器在独立的一个子网中，其余6 个虚拟机划分到相应的子网中，之后根据各个虚拟机的特征，按照顺序设定虚拟机的名称、IP 地址以及DNS 等数值，同时设定DHCP 为配置服务器[8]。对所有的设置进行储存，关闭再启动各个虚拟机，对其进行检测，对不完善的地方进行调整与优化。

在进行基本型的网络实验平台模块功能模块开发时，总体较为简单，操作也相对单一，仅要求对各个虚拟机进行检测，并确定各个虚拟机能否正常运行即可。然而，在进行较为复杂的网络实验平台模块构建时，需要进行的测试工作不仅繁琐且难度较大，比如说常见的DHCP 测试、WINS 测试等，必须要确保各项测试均符合要求，这样才能够确保构建的计算机实验平台具有良好的实用性，满足各种课程的实验教学需求。

5 结语

综上所述，依托于虚拟技术构建计算机实验平台，一方面能够为院校节省大量的计算机实验建设投入，另一方面也有助于充分发挥出当下的实验设备资源价值，为学生提供更加便捷、稳定的实验环境，确保计算机实验教学能够取得理想的效果。基于虚拟平台对某个网络设备中的数据参数进行调整、重新安装应用系统等，并不会因为该实验出现错误而导致后续的实验课程无法正常开展。这是由于计算机实验平台上每个虚拟机都是相互独立的，某一个虚拟机出现问题并不会影响到整个虚拟设备。预设一个独立的计算机专门作为系统母盘，在学生实践操作过程中，当出现某个虚拟机故障时，可以应用系统母盘对其进行处理和修复，可以有效降低实验室设备维修工作人员的工作强度。依托于VMWare Workstation 软件构建的计算机实验平台，是利用软件技术来实现硬件的模拟，让学生能够大胆尝试，可以充分将自身的想法拿出来试验，有效强化了学生的动手操作水平，在原有实验室设备基础上，能够获得更加理想的实验效果。