談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)教學(xué)中虛擬機(jī)的應(yīng)用
摘 要:本文介紹了虛擬機(jī)的概念及工作原理,論述了虛擬機(jī)軟件在計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域所具有的優(yōu)勢。實(shí)踐證明教學(xué)中應(yīng)用虛擬機(jī)可 以改善教學(xué)環(huán)境,提高教學(xué)質(zhì)量,具有很好的效果。 關(guān)鍵詞: 虛擬機(jī) VMware模擬軟件 教學(xué)平臺 1 虛擬機(jī)的概念及工作原理 虛擬機(jī)(Virtual Machine,簡稱VM),顧名 思義,虛擬的計(jì)算機(jī)。它是指運(yùn)行在Windows 或Linux 平臺上的一個(gè)應(yīng)用程序, 本質(zhì)上是 對計(jì)算機(jī)的模擬仿真。虛擬機(jī)擁有電腦擁有 的幾乎所有硬件設(shè)備, 包括 C P U 、內(nèi)存、硬 盤、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、軟驅(qū)等等�？梢赃M(jìn)行開機(jī)、 關(guān)機(jī)、對硬盤進(jìn)行格式化、設(shè)置BIOS等操作而 對主機(jī)沒有任何影響。使用虛擬機(jī),可以在“虛 擬的操作系統(tǒng)”下,自由地對自己需要學(xué)習(xí)和 試驗(yàn)的操作環(huán)境進(jìn)行配置和修改,而不必?fù)?dān)心 會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰,不會對實(shí)際的操作系統(tǒng)造成 影響。其工作原理是通過進(jìn)入保護(hù)模式,在物 理機(jī)中運(yùn)行的主機(jī)系統(tǒng)上創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)虛 擬的客戶系統(tǒng),使得客戶操作系統(tǒng)如同運(yùn)行在 一臺真正的機(jī)器上。 2 虛擬機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 由于虛擬機(jī)能對計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬仿真,可 作實(shí)驗(yàn)平臺,實(shí)現(xiàn)許多在普通計(jì)算機(jī)上無法進(jìn) 行的實(shí)驗(yàn),而且實(shí)驗(yàn)效果與物理機(jī)的完全一 樣,它有以下優(yōu)點(diǎn)。 (1)使用方便、易于維修:虛擬機(jī)可以在一 臺PC機(jī)上集成幾個(gè)操作系統(tǒng)平臺,是實(shí)驗(yàn)及軟 件開發(fā)人員的好工具。有了它,在任何時(shí)間、 任何地點(diǎn),用戶只需要一臺電腦,就可以調(diào)試 C/S ,B/S 等各種程序。一臺物理主機(jī)可以互 不干擾地同時(shí)運(yùn)行多臺虛擬機(jī)。如果其中一 臺虛擬機(jī)出現(xiàn)問題,主機(jī)以及其他的.虛擬機(jī)不 會有任何影響,具有易與維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。 (2)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠:虛擬機(jī)可以一機(jī) 多用、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。由于虛擬機(jī)是利用軟 件來模擬完整的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng),所以無需添 加新硬件設(shè)備就可增加計(jì)算機(jī)功能,既節(jié)約資 源又具有較好的經(jīng)濟(jì)性。虛擬機(jī)還可擺脫多 硬盤、多分區(qū)之缺點(diǎn),從而達(dá)到既省錢又安全 的效果。 (3)便于移植、利于安裝:虛擬機(jī)主要是以 映像文件包作為其系統(tǒng)存儲文件,為此用戶可 以直接拷貝映像文件包到其它計(jì)算機(jī)上使用, 從而省去系統(tǒng)安裝的過程,方便多機(jī)統(tǒng)一部署 安裝。 (4)感性直觀、有益教學(xué):由于虛擬機(jī)具有 連網(wǎng)功能,在教學(xué)中可通過用虛擬機(jī)構(gòu)建的虛 擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué),使學(xué)生更感性、直 觀地掌握網(wǎng)絡(luò)的組建、管理和維護(hù)。 3 虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的優(yōu)勢 (1)虛擬機(jī)有助于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。通過用虛擬 機(jī)構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò),教師可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué), 使學(xué)生更感性、直觀地掌握網(wǎng)絡(luò)的組建、管 理和維護(hù);虛擬機(jī)有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。因?yàn)樘摂M機(jī)的安裝要求不高,安裝的方法也較 為簡單。學(xué)生學(xué)會了虛擬機(jī)組建虛擬網(wǎng)絡(luò)的 原理和方法后,可以在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外的 其它環(huán)境自主地做網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。 (2)虛擬機(jī)節(jié)省資源,具有兼容性。學(xué)校不 用另外找場地和購買計(jì)算機(jī) 、交換機(jī) 、網(wǎng) 卡、網(wǎng)線等計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)備。WMware模擬 的虛擬機(jī)器中的硬件型號是固定的,這就最大 限度的保證虛擬機(jī)器的硬件兼容性。虛擬機(jī) 能夠設(shè)定并且隨時(shí)修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境, 而且不需要經(jīng)費(fèi)。虛擬技術(shù)給教學(xué)實(shí)驗(yàn)提供 了一種有效的工具,不僅可以緩解當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè) 備和場地不足的問題,而且在虛擬機(jī)系統(tǒng)上的 操作不影響主機(jī),可在一定程度上提高設(shè)備的 安全性,減少實(shí)驗(yàn)室的管理難度,提高教學(xué)效 率 。 (3)虛擬機(jī)克服了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教學(xué)過程中 不足。利用VMWare在教學(xué)中的易用性、安 全性和便利性,可以在保證教師機(jī)原操作系統(tǒng) 不進(jìn)行變動(dòng)的情況下輕松達(dá)到教學(xué)目的。 4 虛擬機(jī)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用 目前常見的虛擬機(jī)軟件有兩種:VMware 和Virtual PC。下面主要介紹用VMware建立 虛擬機(jī)。 4 . 1 虛擬機(jī)的建立 建立虛擬機(jī)的方法有幾種, 通常用的方 法是用VMwar e向?qū)Ы⑻摂M機(jī)和用備份文 件建立虛擬機(jī)兩種。第一種是用VMware向?qū)? 建立虛擬機(jī):點(diǎn)擊新建虛擬機(jī)圖標(biāo)進(jìn)行有關(guān)參 數(shù)的設(shè)置后,就成功地建立了一個(gè)虛擬機(jī),然 后就可以在該虛擬機(jī)上安裝需要的Guest OS 了。第二種是用備份文件建立虛擬機(jī)虛擬機(jī)的 備份文件指的就是配置文件和磁盤文件的備 份。首先復(fù)制備份文件到硬盤指定目錄,然后 啟動(dòng)向?qū)?在“選擇一個(gè)磁盤”的三個(gè)選項(xiàng)中選 “使用已存在的磁盤鏡像文件來建虛擬磁盤”, 然后選備份磁盤文件就完成了。 4 . 2 安裝操作系統(tǒng) 建立虛擬機(jī)后,就可以在新建的虛擬機(jī)上 安裝操作系統(tǒng)了。在“窗口”菜單下選擇要 啟動(dòng)的子機(jī), 然后選擇“電源”菜單下的“打 開電源”即可啟動(dòng)該子機(jī)了。啟動(dòng)后用鼠標(biāo) 點(diǎn)擊子機(jī)窗口, 即可進(jìn)入子機(jī), 這時(shí)鍵盤、鼠 標(biāo)對GuestOS起作用,然后在光驅(qū)里放入操作 系統(tǒng)安裝盤或指定操作系統(tǒng)安裝盤的鏡像文 件, 直至這個(gè)操作系統(tǒng)安裝完成 , 按組合鍵 Ctr l+Tab可以在GuestOS與HostOS 間切換。 4 . 3 構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò) (1)VMware提供了一些虛擬設(shè)備(虛擬交 換機(jī)、虛擬網(wǎng)卡)和用這些設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的方法,通 過這些虛擬設(shè)備我們可以連接到因特網(wǎng)或者
組建單機(jī)局域網(wǎng),VMware可以提供以下三種 組網(wǎng)方式:橋接(Bridged)模式、網(wǎng)絡(luò)地址翻譯 ( N A T ) 模式 、僅主機(jī) ( H o s t — o n 1 y ) 模式。 VMware 有三種方式使虛擬機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng): 網(wǎng)橋 ( b r i d g e d n e t w o r k i n g ) , N A T 適配器 ( networ k addr ess tr anslation) ,僅主機(jī)適配 器 ( H O S T O N L Y n e t w o r k i n g ) 。 ( 2 ) 虛擬網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例 ( V M w a r e WorkStatiOil環(huán)境)。組網(wǎng)目標(biāo):一臺Web服務(wù) 器通過一個(gè)防火墻連接到一個(gè)外部網(wǎng)絡(luò)。一 臺管理員的計(jì)算機(jī)可以通過一個(gè)二級防火墻 連接到Web服務(wù)器。組網(wǎng)要點(diǎn):創(chuàng)建四臺虛擬 機(jī);使用Manage Virtual Networks為虛擬機(jī) 的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器調(diào)整設(shè)置;在每一臺虛擬機(jī) 中安裝適當(dāng)?shù)目蛻舨僮飨到y(tǒng)和應(yīng)用程序軟件, 并進(jìn)行適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)設(shè)置。 5 結(jié)語 虛擬機(jī)技術(shù)的出現(xiàn),給計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)提 供了有效的工具,可以緩解當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場 地不足的問題,而且可在一定程度上提高實(shí)驗(yàn) 設(shè)備的安全性,減少實(shí)驗(yàn)室的管理難度,同時(shí) 教學(xué)質(zhì)量也不會受到影響。因此,推廣“虛擬機(jī)” 在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,是一種有益的嘗試,利 用虛擬機(jī)技術(shù)為學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識和 實(shí)訓(xùn)技能,建構(gòu)一個(gè)綜合的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)境, 使教師的教學(xué)演示和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作都能在 虛擬機(jī)環(huán)境下無損害地重復(fù)進(jìn)行,極大地豐富 了網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,完成了用傳統(tǒng)方法不 能實(shí)現(xiàn)的某些教學(xué)要求。既保證了教學(xué)質(zhì)量, 增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的安全性,減少實(shí)驗(yàn)室的管理 難度,又能充分利用設(shè)備、節(jié)省經(jīng)費(fèi),使實(shí)訓(xùn)教 學(xué)更有的放矢。通過在虛擬機(jī)環(huán)境中進(jìn)行教 學(xué),學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性很高,實(shí)踐教學(xué)效果是 令人滿意的。 參考文獻(xiàn) [1] 石志國.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教程[M].北京:清 華大學(xué)出版社 , 北京交通大學(xué)出版社 , 2006:238～243． [2] 梁誠,李瓊,夏建波.VMware虛擬機(jī)技術(shù) 在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦開發(fā) 與應(yīng)用,2007( 8):34～35． [3] 王存祥.虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng) 用[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2006(5):70～71．
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