談談計算機教學中虛擬機的應用
摘 要:本文介紹了虛擬機的概念及工作原理,論述了虛擬機軟件在計算機教育領域所具有的優勢。實踐證明教學中應用虛擬機可 以改善教學環境,提高教學質量,具有很好的效果。 關鍵詞: 虛擬機 VMware模擬軟件 教學平臺 1 虛擬機的概念及工作原理 虛擬機(Virtual Machine,簡稱VM),顧名 思義,虛擬的計算機。它是指運行在Windows 或Linux 平臺上的一個應用程序, 本質上是 對計算機的模擬仿真。虛擬機擁有電腦擁有 的幾乎所有硬件設備, 包括 C P U 、內存、硬 盤、顯卡、聲卡、網卡、軟驅等等�？梢赃M行開機、 關機、對硬盤進行格式化、設置BIOS等操作而 對主機沒有任何影響。使用虛擬機,可以在“虛 擬的操作系統”下,自由地對自己需要學習和 試驗的操作環境進行配置和修改,而不必擔心 會導致系統崩潰,不會對實際的操作系統造成 影響。其工作原理是通過進入保護模式,在物 理機中運行的主機系統上創建一個或多個虛 擬的客戶系統,使得客戶操作系統如同運行在 一臺真正的機器上。 2 虛擬機的優點 由于虛擬機能對計算機進行模擬仿真,可 作實驗平臺,實現許多在普通計算機上無法進 行的實驗,而且實驗效果與物理機的完全一 樣,它有以下優點。 (1)使用方便、易于維修:虛擬機可以在一 臺PC機上集成幾個操作系統平臺,是實驗及軟 件開發人員的好工具。有了它,在任何時間、 任何地點,用戶只需要一臺電腦,就可以調試 C/S ,B/S 等各種程序。一臺物理主機可以互 不干擾地同時運行多臺虛擬機。如果其中一 臺虛擬機出現問題,主機以及其他的.虛擬機不 會有任何影響,具有易與維護的優點。 (2)經濟實用、安全可靠:虛擬機可以一機 多用、節省維護費用。由于虛擬機是利用軟 件來模擬完整的計算機硬件系統,所以無需添 加新硬件設備就可增加計算機功能,既節約資 源又具有較好的經濟性。虛擬機還可擺脫多 硬盤、多分區之缺點,從而達到既省錢又安全 的效果。 (3)便于移植、利于安裝:虛擬機主要是以 映像文件包作為其系統存儲文件,為此用戶可 以直接拷貝映像文件包到其它計算機上使用, 從而省去系統安裝的過程,方便多機統一部署 安裝。 (4)感性直觀、有益教學:由于虛擬機具有 連網功能,在教學中可通過用虛擬機構建的虛 擬網絡進行網絡實訓教學,使學生更感性、直 觀地掌握網絡的組建、管理和維護。 3 虛擬機在計算機教學中的優勢 (1)虛擬機有助于網絡教學。通過用虛擬 機構建的虛擬網絡,教師可以進行網絡教學, 使學生更感性、直觀地掌握網絡的組建、管 理和維護;虛擬機有利于提高學生學習興趣。因為虛擬機的安裝要求不高,安裝的方法也較 為簡單。學生學會了虛擬機組建虛擬網絡的 原理和方法后,可以在學校實驗室環境之外的 其它環境自主地做網絡實驗。 (2)虛擬機節省資源,具有兼容性。學校不 用另外找場地和購買計算機 、交換機 、網 卡、網線等計算機相關設備。WMware模擬 的虛擬機器中的硬件型號是固定的,這就最大 限度的保證虛擬機器的硬件兼容性。虛擬機 能夠設定并且隨時修改操作系統的操作環境, 而且不需要經費。虛擬技術給教學實驗提供 了一種有效的工具,不僅可以緩解當前實驗設 備和場地不足的問題,而且在虛擬機系統上的 操作不影響主機,可在一定程度上提高設備的 安全性,減少實驗室的管理難度,提高教學效 率 。 (3)虛擬機克服了傳統計算機教學過程中 不足。利用VMWare在教學中的易用性、安 全性和便利性,可以在保證教師機原操作系統 不進行變動的情況下輕松達到教學目的。 4 虛擬機在實驗教學中的應用 目前常見的虛擬機軟件有兩種:VMware 和Virtual PC。下面主要介紹用VMware建立 虛擬機。 4 . 1 虛擬機的建立 建立虛擬機的方法有幾種, 通常用的方 法是用VMwar e向導建立虛擬機和用備份文 件建立虛擬機兩種。第一種是用VMware向導 建立虛擬機:點擊新建虛擬機圖標進行有關參 數的設置后,就成功地建立了一個虛擬機,然 后就可以在該虛擬機上安裝需要的Guest OS 了。第二種是用備份文件建立虛擬機虛擬機的 備份文件指的就是配置文件和磁盤文件的備 份。首先復制備份文件到硬盤指定目錄,然后 啟動向導,在“選擇一個磁盤”的三個選項中選 “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 建立虛擬機后,就可以在新建的虛擬機上 安裝操作系統了。在“窗口”菜單下選擇要 啟動的子機, 然后選擇“電源”菜單下的“打 開電源”即可啟動該子機了。啟動后用鼠標 點擊子機窗口, 即可進入子機, 這時鍵盤、鼠 標對GuestOS起作用,然后在光驅里放入操作 系統安裝盤或指定操作系統安裝盤的鏡像文 件, 直至這個操作系統安裝完成 , 按組合鍵 Ctr l+Tab可以在GuestOS與HostOS 間切換。 4 . 3 構建虛擬網絡 (1)VMware提供了一些虛擬設備(虛擬交 換機、虛擬網卡)和用這些設備聯網的方法,通 過這些虛擬設備我們可以連接到因特網或者
組建單機局域網,VMware可以提供以下三種 組網方式:橋接(Bridged)模式、網絡地址翻譯 ( N A T ) 模式 、僅主機 ( H o s t — o n 1 y ) 模式。 VMware 有三種方式使虛擬機訪問互聯網: 網橋 ( 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 ) 虛擬網絡應用實例 ( V M w a r e WorkStatiOil環境)。組網目標:一臺Web服務 器通過一個防火墻連接到一個外部網絡。一 臺管理員的計算機可以通過一個二級防火墻 連接到Web服務器。組網要點:創建四臺虛擬 機;使用Manage Virtual Networks為虛擬機 的虛擬網絡適配器調整設置;在每一臺虛擬機 中安裝適當的客戶操作系統和應用程序軟件, 并進行適當的網絡設置。 5 結語 虛擬機技術的出現,給計算機教學實驗提 供了有效的工具,可以緩解當前實驗設備和場 地不足的問題,而且可在一定程度上提高實驗 設備的安全性,減少實驗室的管理難度,同時 教學質量也不會受到影響。因此,推廣“虛擬機” 在教學實驗中的應用,是一種有益的嘗試,利 用虛擬機技術為學生學習計算機網絡知識和 實訓技能,建構一個綜合的教學與實驗環境, 使教師的教學演示和學生的實驗操作都能在 虛擬機環境下無損害地重復進行,極大地豐富 了網絡課程的實訓內容,完成了用傳統方法不 能實現的某些教學要求。既保證了教學質量, 增強了網絡實驗的安全性,減少實驗室的管理 難度,又能充分利用設備、節省經費,使實訓教 學更有的放矢。通過在虛擬機環境中進行教 學,學生學習的積極性很高,實踐教學效果是 令人滿意的。 參考文獻 [1] 石志國.計算機網絡安全教程[M].北京:清 華大學出版社 , 北京交通大學出版社 , 2006:238～243． [2] 梁誠,李瓊,夏建波.VMware虛擬機技術 在計算機實踐教學中的應用[J].電腦開發 與應用,2007( 8):34～35． [3] 王存祥.虛擬機技術在計算機教學中的應 用[J].現代教育技術,2006(5):70～71．
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