张微微

(江苏广播电视大学,江苏南京 210019)

虚拟机技术在高职院校公共机房中的应用

张微微

(江苏广播电视大学,江苏南京 210019)

虚拟机技术是机房管理者目前热衷讨论的一个问题。文章提出了利用虚拟机技术在公共机房中搭建的实验教学环境,完善了公共机房的功能。本文主要通过对虚拟机技术及软件在公共机房的应用,揭示与虚拟机软件搭建的公共机房的优越性、可行性、安全性和推广性。

虚拟机;实验环境;公共机房

1.引言

高职院校的公共机房是提供全校学生公共课程上课的场所。因此,公共机房的实验环境建设是否完善,功能是否能满足实验要求对学生计算机应用水平的培养起着关键作用。由于公共机房是面向全校学生服务的,学生的计算机水平有着很大的差异,为了防止系统被破坏,便于管理,我们机房管理人员对计算机做了些限制,比如安装硬盘保护卡、用网控软件对现有操作系统进行设置来限制学生的操作等。公共机房为了满足学生的一般实验要求,往往只安装一个操作系统和教学需要的软件,学生被限制在有限的实验环境框架内,对一些拓展性及开放性的实验,由于实验环境的限制学生无法完成,这样就限制了学生创新能力的发挥。在机房的单机环境下很多的网络原理、网络应用的实验无法完成。在现有实验条件下有没有一种既经济又好操作的方法来解决机房管理和实验多样化的需求之间的矛盾呢?这就要利用虚拟机技术来补充完善公共机房的功能。

2.虚拟机的介绍

2.1 虚拟机的定义

虚拟机(Virtual Machine)指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。虚拟机软件可以在一台计算机(主机)上模拟出若干台相互独立的虚拟计算机(子机),每台虚拟计算机有各自的硬件,可以安装运行单独的操作系统和各种应用软件,可以进行各自的设置而不会互相影响。VMware Workstation是目前应用最普遍的虚拟机软件。①

2.2 可以虚拟的硬件设备

虚拟机能够虚拟的硬件包括硬盘(IDE接口,SCS I接口)、主板、网卡、显卡、声卡、内存等,可以读取主机的USB接口、软驱、光驱等设备,虚拟内存是从主机内存共享出来的。

2.3 安装各种系统软件和应用软件

在虚拟机上可以安装多个操作系统如:windows系列、Linux、Unix等。每一个系统的安装和真实机器安装系统是一样的。学生在学习一个新的操作系统的时候安装系统软件都是第一步要学的,那么机房里的计算机有了虚拟机就更加便于学生学习操作系统的安装和配置技巧了。另外在虚拟机上安装的操作系统还可以安装各种应用软件,大大拓展了单台计算机的功能。

3.虚拟机在实验教学中的应用

3.1 构建单机实验环境

我以《计算机应用基础》这门课程为例,在这门课程中有安装操作系统的实验要求。在现有的实验条件下是不允许学生来安装操作系统的。那么利用虚拟机就能把这块实验内容来完成。在虚拟机里学生可以随心所欲的完成实验,而且在虚拟机下安装好的操作系统里还可以安装一些应用软件,大大提高了学生的兴趣与成就感。这样就不会出现学生在学习完计算机应用基础这门课程后连操作系统都不会安装的尴尬局面。另外,如果教学再进行扩展实验的话,还可以例如:CMOS设置,打开虚拟机的电源,按照屏幕的提示按F2键就进入了Phoen ixB IOS setup环境,在这里我们可以进行各种设置如硬盘分区及格式化。在计算机实验中,因为这些操作会破坏计算机系统,使计算机无法正常工作,教师上课时难以演示操作,而学生又不能具体做实验,所以学生难以有机会操作。由于VMware虚拟系统里的硬件是程序仿真的,整个虚拟系统就是主机硬盘上一些文件,能避免对硬件的破坏,并且其软硬件环境真实,使得这些操作与实际操作完全一致。而且,在虚拟机上的操作有实际操作无法相比的优势。例如,在虚拟机上的任何操作随时都可暂停、再继续或终止。②这一点有助于我们控制实施教学及实验的每一个环节及其进度。再结合VMware的快照功能,虚拟机就是永不会崩溃的实验环境,我们可以进行任意的操作而不必担心损害硬件和软件。

3.2 构建网络实验教学环境

网络实验环境是计算机网络教学中重要的一个环节。不论是对计算机专业还是非计算机专业学生来说,网络的应用能力都是非常重要的。计算机网络的系统规划、设计、建设和运行维护技术需要在一定理论的基础上进行大量的系统测试才能掌握。而建立一个真正的网络实验室,不仅投资巨大,而且维护复杂,往往需要几台甚至几十台电脑才能做一个实验,这在公共机房里是不易实现的。这时我们可以利用虚拟机技术,构建虚拟网络实验室让更多的学生都能够接触或动手做网络实验。

4.用虚拟机构建公共机房实验环境的实例

在我校的公共机房的管理中,采用VMware workstation软件搭建虚拟机平台,VMware可以完成在一台机器上同时运行二个或多个操作。在我校的公共机房的计算机上的虚拟机安装了Windows sever 2003和Linux系统,而且每个操作系统都可以进行虚拟的分区、配置而不影响真实硬盘的数据,甚至可以通过网卡将几台虚拟机连接为一个局域网,极其方便。这样就可以保证网络操作系统这门课程在Windows XP系统中就可以完成实验要求。学生可以按照实验的要求完成实验内容,大大扩展了公共机房的功能。

4.1 硬件准备

在我校的公共机房中有4个配置比较高的机房。CPU、硬盘、内存都符合安装虚拟机的要求。虚拟机对硬件的要求比较高,当硬件配置达不到要求时,虚拟机运行速度会很慢,甚至不能运行,而虚拟机的配置最低要求为(以Vmware为例):CPU:最低主频266MB,建议 P31GHz以上;内存:最小128MB,建议512MB;硬盘:最小空闲空间600MB,建议空闲空间5GB;服务器上至少应保留5G硬盘空间用来存放常用软件的光盘镜像和部分虚拟机资料,网络速度建议100Mbps,以便快速从服务器下载所需的软件资料。③

4.2 虚拟机软件安装

一是新建虚拟机。单击“新建虚拟机”按钮,或者直接按Ctrl+N,启动“新建虚拟机向导”,选择“典型安装”,选择安装介质,选择客户操作系统类型。然后给这个虚拟机起名,选择安装位置,最后点击完成即可。二是编辑虚拟机设置。单击“编辑虚拟机设置”,为第一台虚拟机添加以太网适配器,并连接在VMnet2虚拟交换机上。用同样的方法为第二台虚拟机添网卡,也连接到交换机VM-net2上。三是安装操作系统。分别为虚拟机安装不同的操作系统,安装方法同普通计算机。四是分别为每台虚拟机安装虚拟机工具。安装完成后,实验模板就准备好了,教师将实验模板保存在共享文件夹中,供教师演示和学生实验使用。

4.3 配置虚拟系统网络环境

有的时候由于实验教学的需要,安装好的虚拟机的操作系统需要上网,那么在这里介绍一下怎么配置网络环境。首先,在安装了VMware workstation软件后会在本地连接中,多了两个虚拟网卡,一个是 VMware Network Adapter for VMnet1。另一个是 VMware Network Adapter for VM-net8。要确保VMware Network Adapter for VMnet8处于启用状态,这个是NAT网络模式要用的虚拟网卡。注意这个网卡的IP地址,不需要做手动设置。接下来,我们就可以新建立一个虚拟机,并在虚拟机里安装操作系统,这里需要注意的是,在建立虚拟机选择网络模式的时候一定要选择NAT模式。最后,在虚拟机里安装好操作系统,启动虚拟系统,打开IE浏览器,这时候正常的话虚拟机就可以上网了。

4.4 利用虚拟机组建网络

我们的搭建一个小型网络,网络中包含一台服务器,3台客户机,客户机的操作系统分别是Windows sever 2003和Windows XP,目的是网络之间能够互通。网络拓扑结构如下图所示

4.4.1.服务器虚拟网卡设置

在Windows Server 2003服务器上,安装并运行VMware Workstation 7:

(1)在“Edit”菜单中选择“Virtual Network Settings”命令。在“Host Virtual Adapters”选择项,单击“Add”按钮(这一步是添加虚拟网卡),在弹出的“Add Network Adapter”对话框中,选择“VMnet2”,单击“OK”按钮。然后添加VMnet3、VMnet4虚拟网卡,添加完成后,单击“应用”按钮,在此需要等待几分钟的时间。

(2)添加网卡完成后,在“Host Virtual Network Mapping”选项卡内,单击VMnet2最右侧的“”图标,在弹出的菜单中选择“Subnet”按钮,设置“IP Address”为“219.219.197.131”,“Subnet Mask”为“255.255.255.192”,然后单击“OK”按钮。继续设置VMnet3网段为219.219.197.132、VMnet4网段为219.219.197.133④

4.4.2.创建并编辑Team

找一个剩余空间比较大的分区(至少10GB可用空间),例如,在F盘VMX文件夹下创建VLAN文件夹。然后进入VMware Workstation,创建名为VLAN的 Team,并且在Team中,添加3台Windows Server 2003克隆链接的虚拟机(分别名为PC1、PC2、PC3)在创建 Team时,不需要创建Team中的LAN。编辑 PC1使用VMnet1网卡、PC2使用VMnet2网卡、PC3使用VMnet3网卡,Route虚拟机的第1块网卡使用VMnet4,第2块网卡使用桥接方式。

4.4.3.服务器的配置

在Windows Server 2003服务器上,进行如下的配置:

(1)从“开始→管理工具→服务”,进入服务页,停用“VMware DHCP Service”服务,禁用“Windows Firewall/Internet Connection Sharing(ICS)”服务。

(2)从“管理工具”中运行“路由和远程访问”服务,用鼠标右击计算机名,在弹出的菜单中选择“配置并启用路由和远程访问”命令,在“配置”页中,单击“自定义配置”单选按钮。

(3)在“自定义配置”页中,选择“LAN路由”单选按钮。

(4)配置完成后,单击“完成”按钮,在弹出的对话框中单击“是”按钮。

(5)路由器安装完成后,不需要其他配置,关闭“路由和远程访问”服务。⑤

各个网段就完成了互通的工作。各VLAN之间是可以互相ping通的。这就实现了各VLAN之间的互通。

5.结束语

利用虚拟机技术可以在机房设备不增加的情况下,给学生提供多样化的实验环境,可以更好地满足实验课多种环境的需求。在这种环境下进行实验教学更有利于学生发挥主动性,更有利于培养学生的创造性和创新能力。教学中使用虚拟机软件一方面可以解决学生学习过程中资金及网络环境方面的欠缺,另一方面可以满足教学活动中对网络灵活性的要求。虚拟机技术的推广和普及必将大大扩展公共机房的功能,必将对计算机学习产生积极的影响,给实验室的建设提供了新的思路,具有一定的推广价值。

注 释:

①http://baike.baidu.com/view/1132.htm 2012-02-26 19:35

②⑤王春海.虚拟机配置与应用完全手册[M].北京:人民邮电出版社,2003.(8)16-18

③彭爱华.实战多操作系统与虚拟机〔M〕.北京:人民邮电出版社,2008.(2)128-129

④王春海.虚拟机技术与应用——配置、管理与实验〔M〕.北京:清华大学出版社,2007.(1)122

[1]刘羽.“虚拟机”技术在实验教学中的应用[J].桂林工学院学报,2003,23(4):416-419.

[2]刘恩博.虚拟机软件VMware在计算机辅助教学中的应用[J].兵团教育学院学报,2005(3):53-54.

[3]梁健.VMware虚拟机在计算机机房中的应用[J].中等职业教育,2011(9):7-10

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2012-04-26

张微微(1982～),女,辽宁抚顺人,江苏广播电视大学(江苏城市职业学院)高职教育教务处实验师,工程硕士,研究方向:计算机网络 、网络安全。