杨金石

摘 要：针对当前高职院校《网络操作系统》实验教学的要求和特点，提出运用VMWARE虚拟机进行模拟仿真实验教学设计，解决当前实验室相关设备器材短缺的问题。介绍了动态磁盘的分类，重点论述了基于VMWARE的动态磁盘实验教学设计过程。

关键词：VMWARE；动态磁盘；实验教学；教学设计

1 引言

在windows系列操作系统中，可以采用基本磁盘和动态磁盘两种方式来使用磁盘，基本磁盘受26个英文字母的限制，磁盘分区数量非常有限，另外，在基本磁盘上只能建立4个主分区；作为磁盘使用的另一种方式，动态磁盘不受26个字母的限制，他的命名采用“卷”来实现。相比于基本磁盘，动态磁盘的优点主要体现在可以将磁盘容量扩展到非临近的磁盘空间中，磁盘访问速率能得到不同程度的提升，磁盘可以具有纠错能力等。由于动态磁盘具有很大基本磁盘不具备的优点，在很多相对高端的应用中，都采用动态磁盘来取代原来的基本磁盘。

在高职计算机相关专业的《网络操作系统》课中，对动态磁盘的管理维护是一个重点内容。传统教学条件下，要实现对动态磁盘管理维护实验必须要在具有磁盘阵列的计算机才能进行，如果要对不同动态磁盘效果进行验证，还需要频繁对磁盘阵列进行安装和拆卸，这种方式不仅实验效率不高，而且还很容易引起磁盘阵列故障；加之用于实验的磁盘阵列数量不够，管理维护经费不足等因素，学生实验时间和设备器材均难以得到充分保障，一定程度上的影响了该部分实验效果。

VMWARE是一款虚拟机软件，该软件能在windows环境下通过软件方式虚拟出多个不同配置的计算机硬件平台，用户可以在模拟出的不同硬件平台上安装不同的操作系统以及其他软件。VMWARE软件虚拟出的计算机在操作使用上与真实的物理计算机并不存在太大差异，而且，用户在虚拟机中的所有操作对于真实计算机来说只是对其中的一个文件数据的修改，而不会对真实计算机带来任何损坏。利用该软件的这一特点，可以在一台配置较低的计算机中模拟出一台符合教学实验要求的高性能计算机来进行具体的实验操作。

2 动态磁盘概述

动态磁盘是微软公司从windows 2000操作系统起引入的一个概念，动态磁盘可以提供一些基本磁盘不具备的功能，例如创建可跨越多个磁盘的卷和创建具有容错能力的卷等。所有动态磁盘上的卷都是动态卷。动态卷有五种类型：简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷和RAID-5卷。

1、简单卷

简单卷是独立的动态磁盘中的一个卷，与基本磁盘分区相似，但是简单卷没有空间和数量上的限制，而且可以对卷空间进行扩展。

2、跨区卷

跨区卷是包含多个磁盘上的空间的卷，向跨区卷中存储数据的顺序是存满第一块磁盘后在逐渐向后面磁盘进行存储。跨区卷能够有效利用资源，但不能提高磁盘访问速率和性能。

3、带区卷

带区卷是包含多个磁盘上的空间的卷，向跨区卷中存储数据时，数据被分割成64KB的数据块，然后向阵列中的每一块磁盘同时写入不同的数据块，这个过程可以显著提高磁盘的效率和性能。该类型卷无法进行卷扩展。

4、镜像卷

镜像卷可以解释为简单卷的一个同步备份卷。需要两块磁盘，一块磁盘用于存储运行中的数据，另一块磁盘用于存储完全相同的副本。当一块磁盘读写失败时，另一块磁盘可以立即启用，从而避免了数据丢失。该类型卷提供了容错性，但是磁盘资源利用率仅有50%。

5、RAID-5卷

RAID-5卷是指带有奇偶校验功能的带区卷，该类型卷提供了容错性。该类型卷至少需要3块磁盘，当阵列中任何一块磁盘读写失败时，都可以由其他磁盘中的信息运算得出，使用该卷时，磁盘资源利用率为（n-1）/n（n为磁盘个数）。

3 基于VMWARE的动态磁盘实验过程设计

在此针对上述5中动态卷进行实验方案设计。重点对镜像卷和RAID-5卷的配置以及特性演示进行讨论。

1、创建虚拟机实验环境

在VMWARE软件中创建一台虚拟机，选择要安装的操作系统为windows server 2003，设置虚拟计算机的内存为256M，硬盘空间为8G，再为虚拟机添加3个硬盘，空间均为3G，此时该虚拟计算机具有4个磁盘，能够满足动态磁盘所需的磁盘阵列配置需求。完成必要的硬件配置后，在虚拟机中安装上windows server 2003操作系统，操作系统安装完后，基本实验环境就搭设完毕。

2、将基本磁盘升级为动态磁盘

安装完成windows server 2003操作系统后，可使用操作系统磁盘管理工具中的升级向导将基本磁盘转换为动态磁盘。升级后，磁盘上包含的将是卷，而不是磁盘分区。还可以为每个卷指定一个驱动器字母或者挂接点。磁盘升级前的基本磁盘分区将转换为动态磁盘的一个简单卷。

3、创建各种不同的动态磁盘

在磁盘升级为动态磁盘后，可以在操作系统的磁盘管理工具中通过向导来创建简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷以及RAID-5卷。需要注意的是在创建不同卷时，相关参数必须符合给类型卷的特点要求，简单卷的空间设置不能超过所在磁盘剩余空间的总和；跨区卷必须在2个以上的磁盘中创建，创建带区卷、镜像卷和RAID-5卷时，各个磁盘空间大小要保持一致。

4、动态磁盘特性演示验证

不同的动态磁盘具有不同的技术特性，可以通过实验对相关特性进行演示。

（1）跨区卷与带区卷的访问速率对比

按照动态卷的相关原理，带区卷比跨区卷更高的数据访问速率，可以通过同时向这两个卷复制一个大数据文件的方式，通过观察两个拷贝进程所用时间的方式来验证这一特性。

（2）镜像卷和RAID-5卷的容错性能验证

镜像卷和RAID-5卷均具有一定的数据容错能力，为了验证镜像卷的容错能力，在VMWAER实验环境下，在镜像卷中放置一个数据文件。此时关闭虚拟机，将镜像卷所在的两个磁盘中的任意一个从虚拟机中删除（通过这种方式来模拟实际应用中镜像卷中一个物理磁盘受到损坏的情形），然后再次打开虚拟计算机，进入磁盘管理工具，将发现比原来少了一个磁盘，但是打开原来的镜像卷，存储在该卷中的文件还在，并且内容没有发生任何改变，这就很好的验证了镜像卷具有容错能力的特点。

用类似的方法对RAID-5卷的容错能力进行验证，将发现在只删除RAID-5卷所在磁盘中任意一个磁盘的情况下（通过这种方式来模拟实际应用中RAID-5卷中的一个物理磁盘受到损坏的情形），存储在该卷中的数据将不会发生错误。

4 结束语

动态磁盘管理维护是高职院校计算机相关专业学生必须掌握的一项基本技能，传统的教学实验环境下，学生对该部分内容的实验设备和实验时间均较难得到保障，影响了教学实验效果，通过引入VMWARE虚拟机软件平台，经过实验教学过程设计，可以较好的解决传统实验教学中存在的设备器材不足的问题，满足了该部分实验教学需求，提高了教学效果。

参考文献

[1]李浩.基于vmware的多操作系统网络实验平台的构建 [D]南昌：南昌大学，2012.

[2]陈立勇.基于vmware的虚拟机性能分析[J].信息安全与技术，2013（1）：53-56.

[3]冯凯平.磁盘阵列RAID技术解析与应用[J].信息与电脑，2010（10）.