VMware在高校實踐教學中的應用

孟顯英

(陜西理工學院，陜西漢中723000)

1.引言

計算機課程已經成為高校基礎課，它不僅要求學生具備計算機理論認識，更重要的是在實踐中掌握計算機的基本能力和技能。然而實驗設備、場地的不足已經成為各大高校面臨的問題。對于一些課程來說，尤其是一些關于操作系統以及網絡的實驗來說，根本不具備讓學生親自動手的條件。虛擬機的引入將解決這一問題。它為學生提供了一個虛擬的計算機平臺，創造了一個良好的實驗環境。

2.VMware的概述

VMware是一款虛擬軟件，是由VMware公司設計的專業虛擬機，它是利用軟件技術，在物理計算機系統(又稱宿主機)中，虛擬出一臺或者幾臺具有相同或不同操作系統的計算機。我們可以在虛擬機上做任何操作，但這些操作均不會對宿主機操作系統造成影響或破壞。比方說，對于剛剛接觸計算機的用戶來說，可以在上面執行fdisk，format等危險的命令。對于學習網絡的用戶，可以利用多臺虛擬計算機進行組網操作，當然宿主機也可以和虛擬機進行網絡通信。在軟件開發過程中，對軟件兼容性的測試，需要在多種操作系統上運行，而VMware的虛擬技術可以解決這個問題，這不僅可以節省測試時間，也節省了開發的成本。

VMware公司提供了在Windows和Linux上安裝的版本，VMware虛擬機啟動時的界面如圖1所示。

圖1 VMware虛擬機啟動時的界面

3.VMware的運行原理及網絡連接模式

3.1 VMware的運行原理

VMware是運行在宿主機上的應用軟件，通過其獨特的虛擬功能，成功在其上安裝并運行多個虛擬的操作系統。而這些虛擬操作系統和宿主機之間通過VMware這層虛擬操作平臺連接起來的，所有的虛擬操作系統是運行在VMware下的。VMware的工作原理如圖2：

圖2 VMware工作原理圖

雖然虛擬機為我們提供了強大的功能，但要求宿主機的硬件配置是非常的高，如果宿主機的硬件要求太低，安裝VMware上的操作系統可能運行起來就比較困難，比方說速度太慢等等。最低配置為：

(1)CPU為Intel(r)Pentium(r)II或其它X86兼容處理器；

(2)主頻至少為266MHz或更高；

(3)支持SMP(對稱多處理器)；

(4)Intel：PentiumPro，Celeron，Pentium II，Pentium IIIAMD：K6-2，K6-III，Athlon(K7)；

(5)內存最少96M，但最好是128M以上；

(6)支持256色以上的顯示效果；

(7)在bridged模式下，可以選擇網卡，在虛擬機上啟用網絡功能。

3.2 VMware網絡連接模式

在安裝完VMware軟件后，在宿主機的網絡連接下面，會多出VMware Network Adapter VMnet1和VMware Network Adapter VMnet8兩塊虛擬的網卡。并且用ipconfig命令查看時，他們也是屬于兩個不同的網段。VMnet1的作用是虛擬機在Host-only模式下工作的網絡接口，VMnet8是虛擬機在NAT模式下工作的網絡接口。

在虛擬機上，不論我們安裝何種虛擬操作系統，在創建虛擬機的過程中都要求選擇添加網絡類型，如圖3所示：

圖3 網絡類型的選擇模式圖

(1)使用橋接網絡模式(簡稱Bridged)

Bridged是三種模式中最簡單的模式，宿主機和虛擬機之間是通過VMnet0虛擬交換機進行橋接，宿主機和虛擬機同處于一個網段，虛擬機在局域網絡中就像是一臺真的主機一樣，享受宿主機的各種服務，比如打印、文件共享服務。它能夠訪問局域網絡中的任何客戶端。當然還包括訪問廣域網。虛擬機具有的這些功能前提是，它必須和宿主機在同一網段，子網掩碼也要相同，這樣它們之間才可以通信。

(2)使用網絡地址翻譯模式(簡稱NAT)

Bridged模式雖然是最簡單的，但它需要手工配置虛擬系統的IP地址、子網掩碼，相比之下，NAT模式不需要做任何配置就可和宿主機進行通信，也可以直接訪問廣域網。但它的缺點無法對局域網絡中的其他客戶進行訪問。原因是：在NAT模式下，宿主機和虛擬機之間是通過VMnet8接口通信的。而VMnet8虛擬網卡的作用僅限于和VMnet8網段的通信，并沒有賦予VMnet8網段的路由功能，為了使虛擬機能訪問廣域網絡，需虛擬一個NAT服務器。

(3)使用Host-only網絡模式(簡稱Host-only)

Host-only模式與Bridged和NAT模式的主要區別是，Host-only模式的虛擬和真實網絡環境是被隔離開的。也就是說安裝在VMware下的所有虛擬機構成一個內部的網絡，和外界是隔絕的。虛擬機僅和宿主機通信，不能和外部網絡通信。這種功能對于一般的用戶而言是沒有太大意義，但會被一些大型服務商使用，比如在某些特殊的網絡調試中，就要嚴格將真實的和虛擬的網絡的環境完全隔離開。Host-only模式在TCP/IP配置上和Bridged模式相似，由VMnet1虛擬網絡的DHCP服務器動態地分配。

4.VMware在高校實踐教學的應用

在高校，每個專業的學生都要開設計算機課程，各個專業對操作系統環境要求也不盡相同，維護人員經常要搭建各種實驗環境，有的實驗課對操作系統的要求不高，可以在常見的w inxp操作系統下運行，但有的課程卻不可以，甚至有的實驗需要搭建Linux操作系統平臺。搭建一個方便使用的實驗教學平臺是計算機實踐課能否有效進行的關鍵點。但如果僅靠有限的硬件設備，是根本不可能實現的。VMware的出現，可以為我們解決這一難題。VMware的引入使每一臺計算機都可以為學生在實踐教學中提供單獨的網絡平臺，即使執行一些能使計算機癱瘓的致命操作，也不會對計算機操作系統造成任何影響。

4.1 操作系統的實踐教學

作為計算機專業的學生，都會學習《計算機操作系統》這門課程，而且也會開設相應的實踐課。在這些課中，有很多實驗以前可能是由老師在一臺計算機上演示，而不讓學生親自操作，比方說，DOS命令中的fdisk，format命令，還有Linux等操作系統安裝使用等等，這些只能口頭講解，而不能讓學生親自動手，這樣根本達不到實踐課的目的。VMware就提供了一種解決辦法，可以讓每一位學生在自己的宿主機上利用VMware安裝每一種操作系統，使用每一個命令，體會每一個命令、每一種操作系統的特性。

4.2 網絡的實踐教學

網絡實踐教學的每一次實踐課，都需要至少2到3臺計算機，高校都根本不可能為每一個學生準備這么多臺計算機。尤其在搭建服務器操作系統的課程，我們更是無法給學生提供多臺計算機，讓每一位學生完成搭建操作系統到配置各種服務器的操作。而VMware就為學生實現了這一夢想，每位學生可以在自己的宿主機上，利用VMware搭建一個局域網，以及配置各種服務器的功能。并且學生還可以在搭建的虛擬機上，演示病毒、木馬、黑客等程序，使學生從實踐中獲得認識。

5.結論

VMware在實踐教學中的應用，不僅解決了實驗教學設備和場地的不足的問題，也節省了實踐教學的經費，不僅提高了實驗教學設備的安全性，也降低了實踐教學的管理維護難度；不僅提高了學生對操作系統、網絡等課程教學實踐課的興趣，也提高了實踐教學的質量。

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