VMware Workstation在計算機(jī)實驗教學(xué)中的應(yīng)用探究

【摘要】VMware Workstation軟件能很好地在一臺計算機(jī)上輕松模擬出多種獨立的操作系統(tǒng)和各種各樣的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使學(xué)生能夠毫不受限地修改系統(tǒng)配置，并在單機(jī)系統(tǒng)上學(xué)習(xí)掌握企業(yè)網(wǎng)絡(luò)搭建和管理的各種實際操作技能，大大提高計算機(jī)實驗教學(xué)的有效性。

【關(guān)鍵詞】虛擬機(jī)實驗教學(xué)系統(tǒng)快照母盤和差異盤

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674－4810（2014）15－0135－03

研究表明：對知識的理解和掌握，通過親自動手實驗比只聽或只看要來得深刻。在計算機(jī)實驗教學(xué)中，尤其需要學(xué)生親自動手實驗，才能真正掌握各種操作技能。而在實際教學(xué)過程中，由于教學(xué)和機(jī)房管理的諸多矛盾，學(xué)生對電腦操作的很多權(quán)限被限制，導(dǎo)致很多實驗無法開展。學(xué)生做實驗的過程中，必不可少地會對系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修改，為了方便管理和維護(hù)，機(jī)房管理員往往會對電腦硬盤進(jìn)行寫保護(hù)，以防止學(xué)生在使用過程中破壞系統(tǒng)文件，導(dǎo)致電腦出現(xiàn)故障而不能使用。這種機(jī)房管理方法對計算機(jī)部分專業(yè)課來講，會導(dǎo)致很多實驗無法開展，學(xué)生無法真正掌握計算機(jī)系統(tǒng)的深層次操作技能，以至于出現(xiàn)計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后居然還不會安裝系統(tǒng)，不懂得如何設(shè)置主板BIOS。而且，受學(xué)校機(jī)房的條件限制，學(xué)生在單機(jī)系統(tǒng)也很難開展網(wǎng)絡(luò)搭建和配置的網(wǎng)絡(luò)實驗。

機(jī)房管理與實驗教學(xué)是互相矛盾的，假如機(jī)房管理嚴(yán)格，實驗教學(xué)時學(xué)生上機(jī)操作受到限制，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不到太多東西；但如果放開管理，每次課都會給管理員造成很大的維護(hù)負(fù)擔(dān)。針對這種矛盾，利用VMware Workstation軟件則能很好地解決這個問題，它可以在一臺計算機(jī)上輕松模擬出多種獨立的操作系統(tǒng)和各種各樣的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使學(xué)生能夠毫不受限地修改系統(tǒng)配置，并在單機(jī)系統(tǒng)上學(xué)習(xí)掌握企業(yè)網(wǎng)絡(luò)搭建和管理的各種實際操作技能。

因此，通過VMware Workstation可以大大提高計算機(jī)實驗教學(xué)的有效性，對學(xué)生來講，既能完成網(wǎng)絡(luò)實驗，又不會對電腦造成任何破壞，對老師來講，也解決了備課時所需要的各種實驗環(huán)境和條件。

一 VMware Workstation在實驗教學(xué)中較實用的工具簡介

在計算機(jī)實驗教學(xué)中，教師經(jīng)常需要借助其他軟件進(jìn)行記錄操作過程和還原系統(tǒng)等操作，實際上，VMware Workstation軟件本身自帶了很多方便教學(xué)和實驗的工具，充分利用這些工具將大大提高課堂教學(xué)效率。

1．VMware Tools

VMware Tools是VMware虛擬機(jī)中自帶的一種增強(qiáng)工具，

在VMware虛擬機(jī)中安裝VMware Tools后，鼠標(biāo)可以在主機(jī)與虛擬機(jī)之間自由切換（不用再按ctrl＋alt鍵），非常地方便和靈活，而且任何的文件和文件夾都可以在主機(jī)與虛擬機(jī)間任意的拖動，同時還能實現(xiàn)主機(jī)與虛擬機(jī)之間的文件共享。安裝VMware Tools后虛擬機(jī)能自動安裝顯卡驅(qū)動，虛擬機(jī)中的“桌面”分辨率會根據(jù)VMware Workstation窗口大小自動調(diào)整虛擬機(jī)窗口。

2．屏幕錄像

在日常教學(xué)過程中，經(jīng)常需要將一些操作過程進(jìn)行屏幕錄像，以便學(xué)生隨時觀看和回放。一般人都喜歡用“屏幕錄像專家”，其實VMware Workstation本身都具備這樣的功能，通過“虛擬機(jī)”菜單下“捕捉視頻”命令可以將虛擬機(jī)里的操作過程錄制下來，并以AVI格式的視頻文件保存。

3．系統(tǒng)快照

在VMware中組裝的虛擬機(jī)主要是用來做實驗和測試的，經(jīng)常需要在修改虛擬機(jī)的配置后恢復(fù)到之前系統(tǒng)的一些狀態(tài)，如果通過重裝虛擬機(jī)的方法，那將浪費很多時間。利用快照功能，可以隨時將虛擬機(jī)所處的狀態(tài)進(jìn)行備份，這樣在實驗中可以隨時恢復(fù)虛擬機(jī)的狀態(tài)。在創(chuàng)建快照時最好是在關(guān)閉虛擬機(jī)后再創(chuàng)建，如果在虛擬機(jī)運行時創(chuàng)建快照將占用更多的硬盤空間。

二 VMware Workstation在實驗教學(xué)中的應(yīng)用

通過虛擬機(jī)來安裝操作系統(tǒng)、BIOS設(shè)置、系統(tǒng)管理、硬盤分區(qū)和數(shù)據(jù)恢復(fù)等實驗是比較基礎(chǔ)的教學(xué)應(yīng)用，具體的操作也較簡單，在這里就不做敘述，下面主要介紹幾個較復(fù)雜的多臺虛擬機(jī)應(yīng)用。

1．母盤和差異盤的應(yīng)用

假如用VMware 搭建一個包含域的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在這個環(huán)境中有四臺Windows Server 2003 Enterprise Edition，是一個域環(huán)境，一臺做DC，其他三臺是 Member Server，分別為：ISA Server，SQL Server 和Exchange Server。應(yīng)該如何有效地搭建出此環(huán)境？

方法一：按要求分別安裝四臺VM。這種方法耗時長，實驗效率低，不適合于課堂教學(xué)。

方法二：先按要求安裝一臺VM，然后把安裝好的VM文件所在的文件夾復(fù)制三份，然后再做調(diào)用，這樣就可以產(chǎn)生四臺VM。這種方法雖然速度快，但也存在一些問題。因為簡單的復(fù)制調(diào)用會使這四臺VM的很多信息都一樣，比如計算機(jī)名稱、IP 地址等，最嚴(yán)重的是四臺VM具有相同的安全標(biāo)識符（SID），SID一樣帶來的直接后果是：其他三臺VM沒辦法加入到域，因為域中不允許有一樣的SID，必須在每一臺VM中去掉SID重新生成新的SID后，才能搭建出上述的實驗環(huán)境，過程也比較繁瑣。

方法三：采用母盤和差異盤的方式創(chuàng)建VM。首先，創(chuàng)建母盤VM，利用windows光盤文件自帶的工具去掉母盤系統(tǒng)的SID，然后重新封裝，這樣母盤就做好了。利用母盤VM通過克隆的方式，只要簡單的幾步操作就可以生成一個和母盤VM硬件配置一樣的差異盤，并且每個差異盤VM具有不同的SID。采用母盤和差異盤的方式可以快捷地生成VM，而且還節(jié)約了磁盤空間。因為由母盤創(chuàng)建的多個差異盤VM是直接調(diào)用母盤的操作系統(tǒng)，節(jié)省了各個VM操作系統(tǒng)的空間。由于母盤已經(jīng)把SID去掉，這樣每個差異盤在調(diào)用的時候都會重新生成 SID，用這種方法可以比較簡單和快捷地搭建所需的域環(huán)境。

2．基本網(wǎng)絡(luò)實驗

通過VMware Workstation中的“分組（Team）”功能，可以輕易地搭建出局域網(wǎng)的模擬環(huán)境，利用“分組（Team）”中的虛擬交換機(jī)將多個虛擬機(jī)加入到各個局域網(wǎng)，方便學(xué)生在單獨主機(jī)上完成各種網(wǎng)絡(luò)實驗。下面筆者通過列舉一個簡單的例子來講解VMware Workstation在網(wǎng)絡(luò)實驗中的應(yīng)用，通過這個實驗，學(xué)生能夠親自搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，掌握DHCP和DNS服務(wù)器的安裝、配置及應(yīng)用。

實驗所需準(zhǔn)備的條件有Windows Server 2003、Windows XP和Windows7虛擬機(jī)各一臺。本實驗的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示，實驗前先在VMware Workstation中新建“分組（Team）”，將三臺虛擬機(jī)添加到新建的“分組（Team）”中，完成實驗環(huán)境的組建。主要步驟如下：

圖1

VMware Workstation窗口中新建一個“分組（Team）”，在創(chuàng)建過程中添加已經(jīng)安裝好的Windows Server 2003、Windows XP和Windows 7虛擬機(jī)，接著為“分組（Team）”添加專有的“LAN”，并讓“分組（Team）”中的虛擬機(jī)使用添加的“LAN”。實驗環(huán)境組建完后啟動“分組（Team）”中的所有虛擬機(jī)，就可以開始進(jìn)行實驗了。

第一，DHCP實驗。（1）進(jìn)入Windows Server 2003虛擬機(jī)，設(shè)置一個固定的IP地址192.168.1.1，設(shè)置子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。（2）進(jìn)入“添加/刪除程序→添加/刪除Windows組件”，從“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)”中添加“動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）”和“域名系統(tǒng)（DNS）”服務(wù)。（3）從“管理工具”中運行“DHCP”，新建一個作用域，并配置DHCP作用域參數(shù)。指定作用域名稱及描述信息；設(shè)置作用域開始IP為192.168.1.1，結(jié)束IP為192.168.1.254，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0；設(shè)置作用域需要排除的IP地址范圍為192.168.1.1至192.168.1.30；添加網(wǎng)關(guān)IP為192.168.1.1；添加DNS服務(wù)器域名及DNS服務(wù)器IP地址為192.168.1.1；并激活作用域。（4）進(jìn)入Windows 7或XP虛擬機(jī)，在命令提示符下運行ipconfig/all命令，查看結(jié)果可知這兩臺虛擬機(jī)都從DHCP服務(wù)器上獲得相應(yīng)的地址。

第二，DNS實驗。（1）進(jìn)入Windows Server 2003虛擬機(jī)，運行DNS服務(wù)器。（2）通過新建DNS區(qū)域向?qū)?chuàng)建一個主要區(qū)域，指定區(qū)域名稱（dnstest.com）。（3）在新建的DNS區(qū)域中，創(chuàng)建名為www的主機(jī)記錄，對應(yīng)IP地址為192.168.1.1。（4）進(jìn)入Windows 7或XP虛擬機(jī)，在命令提示符下運行ipconfig命令，驗證在服務(wù)器上創(chuàng)建的主機(jī)記錄。

3．高級網(wǎng)絡(luò)實驗

三層交換機(jī)是目前企業(yè)網(wǎng)絡(luò)較為常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將網(wǎng)絡(luò)劃分成若干子網(wǎng)也是網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中常用的技術(shù)，如果在學(xué)校的實驗教學(xué)過程中能讓學(xué)生親自動手搭建網(wǎng)絡(luò)和配置三層交換機(jī)，完成多VLAN網(wǎng)絡(luò)實驗，對學(xué)生的理論知識和實驗技能的掌握有極大的幫助。下面筆者通過VMware Workstation舉例說明三層交換機(jī)的多VLAN網(wǎng)絡(luò)實驗。

實驗環(huán)境是模擬一個中小企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)，劃分4個VLAN（每個端口連接一個不同的子網(wǎng)），網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃如下表：

VLAN實驗地址規(guī)劃表

VLAN

名稱所用

端口子網(wǎng)端口地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)中PC

VLAN1端口1192.168.10.0192.168.10.1255.255.255.0服務(wù)器

VLAN2端口2192.168.20.0192.168.20.1255.255.255.0PC1、PC2

VLAN3端口3192.168.30.0192.168.30.1255.255.255.0PC3、PC4

VLAN24端口24192.168.90.0192.168.90.1255.255.255.0路由器

其中端口24連接路由器，路由器另一端連接互聯(lián)網(wǎng)，其他VLAN通過端口24連接的路由器訪問互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖2所示，端口1連接的服務(wù)器將運行DHCP服務(wù)器，并且為端口2、3所屬的VLAN分配IP地址和相關(guān)參數(shù)，路由器連接的互聯(lián)網(wǎng)通過VMware的VMnet8連接，下面根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖組建網(wǎng)絡(luò)實驗，主要步驟如下：

圖2實驗網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

第一，組建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。（1）在主機(jī)上運行VMware Workstation，添加VMnet2、VMnet3、VMnet4虛擬網(wǎng)卡，并設(shè)置VMnet2為192.168.20.0、VMnet3為192.168.30.0、VMnet4為192.168.90.0，同時修改VMnet8為121.204.217.0，設(shè)置VMnet8網(wǎng)關(guān)為121.204.216.1。（2）創(chuàng)建名為“VLAN”的Team，并且在Team中，添加兩臺Server 2003克隆鏈接的虛擬機(jī)，分別命名為Server和Route，再添加兩臺XP克隆鏈接的虛擬機(jī)，分別命名為PC1、PC3，不需要創(chuàng)建Team中的LAN。（3）創(chuàng)建完Team后，首先編輯Team，為名為Route的虛擬機(jī)添加一塊網(wǎng)卡，然后將Route虛擬機(jī)順序調(diào)到最下面。（4）編輯Team中的虛擬機(jī)，設(shè)置Server虛擬機(jī)使用VMnet1網(wǎng)卡，PC1使用VMnet2網(wǎng)卡，PC3使用VMnet3網(wǎng)卡，Route虛擬機(jī)的第1塊網(wǎng)卡使用VMnet4，第2塊網(wǎng)卡使用VMnet8（即NAT網(wǎng)關(guān)）。按照圖2配置各虛擬網(wǎng)卡的IP地址和子網(wǎng)掩碼，同時對VMnet8網(wǎng)卡修改NAT選項卡的網(wǎng)關(guān)地址。

第二，主機(jī)路由器配置。（1）停止服務(wù)“VMware DHCP Service”和“Windows Firewall/Internet Connection Sharing（ICS）”，并將后者的服務(wù)屬性設(shè)為“禁用”。（2）從“管理工具”中運行“路由和遠(yuǎn)程訪問”服務(wù)，將當(dāng)前計算機(jī)設(shè)為“路由器”，在自定義配置中選擇“LAN路由”。

第三，對Team中的虛擬機(jī)進(jìn)行設(shè)置。（1）啟動Team中的所有虛擬機(jī)，并根據(jù)圖2所示修改每個虛擬機(jī)的計算機(jī)名稱、IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)等信息。（2）對Router虛擬機(jī)，修改第一塊網(wǎng)卡的網(wǎng)絡(luò)連接名稱為LAN，設(shè)置IP為內(nèi)網(wǎng)地址192.168.90.90，修改第二塊網(wǎng)卡的網(wǎng)絡(luò)連接名稱為Internet，設(shè)置IP為外網(wǎng)地址121.204.217.78，網(wǎng)關(guān)121.204.216.1。設(shè)置每臺虛擬機(jī)的所有網(wǎng)卡DNS為218.85.157.99。（3）添加靜態(tài)路由。在Router虛擬機(jī)中，通過以下router命令，添加其他網(wǎng)段的靜態(tài)路由：Route –p add 192.168.10.0 mask 255.255.255.0 192.168.90.1；Route –p add 192.168.20.0 mask 255.255.255.0 192.168.90.1；Route –p add 192.168.30.0 mask 255.255.255.0 192.168.90.1。

第四，配置Server虛擬機(jī)為DHCP服務(wù)器。（1）進(jìn)入Server虛擬機(jī)，通過“管理工具”運行DHCP服務(wù)器。（2）為PC1和PC3創(chuàng)建兩個作用域，第一個作用域地址范圍為192.168.20.20~192.168.20.30，網(wǎng)關(guān)為192.168.20.1，第二個作用域地址范圍為192.168.30.30~192.168.30.40，網(wǎng)關(guān)為192.168.30.1，DSN均為218.85.157.99。（3）返回到主機(jī)，打開“路由和遠(yuǎn)程訪問”，右擊“常規(guī)”選擇“新增路由協(xié)議”，添加“DHCP中繼代理程序”，在“DHCP中繼代理程序”右側(cè)窗口右擊，選擇“新增接口”命令，添加VMnet2，啟動DHCP中繼。同樣步驟添加VMnet3。（4）右擊“DHCP中繼代理程序”選“屬性”，添加DHCP服務(wù)器地址192.168.10.10。（5）將PC1~PC3設(shè)置為自動獲取地址，通過ipconfig/all命令，可以檢查是否已經(jīng)獲得正確的地址。

第五，配置Router虛擬機(jī)作為其他計算機(jī)的代理服務(wù)器。進(jìn)入Router虛擬機(jī)，啟用“路由和遠(yuǎn)程訪問”，右擊計算機(jī)名，選擇“配置并啟用路由和遠(yuǎn)程訪問”命令，選擇“網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）”，選擇“Internet”網(wǎng)卡，完成配置，并啟用服務(wù)。

第六，在主機(jī)上添加靜態(tài)路由。本實驗?zāi)M的環(huán)境是不同子網(wǎng)的計算機(jī)通過Router共享上網(wǎng)，因此需要在主機(jī)路由器上添加一條靜態(tài)路由，使其指向Router內(nèi)網(wǎng)地址（192.168.90.90），還需要讓Router的外網(wǎng)網(wǎng)卡采用“橋接”的方式，具體操作如下：（1）編輯Router的虛擬機(jī)設(shè)置，讓第2塊網(wǎng)卡屬性改為“橋接”。（2）進(jìn)入Router虛擬機(jī)，設(shè)置外網(wǎng)網(wǎng)卡地址與主機(jī)“本地連接”同一網(wǎng)段的一個地址。（3）返回主機(jī)系統(tǒng)，打開“路由和遠(yuǎn)程訪問”，右擊“靜態(tài)路由”，選擇“新建靜態(tài)路由”命令，選擇VMnet4網(wǎng)卡，添加目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)為0.0.0.0，網(wǎng)關(guān)為192.168.90.90。（4）進(jìn)入PC1虛擬機(jī)，測試是否能訪問互聯(lián)網(wǎng)。

三 結(jié)束語

在計算機(jī)實驗教學(xué)中，通過VMware Workstation軟件，可以在單臺計算機(jī)上模擬出各種單機(jī)系統(tǒng)和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生解決實際問題的動手能力，又方便機(jī)房的維護(hù)和管理，是提高計算機(jī)實驗教學(xué)有效性不可多得的好工具。

參考文獻(xiàn)

［1］王春海.非常網(wǎng)管——典型網(wǎng)絡(luò)實驗［M］.北京：人民郵電出版社，2007

〔責(zé)任編輯：李錦雯〕