虛擬機(jī)在MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

耿方方　阮曉龍河南中醫(yī)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)信息中心　河南鄭州　450008

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虛擬機(jī)在MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

耿方方阮曉龍
河南中醫(yī)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)信息中心河南鄭州450008

摘要：針對MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，結(jié)合虛擬機(jī)的特點(diǎn)，將虛擬機(jī)引入到MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。實(shí)踐證明該方法能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)提供良好的教學(xué)環(huán)境，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行；同時能夠?yàn)閷W(xué)生完成實(shí)驗(yàn)項目提供自由靈活的實(shí)驗(yàn)時間、地點(diǎn)，從而有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)；MySQL數(shù)據(jù)庫；物理機(jī)

信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，它使學(xué)生可以獲得豐富的教學(xué)資源、高效互動的教學(xué)方式。虛擬機(jī)的出現(xiàn)，則更進(jìn)一步地加快了教學(xué)改革的步伐，它不但擴(kuò)展了教師的教學(xué)平臺，開拓了教師的教學(xué)模式，而且還為學(xué)生提供了更為靈活的教學(xué)時間與空間，有效地保障了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行與實(shí)驗(yàn)項目的完成[1]。下面介紹一下虛擬機(jī)在MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，以便為其他課程引入虛擬機(jī)教學(xué)提供相應(yīng)的參考。

1　實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。如果離開實(shí)驗(yàn)，那么就會形成紙上談兵的局面，學(xué)生摸不著頭腦，因此實(shí)驗(yàn)成為MySQL數(shù)據(jù)庫管理課程學(xué)習(xí)必不可少的一個環(huán)節(jié)。目前，MySQL實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在以下幾個問題。

(1)操作系統(tǒng)沖突問題。MySQL數(shù)據(jù)庫與Linux操作系統(tǒng)緊密結(jié)合，要求安裝在Linux操作系統(tǒng)上。而大多數(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)卻是基于Windows操作系統(tǒng)的。

(2)實(shí)驗(yàn)資源缺乏問題。一些MySQL實(shí)驗(yàn)需要多臺計算機(jī)才能完成，但是每次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室僅能提供人手一臺計算機(jī)。

(3)實(shí)驗(yàn)室開放時間有限。目前，受實(shí)驗(yàn)室條件限制，我校實(shí)驗(yàn)室只在上課時間開放。可是，針對一次實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多和學(xué)生自身學(xué)習(xí)程度的差異，導(dǎo)致部分學(xué)生無法在規(guī)定時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。因此，如何保證學(xué)生能在課下完成剩下的實(shí)驗(yàn)任務(wù)就成為我們需要考慮的問題。

利用虛擬機(jī)技術(shù)能夠有效解決上述問題，從而保障MySQL實(shí)驗(yàn)課程的順利進(jìn)行，并能保障實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量。

2　虛擬機(jī)相關(guān)理論

2.1 虛擬機(jī)的概念

對于虛擬機(jī)的概念，在百度百科中這樣描述：虛擬機(jī)是指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機(jī)系統(tǒng)。虛擬系統(tǒng)通過生成現(xiàn)有操作系統(tǒng)的全新虛擬鏡像，它具有真實(shí)Windows系統(tǒng)完全一樣的功能，進(jìn)入虛擬系統(tǒng)后，所有操作都是在這個全新的獨(dú)立的虛擬系統(tǒng)里面進(jìn)行，可以獨(dú)立安裝運(yùn)行軟件，保存數(shù)據(jù)，擁有自己的獨(dú)立桌面，不會對真正的系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響，而且具有能夠在現(xiàn)有系統(tǒng)與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統(tǒng)[2]。

2.2虛擬機(jī)的特點(diǎn)

(1)多系統(tǒng)并行。可以同時在一臺物理計算機(jī)上運(yùn)行多個操作系統(tǒng)，每個操作系統(tǒng)都有自己獨(dú)立的一個虛擬機(jī)。這些虛擬機(jī)可以獨(dú)立運(yùn)行，在資源允許的情況下，這些虛擬機(jī)可以并發(fā)運(yùn)行，并且可以互相或者和物理機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)通信。

(2)快速恢復(fù)性。虛擬機(jī)具有快照功能，可以將虛擬機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)完整地保留下來，在必要的時候可以快速地恢復(fù)到過去的保存狀態(tài)。

(3)靈活擴(kuò)展性。虛擬機(jī)由于大多為文件形式存儲硬盤，因此具有比物理機(jī)好得多的擴(kuò)展性，你可以方便地在虛擬系統(tǒng)上增加一個硬盤或是加上一個網(wǎng)卡等[3]。

(4)可移植性。實(shí)際系統(tǒng)如果從一臺計算機(jī)遷移到另一臺計算機(jī)，是一件費(fèi)時費(fèi)力的事情，不僅需要嚴(yán)格的規(guī)劃，還會不可避免的出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致克隆系統(tǒng)變得幾乎不可能。而虛擬機(jī)由于使用的虛擬硬件完全一樣，而且以文件形式存儲，所以移動非常便捷。你可以方便地克隆你需要的系統(tǒng)或?qū)⑾到y(tǒng)遷移到其他的物理機(jī)上，而不用再為硬件問題擔(dān)心。

3　虛擬機(jī)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)設(shè)計

MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)是通過完成實(shí)驗(yàn)項目，加深學(xué)生對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)理論知識的理解，熟練掌握MySQL Workbench軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計；掌握MySQL數(shù)據(jù)庫管理和維護(hù)方法；掌握MySQL數(shù)據(jù)庫調(diào)優(yōu)和集群實(shí)現(xiàn)；為以后從事數(shù)據(jù)庫管理與設(shè)計、服務(wù)器管理、程序開發(fā)等不同領(lǐng)域的研究打下基礎(chǔ)。

MySQL數(shù)據(jù)庫管理課程共54學(xué)時，其中理論學(xué)時36學(xué)時，實(shí)驗(yàn)學(xué)時18學(xué)時。基于以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)與實(shí)驗(yàn)學(xué)時安排，我們將MySQL實(shí)驗(yàn)分為9個實(shí)驗(yàn)項目，具體見表1。

表1　MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)

2　實(shí)驗(yàn)2：SQL語句掌握SQL語句的基本語法；掌握DDL，DQL，DCL，DML。3　實(shí)驗(yàn)3：使用Workbench進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計掌握Workbench的安裝和配置方法；掌握Workbench的使用方法。4　實(shí)驗(yàn)4：MySQL遠(yuǎn)程管理了解SSH的開啟方法；掌握MySQL配置遠(yuǎn)程管理的方法；掌握常見MySQL管理工具。5　實(shí)驗(yàn)5：MySQL用戶管理與授權(quán)理解M y S Q L權(quán)限的工作原理；掌握M y S Q L用戶管理。6　實(shí)驗(yàn)6：數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)了解數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法；掌握使用工具進(jìn)行MySQL數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)的方法。7　實(shí)驗(yàn)7：性能監(jiān)控了解性能監(jiān)控的主要形式；理解M y S Q L性能監(jiān)控指標(biāo)；掌握MySQL性能監(jiān)控的方法。8　實(shí)驗(yàn)8：查詢優(yōu)化　掌握常見的查詢優(yōu)化方式；掌握具體的查詢優(yōu)化方法。9　實(shí)驗(yàn)9：集群實(shí)現(xiàn)　理解集群的工作方式；掌握集群的具體實(shí)現(xiàn)方法。

通過表1可以看出，MySQL實(shí)驗(yàn)課程需要在Linux操作系統(tǒng)下完成，另外，若使實(shí)驗(yàn)全部順利完成，我們需要至少兩臺以上的計算機(jī)。但是，目前實(shí)驗(yàn)室條件有限，僅能為每位學(xué)生提供一臺安裝有Windows操作系統(tǒng)計算機(jī)。因此，我們將虛擬機(jī)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

3.2 虛擬機(jī)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

結(jié)合當(dāng)前專業(yè)實(shí)驗(yàn)室存在的問題，我們利用VMware Workstation軟件創(chuàng)建虛擬機(jī)的功能，保障了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行，并且達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，具體方法如下。

(1)在Linux上安裝MySQL。實(shí)驗(yàn)室為每位學(xué)生提供一臺Windows操作系統(tǒng)的計算機(jī)。我們在該計算機(jī)上安裝VMware Workstation軟件，然后利用這個軟件創(chuàng)建虛擬機(jī)，在該虛擬機(jī)上安裝Linux操作系統(tǒng)，并且開啟SSH服務(wù)，便于遠(yuǎn)程維護(hù)該操作系統(tǒng)；最后進(jìn)行MySQL軟件的安裝。例如，有些學(xué)生僅在實(shí)驗(yàn)課上完成了Linux操作系統(tǒng)的安裝，那么利用虛擬機(jī)的遷移特點(diǎn)，他可以將該虛擬機(jī)拷貝至任何安裝有虛擬軟件的機(jī)器上，接著完成剩下的實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)我們需要注意給學(xué)生提供Linux的ISO鏡像文件即可。

(2)SQL語句。這次實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)上完成的，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)1安裝好的MySQL服務(wù)器完成SQL語句的學(xué)習(xí)。

(3)使用Workbench進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計。該實(shí)驗(yàn)由2臺計算機(jī)完成，其中一臺是實(shí)驗(yàn)1用到的虛擬機(jī)，另外一臺是本地物理機(jī)。我們在物理機(jī)上安裝Workbench，然后通過Workbench的功能連接到MySQL服務(wù)器完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計、服務(wù)器管理等操作。這樣有利于學(xué)生體驗(yàn)服務(wù)器的遠(yuǎn)程管理，從而為實(shí)驗(yàn)4做好準(zhǔn)備。

(4)服務(wù)器管理。我們把實(shí)驗(yàn)4至實(shí)驗(yàn)6、實(shí)驗(yàn)8統(tǒng)稱為服務(wù)器管理。這4次實(shí)驗(yàn)，與實(shí)驗(yàn)3相同，我們都可以利用2臺機(jī)器完成實(shí)驗(yàn)。一臺是虛擬機(jī)搭建的MySQL服務(wù)器，另外使用本地物理機(jī)。我們在本地物理機(jī)中安裝常用的MySQL管理軟件，例如SQLyog，Navicat等MySQL圖像化管理工具。在MySQL服務(wù)器配置相應(yīng)的參數(shù)，使其支持遠(yuǎn)程訪問即可。最后利用遠(yuǎn)程管理工具就能實(shí)現(xiàn)服務(wù)器管理、用戶管理、備份恢復(fù)以及查詢優(yōu)化。

(5)性能監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)要求與實(shí)驗(yàn)3相同，但是需要在服務(wù)器端安裝MONyog等監(jiān)控軟件。然后可以在本地物理機(jī)通過瀏覽器訪問服務(wù)器的地址，監(jiān)控MySQL服務(wù)器的狀態(tài)。

(6)集群實(shí)現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)要求搭建至少2臺機(jī)器以上的集群，這里我們使用2臺虛擬機(jī)完成本次實(shí)驗(yàn)。以單一主從復(fù)制為例，講解虛擬機(jī)的具體應(yīng)用。

①首先利用實(shí)驗(yàn)1創(chuàng)建的虛擬機(jī)，然后通過VMware Workstation軟件克隆功能，創(chuàng)建第二臺MySQL服務(wù)器，并且使兩臺服務(wù)器開啟SSH，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。2臺虛擬機(jī)服務(wù)器的配置見表2。

表2　服務(wù)器配置參數(shù)

②該服務(wù)器為單一復(fù)制的主服務(wù)器。在該服務(wù)器上創(chuàng)建用于數(shù)據(jù)復(fù)制的賬號和權(quán)限；修改MySQL服務(wù)器的配置文件，在該服務(wù)器上開啟二進(jìn)制日志。通過命令“show master status”查看二進(jìn)制日志的狀態(tài)，并記錄便于使用。

③該服務(wù)器為單一復(fù)制的從服務(wù)器。在該服務(wù)器上修改MySQL服務(wù)器的配置文件開啟二進(jìn)制日志與中繼日志；接著通過命令進(jìn)行單一復(fù)制的具體配置，使得主從服務(wù)器同步；通過命令“start slave”開啟復(fù)制服務(wù)。

④通過在主服務(wù)器上進(jìn)行創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建表、添加、刪除等操作，也就是每次完成數(shù)據(jù)更新操作，查看從服務(wù)器是否發(fā)生變化。

3.3 實(shí)驗(yàn)技巧

為保障MySQL實(shí)驗(yàn)的順利完成，我們需要注意以下兩點(diǎn)。

(1)虛擬網(wǎng)卡模式的選擇。為了使物理機(jī)與虛擬機(jī)，虛擬機(jī)與虛擬機(jī)的通信需要注意選擇正確的虛擬網(wǎng)卡模式，例如NAT模式、橋接模式、主機(jī)模式等。

(2)文件共享。在實(shí)驗(yàn)中需要在不同操作系統(tǒng)之間傳輸文件。例如實(shí)驗(yàn)1，假定規(guī)定好MySQL安裝版本，我們需將在Windows操作系統(tǒng)上下載好的MySQL安裝包放在Linux操作系統(tǒng)上。因此，需要研究不同操作系統(tǒng)之間文件共享方式，例如FTP，SFTP，mount掛載等。

4　結(jié)束語

將虛擬機(jī)應(yīng)用到MySQL數(shù)據(jù)庫管理實(shí)驗(yàn)課程中，能夠有效地保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行。我們利用虛擬機(jī)軟件在物理機(jī)上創(chuàng)建出不同操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，這樣的操作對物理機(jī)沒有任何影響，減少了實(shí)驗(yàn)室管理工作量。由于學(xué)生使用虛擬機(jī)做實(shí)驗(yàn)與用物理機(jī)實(shí)驗(yàn)效果相同，保證了豐富的教學(xué)資源，使得每位學(xué)生都可動手實(shí)踐所有的實(shí)驗(yàn)項目，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的參與度和動手能力。由于虛擬機(jī)具有遷移性，方便學(xué)生將在課上未完成的實(shí)驗(yàn)項目拷貝至任何一臺機(jī)器上，課下完成實(shí)驗(yàn)項目，有效地提高了實(shí)驗(yàn)項目的完成度，從而使學(xué)生樂于學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的自學(xué)能力，從而進(jìn)一步地提高了實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的有效性。

參考文獻(xiàn)

[1] 張彬彬.應(yīng)用虛擬機(jī)于計算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)訓(xùn)中[J].電腦知識與技術(shù),2010(6):3779-3780.

[2] 賀惠萍,榮彥,張?zhí)m.虛擬機(jī)軟件在網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011(28):112-115.

[3] 錢凌.虛擬機(jī)技術(shù)在高中信息技術(shù)課程中的應(yīng)用研究[D].蘭州:西北師范大學(xué),2007.

The Application of Virtual Machine in the Experiment Teaching of MySQL Database Management

Geng Fangfang, Ruan Xiaolong
Network Information Center, Henan University of TCM, Zhengzhou, 450008, China

Abstract:In the light of the existing problems in the experimental teaching of MySQL database management, and combining with the characteristics of virtual machine, the virtual machine is introduced into the MySQL database management experiment teaching.The practice proves that this method can provide a good teaching environment for experiment teaching, and guarantee the smooth progress of the experiment teaching.At the same time, it can provide students with free and flexible experimental time and place, so as to improve the experiment teaching quality effectively.

Key words:virtual machine; MySQL database; physical machine

作者簡介：耿方方，碩士，講師。

收稿日期：2015-08-11