Vmware在高職Raid—5實驗教學中的應用

摘 要：針對Raid-5卷實驗教學面臨的問題，依據Raid-5的基本工作原理，采用Vmware虛擬機軟件進行實驗教學環境搭建和實驗教學環節設計，給出了在Windows server 2003下進行Raid-5卷創建、容量計算以及容錯性能驗證的方法。

關鍵詞：Raid-5；虛擬機；實驗教學

1 引言

隨著信息技術的發展普及，越來越多的數據信息需要存儲到信息系統中。傳統的單硬盤存儲技術在面對不斷增長的用戶存儲需求時，在存儲容量、存儲速度以及數據信息存儲的安全性等方面都面臨著諸多問題。Raid（Redundant Arrays of Independent Disks）是“獨立磁盤構成的具有冗余能力的磁盤陣列”的英文縮寫，其中Raid-5是多種Raid中的一種，相比于其他存儲方式，Raid-5具有存儲容量大、存取速度快、安全可靠性好等優點，因此該存儲方式得到了越來越廣泛的使用。在高職信息技術相關專業中，“Raid-5的配置維護”是學生必須掌握的重點內容。

2 高職Raid-5卷實驗教學存在的問題

在“Raid-5卷”實際教學過程中，為了達到更好的教學訓練效果，一般可以通過進行實際的“磁盤陣列配置維護實驗”來加深學生對相關概念的理解和操作技能的掌握。傳統的Raid-5卷實驗需要在一臺至少安裝了3塊磁盤的計算機或服務器上才能進行，而且在進行磁盤故障、數據回復等實驗內容時，需要的計算機和磁盤的硬件連接以及系統BIOS等進行頻繁改動，這些操作對計算機系統都會帶來不同程度的損壞。這在很大程度上限制了該實驗教學的開展，進而影響了該部分內容的教學訓練效果。

3 Vmware虛擬機軟件簡介

虛擬機（Virtual Machine）是指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完整隔離環境中的完整計算機系統。Vmware虛擬機軟件是美國威睿公司出產的一款性能優越的虛擬機軟件，該軟件能夠在一臺物理計算機中同時虛擬出多臺計算機硬件環境，在虛擬出的每一臺計算機中，可以獨立的安裝并運行DOS、WINDOWS、LINUX等操作系統。對于運行虛擬機的物理計算機而言，在其上面通過Vmware軟件虛擬出的每一臺計算機只是一系列的磁盤文件而已。在虛擬機中進行的任何軟、硬件操作都只是對物理計算機中的某一個磁盤文件進行修改，不會對物理計算機帶來軟、硬件的損害。比如：為虛擬機增加或減少一個硬盤，對物理計算機而言，只是在磁盤上創建或刪除一個后綴名為.vmdk的文件，而不需要像真實計算機那樣對實際的物理磁盤進行插拔操作。

由于Vmware虛擬機軟件具有以上這些特點，利用該軟件進行諸如Raid-5、網絡攻防等實驗教學時，不至于對計算機帶來實質性的損壞，并且能夠極大的提高教學訓練效率，以達到更好的實驗教學效果。

4 Raid-5實驗教學設計

（一）Raid-5卷工作原理

Raid-5是一種存儲性能、數據安全、和存儲成本兼顧的存儲解決方案。Raid-5需要在不少于3塊磁盤的計算機上才能實現（如圖1所示），比如有一個包含n（n不小于3）塊磁盤Raid-5卷，如要存儲文件，計算機首先將文件分為多個64K大小的數據塊，每n-1個數據塊為一組，按照奇校驗或偶校驗的規則計算出每一組數據的校驗碼，這樣，每一組數據就包含了n-1個用戶數據塊和1個校驗數據塊，共n個數據塊，Raid-5將這些數據隨機存儲到對應的n個磁盤中。此時，如果某一個磁盤中的數據損壞或丟失，可以通過剩下的n-1個磁盤中的數據采用奇偶校驗算法將損壞或丟失的數據恢復出來。Raid-5的這一設計，大大的增強了數據存儲的安全性。

由于Raid-5采用了多個磁盤并行處理的方式，在同一個時刻，可以對多個磁盤進行數據讀寫操作，因此，Raid-5具有比傳統磁盤管理方式更加高速的數據存取速率。

（二）實驗環境搭建

依據Raid-5的工作原理，在Vmware軟件下創建一臺虛擬機，將虛擬機的操作系統設置為Windows server 2003 standard edition，虛擬機的名稱設置為disk_server，并選擇合適的存儲位置，為虛擬機設置一個處理器和512MB的內存，添加一個SCSI虛擬磁盤，空間大小設置為8GB，磁盤文件名為disk1.vmdk。

disk_server虛擬機創建好后，在該虛擬機的設置界面下點擊“添加”按鈕打開添加硬件向導，通過添加硬件向導為虛擬機添加4塊虛擬磁盤，空間大小均設置為1GB，虛擬磁盤文件名分別為disk2.vmdk、disk3.vmdk、disk4.vmdk和disk5.vmdk。磁盤添加完畢后，在虛擬機的第一塊物理磁盤上安裝上Windows server 2003操作系統；并將該虛擬計算機的5個磁盤全部轉換為動態磁盤。至此，實驗教學所需的基礎環境搭建完畢。

（三）教學實驗環節設計

1、Raid-5卷創建

打開disk_server虛擬計算機，登錄Windows server 2003操作系統后，在操作系統磁盤管理界面下，選擇磁盤1鼠標左鍵，打開“新建卷向導”界面，根據向導提示，將卷類型設置為“Raid-5卷”，并將磁盤1、磁盤2、磁盤3和磁盤4均加入到“已選的”磁盤中，每個磁盤中選擇空間量設置為100MB，指定驅動器號為“E”，文件系統為NTFS，格式化后，Raid-5卷創建完畢。

2、對Raid-5卷容量的討論

Raid-5卷創建完畢后，查看所創建的“E”卷，發現其容量為300MB，而創建該卷的實際磁盤空間開銷四個磁盤各100MB，共計400MB，兩者不一致。造成這種不一致的原因是在Raid-5卷中除了需要存儲用戶數據之外，還必須存儲校驗數據，通過簡單分析，可以得知對于一個包含n個磁盤的Raid-5卷而言，用于存儲用戶數據的空間只占全部磁盤空間的（n-1）/n。此例中，即為（4-1）/4，因此系統顯示的用戶可用空間為300MB（400*3/4）。針對該問題，可以引導學生進行課堂討論，以幫助學生加深對Raid-5卷概念和原理的理解。

3、Raid-5卷容錯性驗證

根據Raid-5卷的特點，為了檢驗Raid-5卷的容錯性能，首先在所創建的“E”卷中創建一個文本文件“容錯檢驗.txt”，然后關閉該虛擬計算機，在該虛擬計算機文件存放目錄下，將disk2.vmdk、disk3.vmdk、disk4.vmdk和disk5.vmdk四個文件中的其中一個文件刪除或移動到其他文件夾中，該操作所產生的效果為disk_server虛擬機的一個硬盤損壞或丟失。此時，再次打開disk_server虛擬機，進入“E”卷，打開“容錯檢驗.txt”文件，發現文件內容完好，即驗證了Raid-5的容錯性能。

5 結束語

采用Vmware虛擬機進行Raid-5卷實驗教學實施，可以大大提高該內容實驗的效率，減小或避免該實驗對設備器材的損壞，提高了實驗教學效果。由于Vmware軟件所創建的虛擬教學環境與真實物理計算機環境還是存在一定區別，為了避免引起學生的誤解，在教學過程中，需要對學生做必要的說明，如果條件允許，完成虛擬機實驗后，可以考慮在真實的環境下再做簡單演示，以期達到更好的實驗教學效果。

參考文獻

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作者簡介

楊金石（1981-），男，漢族，江西人，研究生，講師。