虛擬機在計算機課程中的應用

摘 要 虛擬機技術作為一種有效的教學輔助手段廣泛應用在計算機教學領域中，利用虛擬機來輔助計算機教學，可以解決現有環境不能滿足教學實訓需求的問題。本文以Linux操作系統教學為例，淺析虛擬機的具體應用，并且可以推廣到其他計算機類課程中。

【關鍵詞】虛擬機 VMware 教學

1 虛擬機及虛擬機軟件VMware Workstation簡介

虛擬機指運行于物理計算機上的由軟件模擬出來的計算機。這些虛擬機上可以像真正的計算機一樣，擁有自己獨立的CPU、硬盤、內存及其他硬件，并安裝操作系統。

VMware Workstation是[1]VMware公司的商業軟件，使用該軟件可以創建虛擬機，每個虛擬機可以運行其自己的操作系統。簡單來說就是，VMware工作站允許一臺真實的計算機同時運行數個操作系統。VMware的優點：

（1）在一臺實體機上組建的一個虛擬機局域網環境，這個網絡的行為與真實的網絡完全一致，而且不用擔心虛擬網卡和虛擬交換機會損壞。

（2）每一臺虛擬機，在宿主機上就是一個獨立的子系統，可以獨立地安裝幾乎所有的主流操作系統，可以模擬真實網絡中客戶機上的操作系統的多樣性。

（3）每臺虛擬機，在宿主機上是一個文件或文件夾。這樣就具有可攜帶性、可遷移性和可擴展性，如用于群集的實驗。

（4）每一臺虛擬機歸根到底是宿主機上的一個軟件系統，這樣在學生實驗時，可以減少設備的損壞、降低設備的投資、減輕設備維護的工作量。

（5）利用VMware的快照和恢復功能，可以在任意時刻為虛擬機進行快照，然后在任意時刻恢復到虛擬機任何一個快照的狀態。

2 VMware在Linux操作系統教學中的應用

為了順利完成各種網絡實驗，建議計算機的配置越高越好。虛擬機安裝完成后真實機的網絡鄰居中新增兩塊網卡，簡稱為VMnet1和VMnet8。

多年來，我在Linux操作系統教學中使用VMware效果顯著。下面以RHEL6為例談談以下具體應用：

2.1 Linux系統安裝和移除

一般的計算機課程被安排到普通計算機房完成，學生不能對計算機硬件和操作系統配置進行隨意修改，利用虛擬機可以隨意創建虛擬機，任意修改刪除，不會影響真實計算機的系統。在Linux系統安裝時，其中最重要的一步“磁盤分區設置”，學生不好理解磁盤設備的名稱、掛裝點等概念，磁盤分區方案最少有兩種。在教學中對每種分區方案都要求學生熟練掌握，這些都是建立在反復練習安裝的基礎上才能掌握。利用虛擬機可以解決這些問題，生動形象。如果要移除系統，在虛擬機菜單中，直接移除即可。

2.2 系統啟動模式設置

Linux系統任何時候都要運行在一個指定的級別上，不同運行級別的程序和服務不同，所要完成的工作和所要達到的目的也不同。系統有7個運行級別，不僅可以在不同級別之間相互切換，而且可以通過修改系統啟動的配置文件/etc/inittab來達到系統啟動模式的設置。對于初學者來說，可能由于修改配置文件/etc/inittab的錯誤導致系統不能啟動了。這個實驗利用虛擬機就不存在問題了，一切可以重頭來。

2.3 文件系統的創建與使用

文件系統是任何一種操作系統中最基本、最重要的一部分內容。用虛擬機不僅可以添加多塊不同接口的硬盤，而且還可以隨意改變大小。學生常遇到的問題是：在硬件設備中添加了硬盤，但開機后找不到相應的設備。出現這樣的問題是，一是對硬盤接口類型及硬盤的標識混淆不清；二是學生的定勢思維總認為磁盤應叫做C盤D盤之類的；三是學生對硬盤分區、格式化的操作沒機會操作。在新增加的硬盤上建立分區、格式化、掛裝等操作，經過這幾步操作，才能正常使用硬盤，用完之后根據實際情況卸裝或修改系統掛裝表文件/etc/fstab，在系統啟動時自動掛裝文件系統。利用虛擬機教學能讓學生透徹地理解Linux文件系統的相關概念。

2.4 配額管理

文件系統配額是一種磁盤空間的管理機制。在多用戶管理中限制用戶或組群在某個特定的文件系統中能使用的最大空間，從而確保用戶使用系統的公平性和安全性。因為/home目錄包含有所有普通用戶默認的主目錄文件，所以應對/home目錄所對應的文件系統進行配額管理，也即安裝Linux系統時需要建立獨立的/home分區。這部分內容要求重新安裝系統，最初的磁盤分區方案不一定滿足這個實驗要求，在原來的磁盤分區方案中要增加/home分區。在真實環境中幾乎不可能完成，利用虛擬機輕易就完成了。

2.5 組建網絡

2.5.1 安裝windows系統和安裝Linux系統的計算機互訪

Linux同宿主計算機之間可以直接通信的，利用VMware安裝多個虛擬機，我們可以再裝一個windows的虛擬機來形成一個網絡環境。這時候只需要設置Linux和windows在同一個網段就可以形成一個網絡滿足我們做這樣實驗的要求，而不需要去啟動多臺計算機。

2.5.2 Linux系統做服務器

Linux的功能主要是做網絡服務器的操作系統，服務器的配置往往需要有一個網絡環境和一個windows系統做客戶端來測試服務器的運行效果。配置常用服務器，每一個同學單獨組網、單獨完成實驗，避免個別同學分組后偷懶的現象。還可以激發學生學習的潛力。

多年來，我在《Linux操作系統》和《網絡管理與服務》課程的教學中，虛擬機應用貫穿于整個教學過程，教學效果明顯。我在教學中通過搭建虛擬網絡實驗室，即提高了學生的操作能力，也節省了學校的經費開支。學生通過虛擬網絡的實訓練習后，再在真實的操作環境中練習時，表現出較為熟練，防止學生新手誤損的現象，增強了學生應用知識的能力，達到了教學的目的。虛擬機應用不僅僅用在這兩門課程的教學中，還可以用在其他的計算機類課程中。

參考文獻

[1]http：//baike.baidu.com/view/1282892.htm.

[2]王瑞琴編著.linux系統及應用[M].北京：清華大學出版社，2017（07）.

作者簡介

王瑞琴（1966-），女，山西傳媒學院攝影系副教授。研究方向為數字媒體技術與藝術。

作者單位

山西傳媒學院 山西省晉中市 030012endprint