計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用探析

廖平

摘 要 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)通過模擬真實(shí)物理環(huán)境、抽象計(jì)算機(jī)資源實(shí)體，用戶根據(jù)自身需求進(jìn)行定制化的資源整合，對于高效利用計(jì)算機(jī)資源是十分有益的。在計(jì)算機(jī)教育教學(xué)領(lǐng)域，虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了真實(shí)物理設(shè)備的不足，提供了模擬環(huán)境下的學(xué)習(xí)思路，對于提高計(jì)算機(jī)教學(xué)效率，輔助計(jì)算機(jī)教學(xué)有著十分重要的意義。本文以虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用為題，對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡要的論述，為有效利用虛擬化技術(shù)服務(wù)于計(jì)算機(jī)教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞 虛擬技術(shù) 計(jì)算機(jī) 教學(xué)

中圖分類號：TP303 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1何謂計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)（Computer Virtualization Technology）作為一種新興的計(jì)算機(jī)資源管理技術(shù)，打破了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件劃分，將各類硬件實(shí)體以虛擬化的手段進(jìn)行軟件層次上的抽象，用戶根據(jù)自身需求進(jìn)行資源的重組合，從而有效地提升了計(jì)算機(jī)資源的應(yīng)用效率。一般意義上的虛擬化技術(shù)主要是指計(jì)算機(jī)中計(jì)算資源、存儲資源以及網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化。就目前而言，較為成熟的產(chǎn)品技術(shù)有VMware公司的VMware Workstation系列、Oracle公司的VirtualBox系列、Microsoft公司的Virtual PC以及當(dāng)前各種云服務(wù)供應(yīng)商提供基于云平臺的虛擬化服務(wù)等。虛擬化技術(shù)在軟件層次對各種應(yīng)用進(jìn)行隔離，用戶的數(shù)據(jù)運(yùn)行于相對獨(dú)立的計(jì)算和存儲空間，對寄主機(jī)不產(chǎn)生影響，具有非常廣泛的應(yīng)用場景。本文以計(jì)算機(jī)教學(xué)為例，探討虛擬化技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

2計(jì)算機(jī)教學(xué)中引入虛擬技術(shù)的必要性分析

2.1破解物理資源有限的教學(xué)困境

計(jì)算機(jī)教學(xué)涉及到了真實(shí)物理設(shè)備、軟件環(huán)境等諸多方面，計(jì)算機(jī)機(jī)房實(shí)驗(yàn)環(huán)境所能夠提供和支撐的設(shè)備是極其有限的，更多的是在真實(shí)主體的供應(yīng)上進(jìn)行保障，而一些諸如路由器、交換機(jī)等設(shè)備往往很少提供，這給網(wǎng)絡(luò)部分的學(xué)習(xí)帶來了一定的困難。借助于虛擬化技術(shù)，利用當(dāng)前流行的Cisco Packet Tracer（思科）、eNSP（華為）等網(wǎng)絡(luò)模擬軟件，能夠幫助學(xué)生通過模擬相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，快速掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相關(guān)知識內(nèi)容，有效的破解當(dāng)前物力資源有限的教學(xué)困境。

2.2減少真實(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)損壞的問題

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備不合理的使用容易造成設(shè)備的損壞，尤其是頻繁的強(qiáng)制啟動/關(guān)閉設(shè)備，容易造成硬盤、芯片等設(shè)備的不可修復(fù)的損傷，需要消耗大量的資金對實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，影響正常的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行，利用虛擬化技術(shù)——如虛擬機(jī)的適用，重啟、關(guān)閉操作，只需在軟件上進(jìn)行模擬操作即可完成，對于真實(shí)主機(jī)沒有影響，有效提升了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用可靠性。

2.3提升應(yīng)用軟件學(xué)習(xí)效率

在一些復(fù)雜軟件學(xué)習(xí)的過程中，在進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)之前往往需要對相應(yīng)的軟件環(huán)境進(jìn)行安裝配置，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教室通常會安裝有常用的應(yīng)用軟件，一些大型的諸如oracle數(shù)據(jù)庫、MATLAB等軟件往往由學(xué)生自己安裝進(jìn)行，安裝過程中會消耗大量的時間和精力，留給真正操作和使用應(yīng)用程序的時間相對不足，導(dǎo)致軟件學(xué)習(xí)效率低下。利用虛擬化技術(shù)，已經(jīng)安裝配置好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境裝入虛擬機(jī)設(shè)備，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時候直接進(jìn)行掛載，就可以進(jìn)行使用，從而提升了相關(guān)軟件學(xué)習(xí)效率。

3淺析計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用思路

3.1利用虛擬化技術(shù)模擬真實(shí)物理設(shè)備

計(jì)算機(jī)教學(xué)中涉及到的物理設(shè)備千差萬別、種類繁多，實(shí)驗(yàn)環(huán)境能夠提供并支持學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的設(shè)備極其有限，鑒于此，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)可以模擬真實(shí)的物理設(shè)備，如交換機(jī)、路由器、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等都可以通過軟件的方式進(jìn)行模擬，學(xué)生在不接觸真實(shí)設(shè)備的條件下，就可以完成相應(yīng)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，離開了虛擬化技術(shù)，這是難以想象的。以當(dāng)下流行的云計(jì)算平臺搭建為例，至少需要兩個真實(shí)物理機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)集群的構(gòu)建，實(shí)驗(yàn)條件一般是不允許的，那么借助于虛擬機(jī)技術(shù)，通過在一臺主機(jī)設(shè)備上虛擬出來另外一臺物理主機(jī)，即可完成簡易集群的構(gòu)建，為學(xué)習(xí)云平臺下的相關(guān)知識奠定了基礎(chǔ)。由此可見，虛擬化真實(shí)物理設(shè)備是虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的常見應(yīng)用。

3.2應(yīng)用虛擬機(jī)進(jìn)行應(yīng)用軟件學(xué)習(xí)

計(jì)算機(jī)教學(xué)分支相對較多，不同方向教學(xué)內(nèi)容所使用的應(yīng)用軟件是不盡相同的，而計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室所能提供的實(shí)驗(yàn)環(huán)境也不可能完全滿足各個計(jì)算機(jī)分支方向的需求，不同的應(yīng)用軟件在同一操作系統(tǒng)下安裝有時會出現(xiàn)軟件沖突，導(dǎo)致應(yīng)用軟件學(xué)習(xí)無法順利進(jìn)行。同樣的應(yīng)用虛擬機(jī)技術(shù)，可以將不同的應(yīng)用軟件安裝在不同的虛擬機(jī)中，通過數(shù)據(jù)隔離實(shí)現(xiàn)軟件環(huán)境的隔離，同時省去了安裝相關(guān)軟件的操作，對于學(xué)習(xí)復(fù)雜軟件具有十分重要的意義。另外，計(jì)算機(jī)教師還可以將事先配置好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境放置于虛擬機(jī)鏡像中，在實(shí)驗(yàn)室中只需通過虛擬機(jī)軟件進(jìn)行恢復(fù)即可運(yùn)行，對于保障軟件本身的應(yīng)用學(xué)習(xí)是極其有益的。

3.3通過虛擬技術(shù)隔離真實(shí)環(huán)境

虛擬化技術(shù)有效的隔離了真實(shí)物理環(huán)境，其作用范圍僅僅在相應(yīng)的軟件環(huán)境之內(nèi)，對于宿主機(jī)的影響是極其有限的，這種隔離真實(shí)環(huán)境的保護(hù)措施對于學(xué)習(xí)一些對于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有傷害的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)有著積極的作用，學(xué)習(xí)者不必?fù)?dān)心相關(guān)操作影響的真實(shí)的物理環(huán)境，可以在虛擬環(huán)境中大膽實(shí)驗(yàn)，為開展安全領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)教學(xué)有著十分重要的意義。與此同時，虛擬化技術(shù)與云計(jì)算平臺有著天然的聯(lián)系，掌握和學(xué)習(xí)虛擬化技術(shù)對于了解云平臺底層架構(gòu)是十分有益的，從這個角度來看，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用對于了解新技術(shù)也是十分有益的。

總之，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用彌補(bǔ)了計(jì)算機(jī)教學(xué)過程中物理資源的不足、有利于應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)和物理設(shè)備保護(hù)。利用好虛擬化技術(shù)對于保障計(jì)算機(jī)教學(xué)質(zhì)量是十分有益的。endprint