虛擬機VMware在Linux操作系統管理教學中的運用

張松林 高建 李樹波

摘? 要：Linux操作系統管理是高等職業院校計算機系學生必修的一門專業課程，本文首先介紹了當前Linux系統教學面臨的主要問題，簡單介紹了虛擬機VMware的安裝及其在Linux教學中的應用優勢，在此基礎上結合Linux教學實踐探討了虛擬機VMware在Linux系統教學中的運用，旨在提高高職院校Linux系統教學實效。

關鍵詞：虛擬機;VMware;Linux

中圖分類號：TP316.81? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）24-0123-03

Abstract：Linux operating system management is a required professional course for students of computer department in higher vocational colleges. Firstly，this paper introduces the main problems faced by current Linux system teaching，briefly introduces the installation of virtual machine VMware and its application advantages in Linux teaching，and then discusses the application of virtual machine VMware in Linux system teaching combined with Linux teaching practice，The purpose is to improve the teaching effect of Linux system in higher vocational colleges.

Keywords：virtual machine;VMware;Linux

0? 引? 言

操作系統是用戶操控計算機不可缺少的軟件，其主要作用是為用戶提供更加友好的計算機使用環境。現階段，大部分計算機安裝的操作系統是Windows系列，但正版Windows操作系統成本較高，而Linux操作系統免費開源，性能優良，安全性高，是Windows操作系統的有力競爭對手，在各行各業擁有越來越廣闊的應用前景。因此，有很多高職院校計算機專業都設置Linux系統相關課程，但是Linux系統在個人計算機方面的應用并不多，學校計算機很少安裝Linux系統，這就給Linux系統教學帶來一定的困難，如何為學生提供更好的Linux系統教學環境成為Linux課程教學成敗的關鍵問題，虛擬機VMware的出現和應用為解決這一問題提供了更多的選擇。

1? Linux教學的現狀及其原因

Linux教學課程的開設目標是對課堂理論、實際訓練與企業中所應用到的技術進行綜合性的教學訓練，整合課程內容與實際工作流程，以提升學生的學習、工作能力。該課程重點強調構建Linux網絡環境、對該操作系統的進行基本管理和應用、服務器的配置和應用，因此可以看出該課程十分注重學生在實踐中分析問題、創新解決問題的基本能力，但這些能力的培養往往在傳統的教學體系中難以達到理想的效果[1]。以下三點是經過分析所得到的原因。

（1）Linux機房一般由高校機房管理員統一安裝，為防止機房內的計算機被學生感染病毒，或防止由于學生的不當行為造成系統的損壞，相關人員通過安裝硬盤保護卡來實施計算機系統保護措施，往往不安裝光驅，因此造成了學生無法進一步深入探究該系統安裝過程中的問題，同時由于缺乏相關的系統管理實訓，造成了學生知識與實踐能力的脫節。

（2）學生的上機任務一般在安裝好系統的機房中進行，因此學生就不能完成磁盤管理等相關的實訓任務，例如在一個基本的磁盤管理實訓任務中，如果學生格式化硬盤或者對其進行分區的操作，會對原來的系統造成影響，例如導致數據的誤刪等。同時，動態磁盤管理實訓任務也由于機房中計算機的硬盤數與企業實際的硬盤數相差較大，因此無法進行符合實際的磁盤陣列實訓任務。

（3）由于機房的條件限制，學生一次只能對一個操作系統進行操作。因此學生在配置網絡服務器時，由于缺乏網絡條件的支撐，導致無法與Windows客戶端進行現場的實時通信，也不可能同時運行兩臺以上的Linux服務器和客戶端，學生無法及時觀察實訓的成果，這些問題不僅影響教師的教學，而且影響學生的實驗操作效果。

以上分析的這些問題使得學生無法真正了解與掌握企業中實際運用到的相關技能，但是隨著計算機技術的迅速發展，虛擬機技術的誕生很好地解決了上述種種問題。

2? VMware的介紹及安裝

VMware是用來在一臺物理計算機上對一臺或多臺虛擬計算機進行模擬的軟件。每個虛擬計算機都有一個完整的硬件系統功能，可以執行各種任務，具有訪問網絡資源、存儲數據等功能。因此，所模擬出的系統是一個完整的計算機系統。該軟件還可以虛擬化網絡通信方式，即利用虛擬機的橋接（Bridge）方式，將主機的交換機和虛擬機連接起來，使主機與多臺虛擬機進行通信。因此，通過這款軟件便可以用一臺物理計算機構成一個小型的局域網環境，主機是測試機的客戶端，而虛擬機是配置服務器。這樣，物理機可以替代多臺計算機作為操作的對象，不僅減少了實驗設備的資金預算，而且為Linux操作系統的實訓提供了更好的實驗條件。利用虛擬機進行系統安裝實訓的步驟如下：首先，將CentOS 7.2的安裝光盤制作成ISO文件，這樣是為了學生在系統安裝過程中不需要通過光盤進行安裝。其次，啟動虛擬機，單擊“新建虛擬機”，選擇“CentOS 64位”，并選擇適當的虛擬處理器、內存分配、虛擬硬盤等。并注意選擇使用ISO文件安裝系統，點擊“編輯虛擬機設置”，點擊“硬件”選項卡上的“CD-ROM1（IDE1：0）”，選中右側的“使用ISO映像”，點擊“瀏覽”，選擇ISO文件并確認。這就用ISO文件替代了傳統的光驅安裝，更加方便[2]。然后便可以等待系統安裝完成，已安裝的系統以文件的格式存儲在計算機Windows系統中。

3? 虛擬機VMware在Linux系統教學中的應用優勢

3.1? 利用虛擬機的快照功能恢復系統

在實訓的過程中，所做的很多實驗對系統而言都是非常危險的，如基本磁盤管理、動態磁盤管理、系統密碼更新、系統引導程序等，如果發生錯誤將會導致系統故障。因此，快照和恢復功能可以解決因故障導致的問題。如果虛擬系統被禁用或掛起，則可以執行映像功能。此功能將保持映像時虛擬機的當前狀態，而不是繼續進行相關的操作。如果學生由于操作錯誤而希望恢復到快照時的狀態，可以進行還原的操作，將系統恢復到其原始狀態。

3.2? 文件管理、磁盤管理和網絡管理實驗

虛擬機的優越性還在于它也可以用作虛擬設備，例如在動態磁盤管理的實訓操作中，學生需要更多的磁盤來完成RAID0、RAID1和RAID5實驗，在這種情況下，便可以利用虛擬機特有的虛擬設備功能。在系統中添加更多的虛擬磁盤來完成磁盤現場實驗，不會對系統原有的數據造成任何損壞，也可以完成虛擬磁盤的格式化并嘗試管理權限的實訓操作，同時這種方式也能避免對物理機系統的影響。在網絡代理的相關實訓操作中，由于學生在使用計算機的時候必須依賴于多個網卡的硬件支持，在利用虛擬機完成實訓操作的過程中，當系統關閉時，會向系統中添加更多的虛擬網卡以充當不同網絡的網關，并為每個網卡配置相應的IP地址以創建一個小型網絡，以更好地完成實驗。

3.3? 服務器實驗

DHCP、DNS類似的服務實訓操作依賴于較多的用戶，因此每臺服務器需要一個客戶端，配置完成后需要利用客戶端來驗證操作是否完成，利用安裝了這款軟件的任何一臺機器都可以同時模擬Linux服務器和客戶端，每個網絡服務器的搭建完成后都可以完成自動測試。當需要在不同的系統布置網絡環境時，例如Linux、Windows與DHCP Relay這三個系統當中。我們需要有兩個用于DHCP服務器的虛擬網卡：eth0和eth1，并且使得DHCP服務器網卡連接eth0網絡，Windows客戶端網卡連接eth1網絡，通過設置服務器的DHCP超級作用域與DHCP Relay，獲得Windows客戶端的IP地址，進而完成了該實訓操作。

4? Linux系統教學中的VMware應用

4.1? 學生安裝Linux操作系統

相異于Windows系統的安裝方式，Linux給用戶提供了兩套安裝方案，即圖形模式和文本模式，前一種方案與Windows系統的安裝類似，適合于普通用戶的快速安裝。但是在實際訓練的過程中，為了讓學生更清楚地掌握該系統的細節，可以讓學生利用第二種安裝方案自行安裝系統，安裝前必須使用CD-ROM模擬軟件，方法與之前相同，必須指定映像文件所在的位置，并替換光盤中的文件，設置完成后，在VMware窗口中點擊啟動此虛擬機，便可以進入系統的安裝界面，輸入文本“boot：”，然后按回車鍵進入文本安裝界面，按照屏幕上的說明完成系統的安裝。

4.2? 學生在虛擬計算機上進行Linux環境下的磁盤分區、格式化

對磁盤進行分區是實際安裝系統的過程中需要解決的重點問題，同時也是學生最感興趣的問題。并且，由于Linux環境和Windows環境下硬盤驅動器及其邏輯部分的表示方式不同，所以對磁盤進行分區的方式也不同。第一種方法是在“選擇分區模式”對話框出現時選擇文本模式或者選擇圖形模式來對磁盤進行分區。設置文件系統格式和磁盤分區的大小之后，可以通過命令行將磁盤格式化。第二種方法是運行fdisk命令，通過選擇不同的參數，可以刪除原始磁盤分區、重新進行磁盤分區和查看磁盤分區[3]。

4.3? 設置引導裝載器GRUB

所謂GRUB，即為在多個并存的系統中進行引導，設置啟動不同的系統，例如在Linux操作系統中可以設置默認的Linux啟動模式（Linux提供兩個用戶界面：窗口和命令），安裝Linux系統后，默認的啟動模式是窗口模式。為了學習如何在實際命令模式下使用常規命令，認識引導裝載器存在的意義，可以指導學生修改引導裝載器的配置文件，并將默認的啟動模式設置為命令模式。要完成此設置，可以使用以下方法：運行Linux虛擬計算機，在窗口模式下找到/boot/grub/grub.conf文件并編輯其內容，特別是修改默認項和標題項。更改后保存文件，重新啟動虛擬機，系統啟動后返回命令模式，這樣可以消除窗口模式，并在實際命令模式下執行命令指令，使學生完成相關的學習目標。

通過上述的實際訓練，可以引導學生修改/boot/grub/ grub.conf文件中的默認條目和標題條目，改變Linux中默認的引導加載程序實現模式，在安裝了雙系統的情況下，還可以更改文件中項目的默認值項和標題項，以便在計算機啟動時了解在雙系統之間的選擇。此外，在VMware的環境中運行虛擬Linux系統環境的時候，通過相關的按鍵組合進入全屏模式，此時用戶將完全脫離Windows界面環境，并進入到干凈的Linux操作系統環境中完成相關的實訓任務。

4.4? 通過應用虛擬仿真教學提高教學質量

目前，本校正處于示范校驗收的關鍵時期，通過“雙高”建設，為我院教學的軟硬件建設提供了極大的支持，教學條件煥然一新。機房電腦配置基本都滿足了VMware的軟件安裝，這為虛擬化仿真教學提供了有力的支持和必需的前提條件。所以在學研有效課堂建設如火如荼之際，筆者針對計算機專業適合的課程進行再次整合和調整。結合工作崗位的需求，利用虛擬機環境模擬了各種現實的工作崗位場景。學生在虛擬機環境中基本實現了對真實工作崗位所需能力的訓練，達到了教學目標的要求。從而減輕了學校的實訓室建設的壓力，也減少了學生所面對的工作崗位的壓力。

5? 結? 論

在教學實踐中，教師運用虛擬機VMware開展Linux系統教學時要結合高職院校學生的認知特點，注重培養學生的Linux系統實踐操作能力，借助虛擬機VMware克服傳統Linux系統教學存在的弊端，模擬企業真實情況，幫助學生開展更多的實踐操作，從而提高他們的Linux系統操作能力。

參考文獻：

[1] 何珍祥，任文.用虛擬機構建Linux實驗環境 [J].電腦知識與技術，2010，6（2）：290-291+297.

[2] 柴艷賓.虛擬機環境下Linux操作系統教學的實踐 [J].計算機時代，2018（8）：82-84.

[3] 馬霞歌.VMware在Linux操作系統教學中的應用研究 [J].中國教育信息化，2009（11）：63-65.

作者簡介：張松林（1976.07-），男，漢族，遼寧盤錦人，副教授，網絡工程師，本科，主要研究方向：計算機網絡教學。