第７卷第９期 ２ｏｏ８年９月 软件导刊 Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｇｕｉｄｅ Ｖｏ１．７ ＮＯ．９ Ｓｅｐ．２００８ 虚拟机在高校计算机实践教学中的应用 王建军 （常熟理工学院计算机科学工程学院，江苏常熟２１５５００） 摘 要：如何利用有限的计算机硬件资源完成多系统的安装，以解决实践环节出现的教学资源缺乏，这是摆在计算 机实验管理人员面前的一个问题。虚拟机的应用。为高校进行计算机实践教学提供了一个良好的解决方案。 关键词：虚拟机；计算机实践教学；多操作系统 中图分类号：Ｇ４３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７８００（２００８）０９—０１５８—０２ ＶＭｗａｒｅ和ＶＩＲＴＵＡＬＰＣ。以下主要结合ＶＭｗａｒｅ，介绍如何在高 Ｏ 引言 随着计算机硬件与软件日新月异的发展，许多高校的计算 机学科教学与实践出现了发展需求与现实设备不相匹配的矛 盾．表现在计算机硬件资源与操作系统更新相比速度滞后，学 院多班共用机房、学校机房机位不足、真实环境难于操作以及 校计算机实践教学中使用虚拟机。 ２虚拟机的优点 ， （１）一般不会损坏本ＰＣ机的操作系统和软件，因虚拟机的 硬盘通常是本ＰＣ机上的一个文件，虚拟机在硬盘上的操作只 在这个文件上进行，这就减少了硬件资源的经费投入。 实训时间受学校课时等问题，因而计算机专业的实践教学 也因此受到较大影响，这是国内许多高校面临的问题。如何做 （２）可同时在同一台ＰＣ机上运行多个操作系统，每个操作 系统都有自己的一个虚拟机，就如同网络上一个的 ＰＣ。 到一机多用、一机多能，充分发挥机器的作用，提高机器利用率 是最直接的解决矛盾与问题的思路。虚拟机技术是解决此问题 的一个很好的技术途径。 （３）可在单机上组建网络，它提供了虚拟网络设备如交换 机、网卡和虚拟建网的方式。 １虚拟机概述 虚拟机是一种软件，它是支持多操作系统并行运行在单个 物理服务器上的一种系统，可以在实际的操作系统平台上虚拟 （４）虚拟机实验平台是建立在高性能物理机上的，因此，实 验过程中极少出现硬件类故障，能确保实验的顺利进行。此外， 由于物理机的性能佳，实验进程加快．学生能在一次实验中对 相应实验进行多次验证，从而提高熟练程度。 出Ｗｉｎ９ｘ／Ｍｅ、ＷｉｎＮＴ、Ｗｉｎ２０００、ＷｉｎＸＰ、Ｌｉｎｕｘ等操作系统。使用 虚拟机．可以在“虚拟”的操作系统下，自由地对需要学习和试 验的操作环境进行配置和修改，不用担心会导致系统崩溃，不 会对实际的操作系统造成影响。同时，可以让用户在单机上构 造出一个虚拟网络来加强对网络知识的学习。虚拟机的实质是 ３虚拟机在计算机实践教学中的应用 （１）多操作系统的实践教学 目前高校的计算机教学大部分是以Ｗｉｎｄｏｗｓ ２Ｏ０ｏ、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ为平台．对于Ｗｉｎｄｏｗｓ９８、Ｌｉｎｕｘ、Ｕｎｉｘ等接触不多。如何让学生 指一台在物理计算机上虚拟出来的的逻辑计算机，其实质 是将两台甚至更多台电脑的任务集于一台电脑，故而其对计算 学习多种操作系统。掌握在每一种系统下的操作技能。解决此问 题的方法之一是多系统启动，但是此办法在安装Ｗｉｎｄｏｗｓ系列 操作系统与Ｕｎｉｘ和Ｌｉｎｕｘ操作系统并存时方法过于烦琐。而在一 台计算机上执行诸如磁盘分区、格式化、安装操作系统、Ｇｈｏｓｔ备 份与恢复等系统维护实验，将会破坏硬盘数据的完整性．这在公 机硬件的要求比较高，主要体现在ＣＰＵ、硬盘和内存上。虚拟机 软件，能够在一台物理计算机上能虚拟出多台计算机，可以实 现一台电脑“同时”运行几个操作系统，还可以将这几个操作系 统连成一个网络。这些操作系统同时在一台电脑上运行，互不 干扰，并且同在一个局域网内，进而为学生学习不同操作系统、 软件测试、在单机环境下学习和实践如何组建网络提供了必要 的条件。目前建立虚拟机和构建虚拟网络的工具软件主要有 用计算机实验室一般是不允许的。一种较好的解决办法是利用 虚拟机进行多系统的安装。利用虚拟机可以在一台电脑上将硬 盘和内存的一部分拿出来虚拟出若干台机器，每台机器可以运 作者简介：王建军（１９７１～），男，江苏常熟人，硕士，常熟理工学院计算机科学与工程系实验师，研究方向为实验室管理。 第９期 王建军：虚拟机在高校计算机实践教学中的应用 ・１５９・ 行单独的操作系统而互不干扰。这些“新”机器各自拥有自己独 立的ＣＭＯＳ、硬盘和操作系统。可以像使用普通机器一样对它们 进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作，还可以将这几 个操作系统联成一个网络。在虚拟系统崩溃之后可将其直接删 除而不影响本机系统。同样，本机系统崩溃后也不影响虚拟系 统，可以重装后再加入以前做的虚拟系统。因此在虚拟机中进行 的任何操作都不会破坏现有的硬盘分区和数据．这不但保证了 原系统的安全，而且在完成操作后，通过映像功能可以轻松将系 统恢复到原样。这样一来教师上课时再也不用担心学生上课会 搞破坏．致使机器无法启动了：二来教师在进行教学过程中可以 利用虚拟机，在一种操作系统环境下直接进入其他操作系统进 行教学演示，而不需要频繁重启机器。 （２）网络实验 由于各个虚拟机逻辑上是一台计算机，因此．各虚拟机之 间、虚拟机和主机之间、虚拟机和网络上其他计算机之间是完 全等价的。可以在一台电脑上虚拟出多个虚拟机，从而在单台 计算机上组建网络环境，这样每个学生在一台计算机上就可以 进行各种网络配置，这不但提高了设备的利用率，增加了动手 的机会．而且不用担心损坏硬件设备。一般来说，学生在学习计 算机网络、网络操作系统等课程时经常需要做网络实验，教学 中常用的网络平台主要有”对等网网络平台”、“客户机／服务器 网络平台”、“有路由器的网络平台”以及“有防火墙的网络平台” ４种．老师可以事先用一台学生机建立实验所需要的虚拟机和虚 拟网络．然后把记载这些虚拟机和虚拟网络参数的文件放到服 务器上共享。这就相当于老师将实验所需的网络模板做好了并 将它共享给学生。利用老师做好的网络模板，学生很快就能在 自己的计算机上建立一个实验所需要的虚拟网络环境进行网 络实验。另外，在虚拟环境下，学生不用顾虑到对主系统的破 坏，可以放心进行各种操作，这会带来更好的实验效果。如果学 生不能按时完成实验。还可以利用挂起功能方便地保留当前状 态，以便下一次继续实验。 （３）计算机维护和机房管理 从机房管理维护的角度看．虚拟实验机房也方便了机房工 作人员的管理。一方面，由于虚拟计算机与物理计算机是完全 隔离的，其操作环境与真实环境几乎没有差异，可以在虚拟计 算机中进行分区、格式化、文件删除。甚至损坏文件系统、感染 病毒等对系统具有毁灭性的操作而不必担心这些操作会影响 物理计算机。机房工作人员不需安装多个操作平台就可满足课 程需要不同平台的要求，也不必担心某些实验导致系统崩溃而 疲于恢复系统。机房工作人员可以把一些常用的不同平台的虚 拟机文件放在服务器上，开放给学生，当需要不同的操作平台 或系统崩溃时，可以在服务器重新下载文件。另一方面，在虚拟 机环境下，学生可以任意进行格式化、分区设置等等一些计算 机维护操作。即使操作出现了问题，也可以非常方便地恢复所 用的操作系统，这样可以提高普通机房的利用率，减轻专用机 房的使用压力，从而减轻对专用机房的维护量，同时也方便管 理员安排实验课程。 （４）程序设计应用与测试 学生在进行程序设计时，虚拟机可以提供逼真的硬件环境 （￣１１Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００、ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ、Ｗｉｎｄｏｗｓ２００３、Ｌｉｎｕｘ等），是理想 的程序设计平台。由于其与宿主的磁盘机物理上相连，而逻辑 上是完全断开的，因此，在编写程序时，不会因为宿主机的问题 而导致程序编译、链接失败，出现错误时可以完全排除编写程 序以外的错误。与依赖某种特殊平台来执行应用软件的情况相 比，虚拟机可以为我们提供更多的操作系统平台。为编写出的 软件在不同类型系统中进行兼容性测试提供了可能。 （５）课件演示 由于多媒体实验室所安装的演示软件版本与老师备课软 件版本有可能不同．如目前流行的微软办公软件就有ｏｆ－ ｉｒｃｅ２０００、ｏｆｆｉｃｅ２００３和最新的ｏｍｃｅ２００７三种版本，常常会导致 老师课件无法正常演示。通过安装虚拟机软件，可以很好地解 决这个问题，更让人感到方便的是，由于目前移动存储设备价 格的不断下降，很多老师都购买了移动硬盘这种大容量存储 器，如果能将虚拟机的硬盘映像文件放到移动硬盘中，那么不 但课件演示的问题能够解决，而且教师的授课也完全在其熟悉 的操作环境中进行，无疑能够让教师在使用时更加得心应手。 ４结束语 虚拟机的应用体现了计算机实训教学环境虚拟化、系统开 放化的特点，提高了学生自主学习的能力，虚拟机技术的发展 为高校的计算机教学提供了广阔的空间。虚拟机在计算机教学 中的应用，一方面，解决了受保护的系统与实验之间的矛盾，不 必再为这些实验取消对系统的保护或更换系统，方便了实验室 的管理；另一方面，也给学生提供了更广阔的实训空问，提高了 学生的学习兴趣。 参考文献 ［１］ 刘志平．基ｆｆ＇ＶＭｗａｒｅ虚拟网络的构建［Ｊ］．内蒙古大学学报（自然 科学版），２００７（１）． ［２］ 罗梓元．浅谈ＶＭｗ￣ｅ的教学辅助功能［Ｊ］．中国现代教育装备， ２０ｏ５（１１）． ［３］ 刘羽．“虚拟机”技术在教学实验中的应用［Ｊ］．桂林工学院学报， ２ｏ０３（４）． ［４］ 王存祥．虚拟机技术在计算机教学中的应用［Ｊ］．现代教育技术， ２０ｏ６（５）． （责任编辑：袁月）
