试议机房虚拟机技术在公共机房实验教学中运用

摘要：虚拟机技术的应用是目前公共机房管理领域中的一个研究热点，具有广泛的实用价值和理论研究意义。提出了一种利用虚拟机技术在学校机房中搭建多种实验教学环境的框架，来完善公共机房的功能。实践表明，基于虚拟机技术的方法改进了计算机、ERP软件、财会等专业实验的教学方式，提高了公共机房的管理效率和实验设备的利用率。
关键词：机房管理；虚拟机技术；实验教学；Vmware
1672-7800（2013）001-0151-03
0引言
随着高校教学改革的进一步深化，计算机机房承担的教学任务越来越重，对机房的要求也越来越高。计算机机房不仅承担着计算机基础课、专业课以及毕业设计等上机教学任务，还要为学生提供课外上机实践；另外，机房还承担着计算机等级考试、普通话考试等多种上机考试。在保证教学和上机考试能顺利完成的情况下，如何科学、高效地对机房进行管理与维护成为一个重要的课题。
但是，目前我校实验室机房计算机数量大、管理人员匮乏，而学生的计算机操作水平参差不齐，学生有意或者无意修改系统文件和设置，有可能会对计算机系统造成破坏而导致无法运行，这大大加重了机房管理人员的工作负担。因此，为便于管理，机房管理人员统一安装了单一的操作系统和必要的软件，并对计算机做了限制，不允许学生自行安装其它操作系统和软件。学校的公共机房是提供全校学生上实验课的场所，传统的公共机房设备无法满足实验平台环境多样化的要求，例如，计算机网络实验、操作系统实验、会计电算化实验、ERP软件系统的实验等。学生被限制在有限的实验环境框架下，一些专业拓展性及开发性的实验无法完成，这妨碍了学生专业能力的培养。
本文提出了一种利用虚拟机技术方案在学校机房中搭建多种实验教学环境，来完善公共机房的功能，是一项具有实用价值和研究意义的课题。
1虚拟机软件

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1.1虚拟机的定义

虚拟机（VirtualMachine，简称VM）是相对于物理上实际存在的计算机（图1）而言的，指在物理计算机上模拟出来一台或者多台计算机。它和真正的计算机一样工作，拥有自己独立的CMOS、硬盘和操作系统，可以像使用普通计算机一样对它们进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作。通过虚拟机软件可以虚拟化出交换机、网卡、硬盘、光驱等硬件设备，这些硬件与真实计算机一样使用，且可以自行设置的条件更多。虚拟机与虚拟机之间，虚拟机与物理计算机之间可以相互切换，还可以连成一个网络。运行虚拟机软件的计算机框架如图2所示。
图1物理计算机
图2运行虚拟机软件的计算机

1.2虚拟机的安装和配置

目前，广泛使用的虚拟机软件主要有VmwareWorkstation和VirtualPC，它们使用功能基本相同。考虑到在计算机机房的应用及学生的实际情况，本文选择VMwareWorkstation

6.0以上的汉化版应用到实际机房中。

（1）配置计算机硬件。虚拟机对硬件配置要求比较高，现在的大部分学校计算机机房基本满足VMwareWorkstation的要求。CPU主频：最低226MB，建议2GB；内存：最低512M，建议2GB；硬盘：建议160GB；网卡：普通10M／100M自适应网卡；操作系统：WindowsXPProfessional以上版本。
（2）安装操作系统。安装windowsXPprofessional操作系统，准备好各类操作系统的ISO虚拟光盘，备份到D分区，包括：WindowsXP、RedHatLinux7、MSDOS6.22、Windows3.2、WindowsMe、Windows2000Professional、Windows2003Server、Windows2008Server等光盘镜像。在此基础上还备份一些常用的工具软件和学生实验课用到的专业应用软件，包括Vmware、Office、SQLSever200

5、WinRAR、用友会计教育软件、ERP软件系统、PDF阅读器等。

（3）安装配置VMware虚拟机。首先，在虚拟机分区D下分别建立与备份分区C下的各操作系统ISO名称相同的文件夹，通过VMware在每个操作系统文件夹下建立对应的虚拟机，在每一个虚拟机安装不同的操作系统。首先，设置环境，包括CMOS配置、内存、硬盘、网卡、声卡、光驱等；然后，对虚拟机硬盘进行分区格式化后，按照向导完成每个操作系统的安装；最后，设置网络连接，安装杀毒软件等维护工作。
（4）在虚拟机的操作系统基础上，根据不同专业教学实验课的要求，搭建不同实验环境和安装不同的应用软件，从而既方便机房的管理维护，又保证了实验的顺利进行，有利于培养学生动手实践的能力。
2基于虚拟机技术的实验教学应用框架
虚拟机技术被广泛应用在多个专业（如计算机网络专业、软件专业、会计专业）的实验教学中，大大提高了学生实际动手能力和创新能力的培养。虚拟机技术在公共机房的应用总体框架如图3所示。
图3虚拟机技术在公共机房的应用框架

2.1计算机硬件基础实验

在计算机硬件基础课程中，要求学生学习对单机进行设置和系统的安装。而学校的机房由专门人员统一安装系统，不允许学生随意安装软件，更不允许对硬件和系统进行操作，因为这些操作会改变甚至破坏计算机系统，可能导致计算机无法正常工作。在这种情况下，学生可以采用虚拟机技术解决困境，即在虚拟机上安装操作系统、格式化分区等这些破坏性操作。这样既保证了主机系统的正常运行，又保证了实验的顺利完成。

2.2操作系统实验

采用虚拟机技术，可以在多个不同的虚拟机上安装不同操作系统，如Linux系统（RedHat、Ubuntu）、Windows系统、OS/2、Solaris、AppleOS等等。这样就可以在一台机器上同时运行多个操作系统，方便学生在多个系统间切换，从而对不同操作系统原理的理解更深入。这在传统物理计算机上是难以实现的。在Linux操作系统实验课中要求学生学习使用Linux的系统命令，可能对操作系统造成破坏。因为，虚拟机拥有快照功能，该功能会对实验前对计算系统环境做个快照，即使是对系统的关键文件产生了破坏，只要在虚拟机系统里点击快照还原功能，就可以返回实验前的操作环境。有了这个强大的功能，学生可以放心大胆地学习shell命令，这有利于拓展学生的创新性能力。

2.3计算机网络组网实验

由于学校公共机房的计算机有限，学生实验课一般是一人一台机器。然而，在计算机网络实验中，一个学生通常需要多台计算机组合才能完成相应的任务。利用虚拟机可以在一台计算机上虚拟出多台计算机，还可以虚拟出交换机、网卡等设备。因此，学生可以在自己的物理计算机上搭建一个虚拟的网络环境进行通信，还可以将网络中的某些虚拟机作为怎么写作器（如Web、FTP、DNS、DHCP、TP怎么写作器），将另一些虚拟机作为客户端，使学生从实践中深刻理解怎么写作器、客户端、P2P、C/S等网络原理。
虚拟机组网方式有4种：桥接（Bridged）模式、仅主机（Hostonly）模式、网络地址翻译（NAT）模式、自定义（Custom）模式。简单的交换机组建的对等网络和C/S网络其实是在同一个网段中机子可以互访，而用路由器连接两个网络可以让两个不同网段的网络中的计算机可以互访，其拓扑结构如图4所示。实际操作中可以构建n个虚拟机连成的网络环境，为简洁起见，本文以2台虚拟计算机组网为例。
图4基于虚拟机技术的网络拓扑
路由器1也是一台虚拟客户机，用作路由器需要两张网卡，建立方法如下：①选择上述“2.2”中建立的操作系统是Win2000的虚拟机，启动自带的路由和远程访问软件，将局域网中的PC机连接到因特网；②在原有网卡的基础上，继续添加一个网卡；③设置网卡1的模式为连接到虚拟交换机VMNET1的Hostonly模式，IP地址为192.168.0.1；网卡2的模式也设为连接到虚拟交换机VMNET2的Hostonly模式，IP地址设置为192.168.2.1。客户机2的建立方法：①选择上述“2.2”中建立的操作系统是WindowsXP的虚拟机；②设置网卡的网络模式为连接到虚拟交换机VMNET1的Hostonly模式，IP地址为192.168.0.3。客户机3的建立方法：①上述“

摘自：毕业论文小结www.udooo.com

2.2”中建立的操作系统是WindowsXP的虚拟机；②设置网络模式为连接到虚拟交换机VMNET2的Hostonly模式，IP地址为192.168.2.4。这样就完成了一个含有路由器的虚拟网络环境的搭建。

2.4ERP系统管理和维护实验

由于ERP软件系统一般规模比较大，包含了很多的怎么写作器和客户端。而传统的公共机房设备数量、物理网络的限制，无法展开真实复杂的实验。但在虚拟机环境下，物理计算机用于数据库怎么写作器、应用怎么写作器，用于执行一些复杂的运算和操作；然后虚拟出多个客户端，每个客户端扮演ERP系统中不同部门操作人员的角色。例如，企业中设计生产、采购、销售、管理、技术等不同部门操作人员可以通过虚拟机客户端同时登陆ERP系统进行各自的操作，而在传统计算机中需要登陆多次。学生可以模拟一个高仿真ERP系统的实验。

2.5会计电算化软件实验

《会计电算化》课程的实验课中通常用到的用友会计软件会对系统中System或System32类似的关键目录文件进行读写，并且执行一些强制性的不规范操作。为使该专业的学生进行正常的实验操作，机房管理人员不得不撤销对C盘的写保护，退出病毒监控软件或者提示学生上机等级等等。在这样的情况下，经常造成死机或者操作系统崩溃，给机房的管理和正常教学带来很大的负担。对此，在虚拟机上安装操作系统，在此操作系统上安装会计软件。这样可以不对系统环境造成破坏，且不同软件运行间不会相互影响，在保证了教学正常有序进行的同时也大大降低了机房管理和维护的负担。
3结语
在公共机房管理维护的基础上，提出了利用虚拟机技术，结合利用虚拟机技术搭建多种不同实验教学环境的框架来完善公共机房的功能。该框架包括通用机房环境、计算机硬件基础实验、多操作系统实验、网络组网实验、ERP软件系统实验、会计电算化软件实验等。实践表明，此方法不仅改善了多个专业的实验教学方式，而且显著提高了机房管理维护的效率。
参考文献：
王春海.虚拟机配置与应用完全手册[M].北京：人民邮电出版社，2003.
王春海.虚拟机技术与应用配置、管理与实验[M].北京：清华大学出版社，2007.
[3]赵祖荫.基于VMware软件的虚拟计算机的构建方法[J].微型电脑应用，2004（6）.
[4]王永.利用虚拟机技术拓展公共机房的功能[J].实验科学与技术，2007（4）.（责任编辑：余晓）