谈谈计算机教学中虚拟机的应用
摘 要:本文介绍了虚拟机的概念及工作原理,论述了虚拟机软件在计算机教育领域所具有的优势。实践证明教学中应用虚拟机可 以改善教学环境,提高教学质量,具有很好的效果。 关键词: 虚拟机 VMware模拟软件 教学平台 1 虚拟机的概念及工作原理 虚拟机(Virtual Machine,简称VM),顾名 思义,虚拟的计算机。它是指运行在Windows 或Linux 平台上的一个应用程序, 本质上是 对计算机的模拟仿真。虚拟机拥有电脑拥有 的几乎所有硬件设备, 包括 C P U 、内存、硬 盘、显卡、声卡、网卡、软驱等等。可以进行开机、 关机、对硬盘进行格式化、设置BIOS等操作而 对主机没有任何影响。使用虚拟机,可以在“虚 拟的操作系统”下,自由地对自己需要学习和 试验的操作环境进行配置和修改,而不必担心 会导致系统崩溃,不会对实际的操作系统造成 影响。其工作原理是通过进入保护模式,在物 理机中运行的主机系统上创建一个或多个虚 拟的客户系统,使得客户操作系统如同运行在 一台真正的机器上。 2 虚拟机的优点 由于虚拟机能对计算机进行模拟仿真,可 作实验平台,实现许多在普通计算机上无法进 行的实验,而且实验效果与物理机的完全一 样,它有以下优点。 (1)使用方便、易于维修:虚拟机可以在一 台PC机上集成几个操作系统平台,是实验及软 件开发人员的好工具。有了它,在任何时间、 任何地点,用户只需要一台电脑,就可以调试 C/S ,B/S 等各种程序。一台物理主机可以互 不干扰地同时运行多台虚拟机。如果其中一 台虚拟机出现问题,主机以及其他的.虚拟机不 会有任何影响,具有易与维护的优点。 (2)经济实用、安全可靠:虚拟机可以一机 多用、节省维护费用。由于虚拟机是利用软 件来模拟完整的计算机硬件系统,所以无需添 加新硬件设备就可增加计算机功能,既节约资 源又具有较好的经济性。虚拟机还可摆脱多 硬盘、多分区之缺点,从而达到既省钱又安全 的效果。 (3)便于移植、利于安装:虚拟机主要是以 映像文件包作为其系统存储文件,为此用户可 以直接拷贝映像文件包到其它计算机上使用, 从而省去系统安装的过程,方便多机统一部署 安装。 (4)感性直观、有益教学:由于虚拟机具有 连网功能,在教学中可通过用虚拟机构建的虚 拟网络进行网络实训教学,使学生更感性、直 观地掌握网络的组建、管理和维护。 3 虚拟机在计算机教学中的优势 (1)虚拟机有助于网络教学。通过用虚拟 机构建的虚拟网络,教师可以进行网络教学, 使学生更感性、直观地掌握网络的组建、管 理和维护;虚拟机有利于提高学生学习兴趣。因为虚拟机的安装要求不高,安装的方法也较 为简单。学生学会了虚拟机组建虚拟网络的 原理和方法后,可以在学校实验室环境之外的 其它环境自主地做网络实验。 (2)虚拟机节省资源,具有兼容性。学校不 用另外找场地和购买计算机 、交换机 、网 卡、网线等计算机相关设备。WMware模拟 的虚拟机器中的硬件型号是固定的,这就最大 限度的保证虚拟机器的硬件兼容性。虚拟机 能够设定并且随时修改操作系统的操作环境, 而且不需要经费。虚拟技术给教学实验提供 了一种有效的工具,不仅可以缓解当前实验设 备和场地不足的问题,而且在虚拟机系统上的 操作不影响主机,可在一定程度上提高设备的 安全性,减少实验室的管理难度,提高教学效 率 。 (3)虚拟机克服了传统计算机教学过程中 不足。利用VMWare在教学中的易用性、安 全性和便利性,可以在保证教师机原操作系统 不进行变动的情况下轻松达到教学目的。 4 虚拟机在实验教学中的应用 目前常见的虚拟机软件有两种:VMware 和Virtual PC。下面主要介绍用VMware建立 虚拟机。 4 . 1 虚拟机的建立 建立虚拟机的方法有几种, 通常用的方 法是用VMwar e向导建立虚拟机和用备份文 件建立虚拟机两种。第一种是用VMware向导 建立虚拟机:点击新建虚拟机图标进行有关参 数的设置后,就成功地建立了一个虚拟机,然 后就可以在该虚拟机上安装需要的Guest OS 了。第二种是用备份文件建立虚拟机虚拟机的 备份文件指的就是配置文件和磁盘文件的备 份。首先复制备份文件到硬盘指定目录,然后 启动向导,在“选择一个磁盘”的三个选项中选 “使用已存在的磁盘镜像文件来建虚拟磁盘”, 然后选备份磁盘文件就完成了。 4 . 2 安装操作系统 建立虚拟机后,就可以在新建的虚拟机上 安装操作系统了。在“窗口”菜单下选择要 启动的子机, 然后选择“电源”菜单下的“打 开电源”即可启动该子机了。启动后用鼠标 点击子机窗口, 即可进入子机, 这时键盘、鼠 标对GuestOS起作用,然后在光驱里放入操作 系统安装盘或指定操作系统安装盘的镜像文 件, 直至这个操作系统安装完成 , 按组合键 Ctr l+Tab可以在GuestOS与HostOS 间切换。 4 . 3 构建虚拟网络 (1)VMware提供了一些虚拟设备(虚拟交 换机、虚拟网卡)和用这些设备联网的方法,通 过这些虚拟设备我们可以连接到因特网或者
组建单机局域网,VMware可以提供以下三种 组网方式:桥接(Bridged)模式、网络地址翻译 ( N A T ) 模式 、仅主机 ( H o s t — o n 1 y ) 模式。 VMware 有三种方式使虚拟机访问互联网: 网桥 ( b r i d g e d n e t w o r k i n g ) , N A T 适配器 ( networ k addr ess tr anslation) ,仅主机适配 器 ( H O S T O N L Y n e t w o r k i n g ) 。 ( 2 ) 虚拟网络应用实例 ( V M w a r e WorkStatiOil环境)。组网目标:一台Web服务 器通过一个防火墙连接到一个外部网络。一 台管理员的计算机可以通过一个二级防火墙 连接到Web服务器。组网要点:创建四台虚拟 机;使用Manage Virtual Networks为虚拟机 的虚拟网络适配器调整设置;在每一台虚拟机 中安装适当的客户操作系统和应用程序软件, 并进行适当的网络设置。 5 结语 虚拟机技术的出现,给计算机教学实验提 供了有效的工具,可以缓解当前实验设备和场 地不足的问题,而且可在一定程度上提高实验 设备的安全性,减少实验室的管理难度,同时 教学质量也不会受到影响。因此,推广“虚拟机” 在教学实验中的应用,是一种有益的尝试,利 用虚拟机技术为学生学习计算机网络知识和 实训技能,建构一个综合的教学与实验环境, 使教师的教学演示和学生的实验操作都能在 虚拟机环境下无损害地重复进行,极大地丰富 了网络课程的实训内容,完成了用传统方法不 能实现的某些教学要求。既保证了教学质量, 增强了网络实验的安全性,减少实验室的管理 难度,又能充分利用设备、节省经费,使实训教 学更有的放矢。通过在虚拟机环境中进行教 学,学生学习的积极性很高,实践教学效果是 令人满意的。 参考文献 [1] 石志国.计算机网络安全教程[M].北京:清 华大学出版社 , 北京交通大学出版社 , 2006:238～243． [2] 梁诚,李琼,夏建波.VMware虚拟机技术 在计算机实践教学中的应用[J].电脑开发 与应用,2007( 8):34～35． [3] 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,2006(5):70～71．
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