基于Virtual Box的Linux教学及实验环境的构建

1.引言

当前，Linux已成为全球应用发展增长最快的操作系统，其应用范围非常丰富，如在系统级的数据库、消息管理和Web应用方面，在各种嵌入式开发方面，在桌面办公方面等。业界许多大公司对Linux专业人才更是求贤若渴。为适应企业对人才的需要，目前在普通高等院校的很多理工类相关专业中纷纷开设Linux课程。

教师在实际的教学中多数在Windows XP系统中采用多媒体课件进行教学，无法方便地在两种操作系统之间切换，影响了对Linux的实际操作演示，进而影响教学效果。在实验环节，由于条件限制，不能单独建立专门的实验室，只能在现有机房里的机器上安装Linux。虽然可以在一台计算机中安装双系统，但会造成机器效率降低，一些实验也容易将原有的软硬件设备造成影响或损坏。

为解决这些问题，采用虚拟机技术来构建教学和实践环境不失为一种行之有效的方法。

2.虚拟机的特点及其在Linux教学、实验的优势

百度百科上对虚拟机(Virtual Machine)的定义：指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

其用途是，通过虚拟机软件，可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如你可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。对于你而言，它只是运行在你物理计算机上的一个应用程序，但是对于在虚拟机中运行的应用程序而言，它就是一台真正计算机。

通过此虚拟机技术，教师可以顺利地完成教学任务，学生可以进行相应的实验操作。同时虚拟机上的实验操作不会影响物理计算机的安全。

3.虚拟软件的选择与新建Linux虚拟机

常用的虚拟软件有VMWare、微软的Virtual PC、VMLite和近几年发展很快的Oracle VM VirtualBox。

与Vmvare和Virtual PC对比，选择VirtualBOX的理由：

(1)安装程序体积小。相对于VMware好几百兆的安装程序VirtualBox不到百兆的安装程序（VirtualBox-4.1.22-80657-Win版本90.5M）算是比较小巧。

(2)免费，开源。这个好处太具诱惑力了，不需要像VMware一样去网络上找破解版或者序列号，省事又舒心。

(3)多平台支持特性。VirtualBox可以在Linux、Mac或Windows主机中运行。

(4)功能简单实用，配置简单，备份系统，共享文件，虚拟化技术支持都不缺，而且有中文版本，方便不熟悉英文的用户。

因此，小巧免费的、功能支持丰富的VirtualBox比其他两个更适合普通的电脑玩家使用，成了虚拟机软件的新宠。VirtualBox下载官方网站：https://www.virtualbox.org/。

4.Linux操作系统平台的搭建

4.1 Linux虚拟机的安装

第1步：新建虚拟电脑

为即将新建的虚拟电脑输入一个名称，并指定虚拟电脑上即将安装的操作系统类型。例如：名称：Linux_pc；操作系统：Linux；版本：Fedora

第2步：内存设置

指定虚拟电脑可用内存大小，单位为：MB，建议分配的内存大小是768M。

第3步：创建新的虚拟硬盘

请选择您想要用于新建虚拟磁盘的文件类型。文件类型选择VDI(Virtual Box磁盘映像)；虚拟磁盘存储细节，选择默认的动态分配；在文本框中添加完整路径名称：F:Linux_pc.vdi或点击旁边文件夹按钮进行选择；选择虚拟磁盘大小，默认为8G。

最后，单击“创建”按钮。

4.2 在新建的虚拟机上安装Linux操作系统

安装步骤如下：

在Virtual Box管理器中出现了虚拟机的名称，如Linux_pc，点击“设置”按钮，出现对话框。选择“存储”选项，添加新光驱到IDE控制器，单击“选择磁盘”，找到指定位置的Fedora安装镜像文件，如：Fedora-17-i686-Live-Desktop.iso(下载地址为：http://fedoraproject.org)，单击“确定”按钮；

回到管理器界面，单击“启动”按钮；

选择“Install to Hard Drive”即安装到硬盘上；

选择系统适合的键盘，例如：U.S.English；

选择“Basic Storage Devices”；

选择“Yes,discard any data”放弃任何数据，给电脑命名Hostname:，例如：MyLinux；

选择在你的时区离你最近的城市，例如：Harbin，Asia(Heilingjiang(except Mohe),Jilin)；

给Root用户设置密码Root Password；

接下来就是等待拷贝到hard drive，显示信息“Copying live image to hard drive”。

安装完毕，单击“Root”按钮进行重启，然后按F12选择从“硬盘”启动就可以了。

最后几步完成安装就可以了，包括：创建用户、输入用户名及密码，设置日期和时间，最后完成了。

4.3 VirtualBox虚拟机中的网络设置

Linux操作系统的基础教学内容，如文件和目录、常用操作命令、Shell编程等，在单机环境下即可完成。针对服务器配置与管理，需要配置网络。

VirtualBox提供了四种网络接入模式：

(1)NAT(NAT，Network Address Translation)网络地址转换模式

VirtualBox虚拟出一个路由器，为虚拟机中的网卡分配参数，如：

IP地址 10.0.2.15 子网掩码255.255.255.0

广播地址 10.0.2.255 默认网关10.0.2.2

DNS服务器与主机中的相同；DHCP服务器10.0.2.2

其中10.0.2.2分配给主机，也就是用主机作网关，利用主机的网络访问Internet。虚拟机通过10.0.2.2能访问主机中搭建的网络服务，但是主机不能访问虚拟机中搭建的网络服务（需要用端口转接才能访问）。同时，使用NAT网络环境的各个虚拟机之间也不能相互访问，因为它们的IP地址都是10.0.2.15。即使设置在NAT网络环境中的网卡为手动指定地址。

(2)Bridged Adapter桥接模式

网络环境中的虚拟网卡与主机中的网卡属于同一个等级，就像真实存在的网卡接入了你主机所在的网络中一样。在这种网络环境中虚拟网卡获得的参数由主机所在的网络环境分配，虚拟机与主机之间是否能够通过网络相互访问也由主机所在的网络环境决定，当然，同时设置了Bridged networking网络环境的虚拟机之间网络互访也由主机所在的网络环境决定。

(3)Internal内部网络模式

网络环境为设置了Internal networking网路环境的各个虚拟网卡提供了一个与主机隔绝的虚拟局域网。在Internal networking中的网卡不能自动获得任何参数，除非手动设置或者在Internal networking网络环境中的另一台虚拟机中架设DHCP服务器。在Internal networking中，各个设置为Internal networking网络环境的虚拟机之间可以任意访问（虚拟机防火墙允许条件下），但不能访问主机的网络服务甚至Internet。

(4)Host-only Adapter主机模式

默认情况下Host-only networking网络环境利用VirtualBox虚拟出的DHCP服务器，为在Host-only networking中的虚拟网卡分配参数：

IP地址 192.168.56.101 --- 254子网掩码 255.255.255.0

广播地址 192.168.56.255

默认网关 无

DNS服务器 无

DHCP服务器 192.168.56.100

其中192.168.56.1分配给主机，主机能ping通各个Host-only networking下的虚拟机，但虚拟机不能ping通主机。在Host-only networking网络环境中，主机网卡与各个Host-only networking虚拟网卡构成一个局域网，主机能访问各个虚拟机（虚拟机防火墙允许条件下），各个虚拟机之间也能相互访问，但各个虚拟机都不能访问Internet。

5.结语

通过实践证明，利用VirtualBox虚拟技术能够很好地完成Linux操作系统教学任务，操作方便，简单可行。学生在此环境下进行学习和实践操作，提高了学习兴趣和动手能力，从而达到良好的实践教学效果。

[1]萧益民.用虚拟机创建Linux操作系统教学环境[J].科技信息,2011(17):151.

[2]邹芳强,陶俊才.Linux下虚拟多网卡测试平台的实现[J].电脑知识与技术,2009,5(25):7284-7286.

[3]徐祇祥.Linux网络服务[M].北京:科学技术文献出版社,2009(11):24-31.

[4]陈新,王洪信,张楠,陈娜.Linux网络配置[J].网络与信息,2010(07).

[5]马霞歌.虚拟机技术在Linux课程教学中的应用[J].福建电脑,2009(3):102-103.