虚拟机在实验室中应用的研究

窦震海

天津工业大学管理学院 天津 300387

在教学中培养学生的动手能力越来越重要，而以培养学生动手能力为重要目的的实践教学课程也越来越显示出其重要性。计算机是我院学生主要的实践工具，所以计算机机房也就成为学生开展实践课程最主要的场所。

如何让机房维持最佳状态，更好地服务于教师和学生开展实践课程，主要取决于两个方面：一方面是服务系统，如服务器、网络服务等；另一方面是供学生和教师使用的实践教学工具，即计算机系统等。

现在很多实践教学软件的结构体系是B/S和C/S结构，服务软件需要服务体系和教学工具相互配合，二者相互依赖，同时也相互制约，哪一方面出现问题都将影响实践课程的开展。这就要求机房要采取有效措施，保障系统安全、稳定、高效率地运行，同时还要有很好的应对能力，能快速、及时地处理突发问题，确保实践课程正常、有效的开展。

1 保证服务器高效运作的措施

目前，大部分高校服务器的配置非常高，但很多实验室中的服务器只安装一套系统。当运行单一应用程序时，会造成服务器硬件和软件的浪费；如果运行多个程序，则会造成系统资源紧张，一旦某个软件出现问题，将会影响其他软件的运行，甚至使整台服务器瘫痪。服务器恢复时需要测试每个服务，即使有问题也不能及时处理，而且现在很多软件的运行环境不一样，譬如有的软件要求在SQL2000环境中运行，而有些软件却要在SQL2005环境中运行，要使软件正常运行就要保证其运行环境。解决的方法是让软件在独立的环境中运行，而要提供独立的环境，就要有独立的系统。有两种方式可以保证软件有独立的系统：一是增加新的硬件，二是利用虚拟机。在实验室资金有限的情况下，显然后者是最经济有效的方式。

在服务器中虚拟出一个独立的环境供软件运行，这样既为软件提供了独立的运行环境，保证了软件的正常运行，又能充分利用服务器的硬件资源(如图1所示)，同时还节省了一部分人员和经费的投入。

当前市场上主流的虚拟软件有微软公司的Virtual PC和VMware的VM(Virtual Machine)，在服务器中最常用的是VM虚拟软件，它能很好地支持各种接口，尤其是对USB接口的支持，这一点对于需要加密狗的软件特别重要。

如果软件不是很大，同时在使用后数据增长量不大的情况下，可以将虚拟机中的虚拟硬盘设置得相对小一些，在满足系统和软件的运行之外，还有相应的维护空间即可。同时也可把虚拟系统的物理内存占有量设置得小一些，但至少要保证虚拟系统和软件在不提供服务时能流畅运行。可将虚拟系统中的虚拟内存设大，这样可以弥补虚拟系统所占物理内存少的短板，而不用担心虚拟内存会把虚拟系统的速度拖慢。服务器的硬盘都是万转的SISC硬盘，即使是通过硬盘进行数据交换，其速度也非常快，所产生的延时可以忽略不计。

使用虚拟机后，服务器的维护相当方便。每台服务器上运行多台虚拟机，每台虚拟机都以独自占有的形式使用服务器的硬件资源，每台虚拟机安装一个教学软件，保证软件可以独自占有所需要的系统资源。每个教学软件都绝对独立，可以使软件更好地提供服务。这样虚拟机之间不会相互干扰，一台虚拟机出现问题不会影响到其他的虚拟机，能够充分保证其他虚拟机的稳定性。

每台虚拟机对于服务器而言都是一个文件夹。当设置好一台虚拟机后，只需拷贝一个文件夹就相当于做了备份工作。一旦虚拟机出现问题，只要将所需要的数据拷贝出来，再从原来的虚拟机的备份中拷贝一份，恢复数据备份后，就可以快速恢复软件的运行，保证实验课程的正常开展。

虽然虚拟机充分地利用了服务器的硬件资源，保证了软件的正常运行，提高了服务器的维护效率，缩短了处理软件故障的时间，但有些问题仍然没有解决，例如：虚拟机的很多操作跟实体机冲突，有时会造成实体机死机，导致服务器重启，所有在这台服务器上的虚拟机都要重启，造成不必要的麻烦；在虚拟机上的USB设备有时会无故丢失。

2 保证机房计算机高效运行的手段

只是服务器端正常运行是不够的，还要保证教师和学生所使用的计算机也能正常高效地运行。

在机房中，最常见的保证计算机正常运行的方式是安装保护卡。保护卡可以保护计算机的软件不受破坏，但不能解决系统内部软件冲突的问题。但保护卡可以在一块硬盘中进行多引导，换言之，保护卡可以保护多个系统，可以在不同系统中安装不同的软件，这样就保证了软件的正常运行，避免了软件的冲突。

虚拟机可以提供这样的环境，让相互冲突的软件同时运行，互相之间又不干扰，保证教学的需要。普通计算机不能像服务器那样提供超强的硬件支持虚拟机的运行，所以在学生计算机中虚拟机最好不要超过2台。这样既可以保证实机的运行速度，也可以保证虚拟机的正常运作。

保护卡会把一些信息绑定在本机的网卡上。安装虚拟机软件时会在实机系统中虚拟出2块网卡，以保证虚拟机联网，这样，这台计算机就会有3块网卡。保护卡会随机将这些信息绑定在一块网卡上，如果是绑定在实机网卡上，这台计算机的网络连接就没有问题；如果是绑定在虚拟的网卡上，这台计算机就处于断网状态。有时为了保证计算机正常的网络连接，不得不停用这2块虚拟出的网卡，必要时，再手动启用。

3 结束语

虚拟机有利有弊，但虚拟机提高了服务器硬件的使用效率，让软件的运行更加流畅，对快速发现软件的问题，解决问题，提供了非常好的帮助，保证了日常教学的正常开展。