基于VMware构建的虚拟实验教学平台

白　晟,包　锋

(东北石油大学，黑龙江 大庆　163318)



基于VMware构建的虚拟实验教学平台

白晟,包锋

(东北石油大学，黑龙江 大庆163318)

摘要:计算机教学是一门实践性很强的课程，但是在教学的过程中却存在着计算机软、硬件等资源对实践教学的制约。根据虚拟机的特点，将其应用在计算机教学中，可以为学生提供真实的模拟环境，能够有效提高学生的认知能力和动手能力，为提升实验教学质量奠定良好的软、硬件环境基础。

关键词:VMware； 虚拟机； 实验教学； 仿真模拟

在计算机教学中，学生上机实践环节是其中很重要的一个部分，只有给学生提供良好的实验环境，才能使学生的认知和动手能力得以提高，以达到预期的学习目标。目前计算机教学的实验室一般由基础实验室和专业实验室组成，不同实验室由于所配置的软、硬件环境不同，所开设的课程也不一样。如文化基础、FLASH、C语言程序设计等课程在装有相应教学软件的基础实验室运行即可。而网络安装、局域网组建这一类课程需要在专业的网络实验室才能使学生更好的实践操作。相对来说在一些学校的专业实验室可能会受到资金的限制，不能为学生提供良好的实践环境，使学生的学习兴趣和专业知识无法通过实践获得，因而使教学质量大打折扣。

另外对系统破坏性很强的课程中，如计算机组装与维护，其中操作系统安装、分区、格式化这一部分操作，需要对硬盘底层的参数作出修改和变动，如果操作不当就会使电脑陷入瘫痪状态，从而影响计算机的正常使用，为了保护机器的正常运行，不影响到教学，我们在机房一般都会安装一个系统还原保护卡，但这也恰恰为我们的实验造成了阻碍。由于无法为学生提供一个真实的模拟练习环境，使学生在实际动手操作的时候往往力不从心。虚拟机的出现恰恰可以使以上的问题都迎刃而解。为实验教学和其它的日常应用提供了完美的实验环境，使学生的学习效果和教学质量得以很大的提高。本文介绍基于VMware构建的虚拟实践教学平台。

1VMware介绍

虚拟机作为一个发展比较成熟的工具到现在出现了不同的版本，最常用的有以下三种：VMware公司的VMware Workstation，微软的Microsoft Virtual PC和德国 Innotek 公司开发，由Sun Microsystems出品的VirtualBox。VirtualBox是一款开源虚拟机软件，是免费的。VMware是收费的，但是由于它的功能比较强大，便于使用，所以在市场上占有很大的一个份额。

在装有操作系统的计算机上安装VMware Workstation虚拟机软件可以很方便的虚拟出若干台计算机，这些计算机就如同真实的电脑，它们都各自拥有自己的中央处理器、内存、硬盘、CDROM、网卡等“硬件”设备。不仅可以在它们的上面安装Windows、DOS、Linux这样的操作系统，除此之外还可以把这些虚拟的电脑通过虚拟的网络设备组建一个虚拟局域网络。其架构如图1所示。

图1虚拟机架构图

VMware 虚拟机的优势：

1)兼容性：虚拟机兼容所有的x86电脑，其本身通过硬件能够模拟出一台电脑所应该拥有的板卡功能，使其可以正常安装系统软件和应用软件。

2)隔离：虚拟机与虚拟机之间就如同单独运行的计算机一样，相互之间互不干扰。一旦其中一个系统崩溃，其他的系统还可以正常运行。同时虚拟机不会破坏自身的硬件，使其可以安全的做一些破坏性比较强的实验，如分区、格式化、病毒实验等。

3)封装：虚拟机把所有的系统软件和应用软件及模拟的硬件资源整合到一个文件里，可以非常方便的移动、备份到其它存储介质中，一旦当前运行的虚拟机被破坏，可以通过备份的文件进行恢复。

4)独立于硬件：虚拟机模拟的硬件置于自身的硬件之外，所模拟的不同虚拟机可以适应不同的系统如Unix、WinXP、Win7等，并可以移植到任何x86电脑上运行而不出错。

2VMware虚拟实验教学应用

2.1分区、格式化

对于情景环境要求比较强的教学实验，除了老师在课上的理论和演示操作外，最重要的是学生需要动手操作才能把这些知识变为自己的。计算机分区、格式化作为微机安装与维护实验课程中的内容是非常重要的一个环节，它决定着操作系统的安装是否能够成功。为了不破坏电脑的系统软件环境，使用VMware来给学生提供一个良好的实验环境，主要步骤如下：

首先准备好一个能够启动系统并带有分区格式化的ISO文件，之后在虚拟机的BIOS中把系统的启动顺序改为从光盘启动。点击虚拟机，再点击电源，之后再单击设置按钮，将会出现“虚拟机设置”选项，选择“CD- ROM”“用ISO镜像”，也可以找到一个系统安装光盘，再打开虚拟机，进入到光盘引导的系统中，在DOS命令提示符下输入“Fdisk”，进入到分区菜单，按照先建立主分区并激活再建立扩展分区和逻辑DOS分区的步骤，依次建立好规划的分区。当分区建好之后再启动虚拟机就可以使用Format进行分区的格式化操作了。

2.2操作系统的安装

VMware可以安装多个操作系统，如：WinXP、Win8、Winsever2003、Linux等。每台机器可以运行单独的操作系统而互不干扰。VMware虚拟机软件一个很大的优点就是不需要重新启动机器，学生在做实验的时候避免了重复启动计算机浪费时间的操作，非常方便，同时虚拟机系统和物理机的系统可以隔离，运行起来很安全。

在硬盘分区和格式化都进行完毕以后，接下来就可以安装系统了。

点击“VMware”程序，打开VMware窗口，创建一个虚拟机，同时修改虚拟系统的硬盘容量、内存参数使其适合要安装的系统，之后再按照提示进行下一步的操作即可。

创建完虚拟机后，点击“编辑该虚拟机”，选择“CD-ROM”，并选择“使用ISO镜像”，选择准备好的ISO镜像文件，单击确定。再次启动虚拟机，要确保BIOS中是从光盘启动系统，接下来就可以按照真实安装操作系统的步骤进行系统的安装了。如果没有现成的镜像文件系统，可以通过系统安装光盘进行系统的真实安装。

2.3网络组建

VMware在一台电脑中可以方便的虚拟出多套网络硬件，学生通过一台电脑就可以方便的完成网络的组建任务。每个学生在组网之前要搞清楚组建网络的用途，然后根据不同的用途选择不同的模式，如果组建的网络属于对等网络，方便网络内的其它机器的访问，就可以选择桥接模式。如果组建的网络想通过宿主机来访问外网，就可以选择NAT模式。如果组建的网络仅限于同一个宿主机内的多个虚拟系统相互访问，就可以选择host-only模式。

由于桥接模式比较适合用于组建小型局域网的实验，以Linux系统和Windows系统为例来介绍主要设置步骤：

启动VMware程序，在Linux中，网络连接选择“桥接”并选择适合的网卡作为桥接对象。之后按照提示确定并保存设置。

为了使Linux和Windows进行通信,需要对其进行如下设置：

在Windows中，打开控制面板、网络连接，本地连接中打开IP地址设置对话框，对TCP/IP协议中的IP地址、子网掩码和DNS分别设置。

在Linux中可以通过命令行的方式进行IP地址、子网掩码及DNS的设置，特别注意的是他们的IP地址要在同一个网段内，否则如果没有路由就没有办法通信。

2.4教学环境的演示

在教学过程中，如操作系统完整的安装步骤如果用真实的环境演示，则面临着电脑屏幕无法通过传屏软件广播，学生无法看到演示操作，此时可以借助于虚拟机来完整的演示整个过程，使学生能够更加形象，直观的看到教师操作的每一个步骤,以加深学生对知识点的理解，提高学习效率。

2.5应用软件安装及程序测试

日常应用软件安装：操作系统安装完毕以后，要进行常用软件的安装，如安装办公软件、解压缩软件、看图软件、音乐、视频及杀毒软件等，作为新手，对软件的安装过程可能比较陌生，不知道具体安装方法，或者担心装不好软件会破坏系统。这时完全可以在虚拟机上进行软件安装、测试的实验。就算在安装过程中出现错误也不会影响计算机的正常使用。

系统刻录光盘测试：为了安装系统需要在网上下载它的镜像安装文件。但是对于安装包是否可以正常使用并不清楚，如果一旦刻成了光盘，不能用将会费时又费力。可以通过虚拟机来测试镜像文件的完整及可用性非常方便。

病毒、木马程序的测试：在做一些关于网络安全实验的时候，需要下载一些病毒或者木马软件。为了防止对物理机的损坏可以借助虚拟机进行实验，这样既可避免损坏真实的电脑也可以学到一些病毒程序运行的机制及相关原理，让学生可以更好、有效的避免病毒的侵袭，做好计算机及计算机网络的安全防护工作。

3结论

总之，借助于虚拟机的优势并将其应用在日常教学或者日常的基本应用中，能给我们的学习带来极大的方便。通过它的高仿真环境有效提高了学生的实践动手能力，提高了学习效果，还缓解了资金及硬件设备不足给教学带来阻碍的问题。最后需要注意的是，由于虚拟机对其电脑硬件的要求比较高，为了使其能够流畅运行目前的主流操作系统及应用软件还需要提高其自身硬件的配置。

参考文献：

[1]顾春峰.基于VMware、GNS3实现虚拟网络实验室[J].实验室研究与探索，2012．

[2]李浩.基于VMware的多操作系统网络实验平台的构建[J].南昌大学，2012.

[3]梁诚.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．

[4]刘文杰.基于VMware的桌面虚拟化实验设计[J].实验技术与管理，2015.

[5]陈力勇.基于VMware的虚拟机性能分析[J].信息安全与技术,2013.

Application of VMware in the computer experiment teaching

BAI Sheng，BAO Feng

(NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318,China)

Abstract:The computer teaching is a very practical course, but the computer software and hardware resource constraints on practical teaching in the teaching process.According to the characteristics of virtual machine,in the computer teaching,it can provide real simulation environment for students, can effectively improve the cognitive ability and practical ability,lay a good foundation for improving the quality of experiment teaching.

Keywords:VMware; Virtual machine; Experiment teaching; Simulation

中图分类号：TP391.9

文献标识码：A

文章编号：1001-9383(2016)01-0014-04

作者简介:白晟(1977-)，男，湖北人，讲师,研究方向：计算机信息与网络技术.

收稿日期：2016-02-21

包锋(1965-)，男，山东人，硕士，教授,研究方向：网络数据库.