虚拟机在软硬件教学中可行性探索

摘 要：目前高职院校的专业实践教学，主要包括软件教学、硬件教学以及软硬结合类教学三类，在教学实施中存在不同困难。虚拟机软件可在任意一台主机上运行，实现对多台虚拟计算机的模拟操作，为解决上述问题提供了可行思路。本文基于Vmware和VirtualBox两款虚拟机软件，针对如何提升软硬件课程教学效果进行了分析和研究。

关键词：虚拟机;VMware;教学条件

一、概述

虚拟机可以在任意一台支持虚拟化技术的物理主机上运行，从而实现对多台虚拟计算机的模拟操作。理论上，虚拟机只需要实体计算机部分磁盘和内存容量，就可以实现其所有功能[1]。目前比较主流的虚拟机软件，包括VMware软件和VirtualBox软件两款[2]。

基于主机模型的虚拟机VMware Workstation于1999年发布，可运行多个操作系统，既相互独立运行，也可根据需要共享文件、应用和网络资源等。?Oracle VM VirtualBox由德国innotek公司开发，于2010年被Oracle公司收购并最终改名。两款软件实现功能基本类似，但相比之下，VirtualBox具有安装文件下载方便、占用空间小、支持操作系统类型更新较快、免费开源的优势，但在迁移性和稳定性方面不如前者。

二、软件教学中作用发挥

软件教学中主要包括三种：操作系统安装、网络服务搭建和专用软件学习。

（一）操作系统安装

在操作系统教学中，尤其是计算机专业学生，Linux操作系统学习是重难点。但在具体实施过程中，教学条件往往不够便利：一方面除该课程外，实验室还一般要承担其他课程的授课任务。另一方面难以保证1人对多台主机的客观需求。虚拟机支持多种操作系统同时运行，可以实现不同操作系统之间的访问测试。不仅如此，虚拟机软件还可以对网络环境进行了虚拟，包括主机（host-only）模式、NAT模式、桥接模式等，可以根据需求配置来实现主机与主机、主机与虚拟机、虚拟机与虚拟机之间的网络通信。虚拟机的这些特性可以有效弥补教学条件受限的问题。

（二）网络服务学习

在网络服务搭建中，主要包含WWW、DHCP、DNS、FTP、VPN等服务。在教学过程中，服务搭建流程、参数设置改变，服务与服务之间的连贯性（如WWW服务往往与DNS服务紧密联系）是重点，而虚拟机软件可以有效的解决上述问题。

VMware软件的虚拟机快照功能和VirtualBox的生成备份功能，与主机备份还原功能相类似，可在数秒内恢复虚拟机状态，基于此可设置服务不同参数，实现对比学习。但两款软件稍有区别，前者恢复快照时，可以连同硬件参数（包括硬盘数量，网卡模式等参数）一同恢复至拍摄快照时的状态，而后者生成的备份，则只是将虚拟机的软件部分恢复，硬件参数与当前状态保持一致（如网卡模式），因此可能造成部分状态丢失。从这个意义上讲，VMware软件保持状态的能力要比VirtualBox软件强大。

（三）专用软件学习

在学习专用软件时，一方面需要掌握安装方法，可以在不同安装阶段拍摄快照，如需要SQL支持的软件，可以先安装成功数据库软件，拍摄快照后再安装相应软件，既可以满足反复安装的需求，又可以大大减少无关软件耗费时间。

对于软件安装复杂或者用户端不便于学习安装过程的，可以采取专业人士一次安装成功，依托虚拟机的迁移功能来实现多人操作配置需求。对于真实物理主机而言，每个虚拟机只是一个文件，因此可以方便的迁移到其他主机上使用。但两款软件稍有不同。VMware软件在迁移时，可采用完全克隆功能，只需将对应文件复制到对应主机上，所有快照已按逻辑顺序排列。而VirtualBox软件采取生成备份的功能，在迁移时只能将某个硬盘文件进行，需要将其挂载到某个虚拟机中才可使用。因此，后者只是复制某一个快照。依托虚拟机的迁移功能，只需在一个虚拟机中成功安装软件，就能保证多人可以操作该专业软件，且环境完全相同。

三、硬件教学中作用发挥

在软硬结合类课程教学中，虚拟机软件的优势是显而易见的。虚拟机本身可以实现软件教学，同时提供包括CPU内核、网卡、USB设备等硬件支持，因此可以提供有效的学习、训练和测试平台。但是在硬件教学中，虚拟机软件同样具有广阔应用前景。

硬件教学中，硬件设备往往出于保密等特殊要求，接口协议并不统一，导致教学中硬件设备数量与教学培訓数量矛盾突出，设备参数设置错误后无法及时排查造成课程进度受阻。虚拟机软件的硬件兼容和快照功能可以较好的解决上述矛盾：一方面虚拟机支持USB外设识别，可以依托接口转换器，将各类接口统一成USB接口，从而实现虚拟机与硬件设备的连通，另一方面虚拟机快照可以快速恢复相应参数状态，实现故障的顺利排除。

四、结束语

本文基于VMware和VirtualBox两种主流虚拟机软件，针对软件、硬件和软硬结合类三种教学，分别提出了不同使用策略来提升该类实践课程教学效果。

参考文献：

[1] 九天科技.非常实用 零基础学黑客攻防从新手到高手 图解视频版 第2版：中国铁道出版社，2016.07：第25页

[2] 唐彧，王渊.计算机实训教学构想及虚拟机技术的运用研究[J]：电脑知识与技术，2016：12（11）：132-133

作者简介：谭志浩（1992-），男，硕士，最近研究方向：信息化教学、操作系统应用、网络服务与管理。