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【摘要】：本文針對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，提出一種基于虛擬機(jī)技術(shù)的解決方法，從一定程度上緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊張的問題，保證實(shí)驗(yàn)課的正常開出，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】：虛擬化技術(shù)；VMware；計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)

當(dāng)前，由于我國高校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，學(xué)生越來越多，而教學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入?yún)s遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上學(xué)生數(shù)量的增長，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能及時(shí)得到擴(kuò)充，無法滿足實(shí)踐教學(xué)的需要。如何利用有限的資源，完成實(shí)踐教學(xué)，并確保實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，成為各高校面臨的重要課題。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，如局域網(wǎng)的組建，網(wǎng)絡(luò)配置與管理，Telnet、FTP、IIS 等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置，遠(yuǎn)程訪問和路由的設(shè)置等，這類實(shí)驗(yàn)需要用到多臺(tái)計(jì)算機(jī)和多種設(shè)備，而現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件有限，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完課程后無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而在工作中無法解決實(shí)際問題。利用虛擬化技術(shù)，上述問題可以在一定程度上得到解決，從而保證實(shí)驗(yàn)課的正常開出，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

一、虛擬機(jī)技術(shù)的必要性

虛擬機(jī)（virtual machine，簡稱VM）是支持多操作系統(tǒng)并行運(yùn)行在單個(gè)物理服務(wù)器上的一種系統(tǒng)，能夠提供更加有效的底層硬件使用。在虛擬機(jī)中，中央處理器芯片從系統(tǒng)其他部分劃分出一段存儲(chǔ)區(qū)域，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn)行在“保護(hù)模式”環(huán)境下。虛擬機(jī)具有四種體系結(jié)構(gòu)。第一種為“一對(duì)一映射”。 其中以IBM虛擬機(jī)最為典型。第二種由機(jī)器虛擬指令映射構(gòu)成，其中以Java虛擬機(jī)最為典型。Unix虛擬機(jī)模型和OSI 虛擬機(jī)模型可以直接映射部分指令，而其他的可以直接調(diào)用操作系統(tǒng)功能。

在真實(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)組成中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制硬件資源，負(fù)責(zé)將系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)化成特定設(shè)備控制語言。在假設(shè)設(shè)備所有權(quán)獨(dú)立的情況下形成驅(qū)動(dòng)，這就使得單個(gè)計(jì)算機(jī)上不能并發(fā)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。虛擬機(jī)則包含了克服該局限性的技術(shù)。虛擬化過程引入了低層設(shè)備資源重定向交互作用，而不會(huì)影響高層應(yīng)用層。通過虛擬機(jī)，客戶可以在單個(gè)計(jì)算機(jī)上并發(fā)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。

VMware Workstation 是 VMware 公司出品的一款虛擬機(jī)軟件。利用它可以在一臺(tái)電腦上模擬出若干臺(tái)機(jī)器。這臺(tái)虛擬機(jī)與真正的物理主機(jī)沒有太大的區(qū)別，都需要分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，就像一臺(tái)真正的計(jì)算機(jī)一樣，提供這個(gè)應(yīng)用程序的“窗口”就是虛擬機(jī)的顯示器。

VMware 虛擬機(jī)的最大特點(diǎn)是不需要重新開機(jī)就能在一臺(tái)電腦上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)。這跟在同一臺(tái)PC機(jī)上安裝多操作系統(tǒng)是不同的。在PC機(jī)上安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，但在任一時(shí)刻，只能運(yùn)行其中的一個(gè)系統(tǒng)，如果想切換到其他系統(tǒng)，必須重新啟動(dòng)機(jī)器。而在虛擬機(jī)環(huán)境下，多個(gè)操作系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行，人們可以像對(duì)待標(biāo)準(zhǔn)的Windows 應(yīng)用程序那樣在多個(gè)操作系統(tǒng)之間來回切換，而不需要重新啟動(dòng)機(jī)器。

二、VMware 在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

1、操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

利用虛擬機(jī)可以在一臺(tái)電腦上將硬盤和內(nèi)存的一部分拿出來虛擬出若干臺(tái)機(jī)器，每臺(tái)機(jī)器可以運(yùn)行單獨(dú)的操作系統(tǒng)而互不干擾，這些“新”機(jī)器各自擁有自己獨(dú)立的 CMOS、硬盤和操作系統(tǒng)，可以像使用普通機(jī)器一樣對(duì)它們進(jìn)行分區(qū)、格式化、安裝系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等操作。利用 Windows 系統(tǒng)下的虛擬機(jī)軟件來使用 Unix、Linux 等操作系統(tǒng)，可以方便地進(jìn)行各個(gè)操作系統(tǒng)的切換，同時(shí)虛擬機(jī)又可以完全實(shí)現(xiàn) Unix、Linux 操作系統(tǒng)的功能。

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)要用到較多的設(shè)備，可能要用到多臺(tái)計(jì)算機(jī)，這不僅造成實(shí)驗(yàn)設(shè)備的緊張，也占用較大場地，此種情況下，采用虛擬環(huán)境也是很有意義的。對(duì)于一個(gè) 40人的基本教學(xué)班，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的50臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，基本是兩個(gè)學(xué)生一組做實(shí)訓(xùn)，復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)還必須3人以上，學(xué)生缺乏足夠的動(dòng)手機(jī)會(huì)和全局的掌控能力。使用了虛擬機(jī)技術(shù)，一個(gè)高性能的普通機(jī)房就能讓學(xué)生人手一臺(tái)單機(jī)完成大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，大大提高了設(shè)備的利用率，并保證了學(xué)生實(shí)訓(xùn)的時(shí)間和機(jī)會(huì)。

學(xué)生通過實(shí)際的操作過程，掌握各種工具的具體使用方法。從各種攻擊工具具體對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的危害結(jié)果，以及 采取的相關(guān)防范措施中，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，起到良好的教學(xué)效果。

結(jié)束語：

虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，給計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)提供了一種有效的輔助工具，它充分挖掘了現(xiàn)有設(shè)備的潛力，提高了現(xiàn)有系統(tǒng)的利用率，而且在不額外添加硬件設(shè)備的條件下，可以增加學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐技能。因此，在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中推廣虛擬機(jī)技術(shù)具有非常積極的教學(xué)意義。

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