虚拟机软件VMware在Linux操作系统课程教学中的应用

[作者简介]2006-07-09[作者简介]谭春茂（1977－），男，硕士，上海农林职业技术学院应用系助教，从事计算机网络技术方面教学和研究工作。虚拟机VMware在Linux操作系统课程教学中的应用摘要：采用虚拟机来进行计算机辅助教学，是近年来在计算机教学领域被广泛应用的一种教学辅助方法，也是各计算机教学工作者比较热衷探讨的一个应用课题。本文介绍了虚拟机技术及软件，重点介绍了利用VMware虚拟机软件进行Linux操作系统教学的具体应用。关键词：虚拟机；Vmware；Linux操作系统1引言在计算机教学中，加强学生实践技能的培养是最受重视的问题，目前在计算机教学过程中基本上都采用多媒体课件教学以及结合教师演示来进行，教师配合课件及当场的操作演示，让学生可以更好学习和掌握实践技能，然而，在教学中也遇到一些问题，尤其是操作系统课程的教学中，主要原因如下：1）学校的机房通常都由机房管理员进行统一安装，通常都通过硬盘保护卡来实现对计算机系统的保护，所以机房的计算机一般是不允许学生动手来安装操作系统，更不准对系统和硬盘进行更改设置操作。2）即使学生自己有计算机，配置也比较高，但也很少有学生在自己的计算机上进行频繁分区，格式化，安装操作系统等操作。如果经常对计算机硬盘进行分区和格式化，也会影响到计算机的硬盘使用是。如果想在系统里面进行一些操作系统有关的“危险”性操作，在学生自己的计算机上操作很可能就会破坏原来的系统，甚至数据。3）学生在只有一台计算机的情况下，通常做网络实验就无法进行，至多也就是做一些上网实验。比如：在Linux操作系统的教学中，系统安装由于各种实验条件的限制使用得学生无法去进行，在对系统作各种操作时，可能还会由于学生的误操作引起系统无法启动的问题，在对grub引导管理器进行修复这些实验时，对于初学Linux而言通常都是比较“危险”的操作，在进行网络服务器的设置时，学生没有比较好的网络环境，无法当场与windows系统之间进行很好的网络通信等。以上的这些问题不仅仅影响到教师的教学演示，同时也影响到学生的实验操作效果，对于学生更好的掌握Linux操作系统的技能造成了一定的难度。近几年来，随着虚拟机技术的出现，这个问题得到了很好的解决。从而使用教学质量也有明显的提高。2虚拟机技术及软件介绍所谓虚拟机就是由虚拟机软件模拟出来的计算机，或称为逻辑上的计算机（GuestOS）。每个虚拟机都具有模拟出来的同物理计算机相同的运行环境，包括硬件层，驱动接口，操作系统及应用层，都建立在PC机的应用环境下，属于用户级的软件。同时利用虚拟机软件2可以在一台物理计算机上模拟出来多个逻辑上的计算机，运行多个操作系统，还可以将这些计算机相互连接起来形成网络，虚拟计算机能同时运行的数量多少由计算机本身配置决定。而且在虚拟机的环境下，用户可以在同时运行的多台虚拟机中来回切换，而无需重新启动系统。目前，应用广泛的虚拟机软件主要有VMware公司的VMwareworkstation及connectix公司设计的VirtualPC，这两个虚拟机软件应用功能基本相同，它们有如下特点：（1）不需要对物理硬盘进行分区或重新开机就能够在一台PC机上安装使用多种操作系统。（2）完全隔离并且保护不同操作系统的操作环境及所有安装在不同操作系统上面的各种应用软件和资料，并且硬盘还原功能。（3）不同的操作系统之间能够进行互动操作，包括网络、周边设备，文件共享等。（4）能够设定并且随时修改操作系统的操作环境，如：内存、硬盘、其它外设等。（5）二者所安装的系统都是可以移动的，即可能通过移动设备虚拟机安装的文件拷贝的方式在其它的装有对应的虚拟机软件的计算机上使用。3VMware在Linux操作系统教学中的应用在Linux操作系统的教学中要涉及到系统安装，系统各种设置及网络服务等操作，其中有几个比较危险的实验操作在真正的物理计算机上来实现有一定的难度和不现实性，如：系统安装，硬盘配额，文件系统的创建与使用，grub的修改与安装实验，系统启动模式设置和网络服务等，这些操作会改变甚至破坏计算机系统，使计算机无法正常工作，则学生在做相关实验时更具有这种特点，因为Linux操作系统的入门学习难度比windows系统的入门学习难度要大一些，通常情况下，Linux操作系统都是在文本模式下进行教学，因为Linux的服务器在实际应用中，基本上都是远程维护，远程维护就只能使用文本操作方式，同时文本运行方式比图形方式运行效率方面而言要好一些。这样对于初学学生而言，在这种环境下做实验，更容易造成对计算机系统的破坏。这都严重影响到教学效果，采用虚拟机技术后，这些问题已经得到很好解决，同时也提高了教学质量和学生的学习效果。通过前面的分析和一些资料显示，Linux在VMware下的运行效果要比较VirtualPC略佳，并且VMware支持的Linux版本比VirtualPC多。所以在Linux操作系统的教学中选用VMware较好。虚拟机教学过程（下面是以RedHatLinux9.0为例）：（1）在宿主计算机（HostOS）上安装VMware软件（目前的最新版是5.5），一般而言的配置主要要求内存稍大一些即可，最好在256M以上。（2）启动VMware，创建虚拟机，在创建虚拟时要注意选择Linux的版本，在VMware中对Linux的版本分得比较仔细，这里尤其要注意选择，否则会造成无法安装系统或无法启动系统的情况。（3）系统安装3在Linux操作系统的学习过程上，通常情况下，第一件要做的事就是安装操作系统，在虚拟机环境下，可以完全通过系统的镜像文件来进行安装，这样的安装方式带来极大的方便，镜像文件安装可以省掉大量的光盘，也可以不要求机房的计算机上安装有真正的物理光驱就可以进行，这同真正的物理计算机相比，在练习操作系统安装上使用VMware带来极大的方便。（4）快照和回复功能在Linux操作系统教学中的使用VMware的一个非常有用的新功能就是快照和回复。可以在任意时刻为虚拟机进行快照，然后在任意时刻回复到虚拟机任何一个快照的状态。在虚拟机启动关闭或暂停时都可以进行快照。快照将保存进行快照时刻的虚拟机的所有状态，包括虚拟硬盘上的所有数据状态及是否处于虚拟机启动，关闭和暂停状态。如果虚拟机的操作系统正在运行，对它进行快照并不会影响客户操作系统的运行。如果在进行一系列的操作后，想回复到快照时刻的状态，那么只需要还原快照，这样从进行快照到回复快照之间的所有对虚拟机的操作的任何变化都会撤消。在Linux操作系统的系统设置及修改实验时，涉及到实验比较多，比如用户管理，磁盘管理，文件系统创建，磁盘配额，引导管理器Grub的修复及设置等诸多实验，其中有几个对系统而言具有相当的“危险”性，这对于宿主计算机而言，即虚拟机上的操作系统完全损坏，也不会造成什么危害，但是这会对实验带来很大的麻烦，在VMware中能利用上面所述的快照和回复功能能很好的解决这一问题。这样，当学生在操作过程中因不当操作而造成对系统破坏时，就可以利用保存的快照来对系统恢复，这一点对于初学用户而言非常有用，同真正的物理计算机上操作如果出现这种情况比较，这种虚拟机的方式显然要好很多。（5）网络服务器的配置，网络环境的构建众所周知，Linux的功能主要就是网络功能，也就是做网络服务器，服务器的配置往往需要有一个网络环境，也就是最好Linux做服务器，一个windows系统做客户端来测试服务器的运行效果。如果在教室里当然有比较好的网络环境，但是同时就需要开两台计算机，一台Linux，另一台是windows，这样一来，就造成演示上的不方便，虽然Linux同宿主计算机之间有可以直接通信的，但是在windows下有一个记忆功能，在没有注销或者关闭系统前，上次访问信息会记住，这样会造成测试服务器有些时候没法进行，如samba服务器。利用VMware可以安装多个虚拟机的特点，就可以很好的实现，我们可以再装一个windows的虚拟机来形成一个网络环境。这时候只需要设置Linux和windows在同一个网段就可以形成一个网络满足我们做这样实验的要求，而不需要去启动多台计算机。4结语利用虚拟机VMware软件来辅助Linux教学，创建教学中的实验环境，使得教师演示和学生的实验操作都可以非常方便的进行，由于是通过软件来实现的一个逻辑上的计算机，这样对硬件上的操作对计算机并不造成损害，实现了传统的教学手段在Linux教学中某些无4法完成的操作，不但保证了教学质量，又节省经费。同时，在虚拟机上的操作时可以暂停，继续，甚至保存在某一个状态，可以很好的控制教学的进度和实验的每一个环节。同时可以得用VMware的捕获电影功能可以把教师的操作录制成电影，让学生可以据其需要而使用。本校开设的《Linux操作系统》课程利用虚拟进行教学已经一年有余，在这一年多的教学中，其效果是令人满意的。总之虚拟机VMware对于改进Linux操作系统教学和提高教学质量提供了一种新辅助教学的手段。参考文献[1]王春海．虚拟机配置与应用完全手册[M]．北京：人民邮电出版社，2003[2]Time创作室．虚拟机典型应用技巧[M]．北京：人民邮电出版社，2003[3]刘恩博．虚拟机应用软件VMware在计算机辅助教学中的应用[J]．兵团教育学报，2005（7）[4]，ZhangJinhua，ZhouYuchun(ShanghaiVocationalTechnicalCollegeofAgriculture&Forestry,Songjiang,Shanghai,201600)Abstract:Inrecentyears,itisbecomingmoreandmorewidelyusedadoptingvirtualmachinetechnologyinthecomputer-assistedTeaching.Itisalsoaresearchingfieldfortheteacherofteachingofcomputer.Thispaperintroducesvirtualmachinestechnologyandsoftware,andintroducesindetailtheapplicationofthevirtualmachinesoftwareVMwareintheTeachingofLinuxOS.Keywords:VirtualMachine，Vmware，LinuxOS