浅谈虚拟机在教学实验中的应用

摘　要：学生在机房做实验已经成了教学的一个重要环节，无论是计算机专业还是非计算机专业的学生，计算机已经成了必不可少的一个教学设备。可以这么说，在高校的所有实验室中，机房的利用率是最高的。由于现在机房需要多种操作系统与多种应用环境，传统的方法已经不能满足上机的要求，需要用新的技术手段来解决。而虚拟机可以使学生在普通机房中进行大部分的实验，从而以较少的投入获得较大的教学效果。

关键词：虚拟机；VMware PlayerVMware；Workstation
1.高校机房现状与主要问题
　　对于计算机专业的学校、系来说，机房的建设、管理，在整个实验系统中占有重要的比例。因为计算机专业课程众多，所以对于机房来说，需要安装的软件、系统也非常多，这就给机房的管理与维护带来了一定的难度。
　　例如，某高校机房，承担计算机网络技术专业、计算机科学与技术专业、计算机信息管理专业、计算机软件技术等专业的上机任务，需要在机房安装Windows XP、Windows 2003、Linux等操作系统，还需要安装VB、VC、VF、Adobe Photoshop、CAD等软件，还需要在Linux、Windows 2003下配置网络环境，这需要机房安装多种系统与多种软件，对于网络专业的课程，需要让学生自己配置环境。另外，在许多时候，任课老师会临时安装某个软件。
　　如果只是一台计算机，可以很容易解决，但对于学校机房尤其是高校机房来说，安装软件、配置系统就会出现以下一些比较复杂的问题了：
（1）机器众多、时间有限
　　每个机房至少有50台计算机，而安装一个软件，最快也需要2～3分钟，有的软件需要半小时甚至更长的时间。这样，50台计算机全部安装一个软件，需要的时间是比较长的。但学校机房，基本上每个工作时间都会有上机安排，不允许为了安装一个软件耽误这么长时间。
（2）系统恢复困难
　　由于学生要做实验，学生实验的过程中，可能是一些有“损伤性”的，例如安装系统、配置网络环境，可能学生实验后，当前系统就不能使用了。而对于一些网络的环境，学生配置错误后，基本上不能恢复到正常的状态，这就影响别的学生使用。
（3）多系统、多环境安装配置困难
　　机房需要多种系统，并且，随着新系统的不断发布，需要的系统数量在增加。例如，现在发布的Windows 7、Windows Server 2008 R2，Linux的新版本等，都会增加管理与维护的难度。
（4）管理与易用性的矛盾
　　如果管理严格，学生上机时的操作受到限制，这样，学生会学不到东西，而如果放开管理，那么学生上一次机，所有的系统则需要恢复，这样对管理造成极大的负担，同时会影响下节上机课。
（5）学生随意安装软件对机房管理的影响
　　学生上机时会从网上下载各种不允许安装的软件或其他文件，例如QQ聊天、视频、电影等，这即影响了学生的学习，又给管理带来负担。
（6）多种软件版本兼容问题
　　有的时候，同一个软件（或产品），不同的课程需要不同的版本。例如，有的需要Office 2003，有需要Office XP或Office 2007，对于开发工具来说，有的需要VC6，有的需要VS 2008或VS2010，而在一般的情况下，同一个产品的不同版本不能“共存”。
2.传统解决方案
　　为了减轻机房管理人员的维护难度，同时也来了管理好机房，一般的机房用的计算机，都安装“还原卡”，通过还原卡多系统启动与网络克隆功能，维护机房。使用还原卡对于普通的机房来说，是非常方便的，只要在建设机房的初期安装好系统，以后当网络中的一台计算机不能使用时，使用任何一台“能用”的计算机，通过网络传送功能，将能用的计算机系统传送到不能用的计算机上，这样达到了不需要重新安装系统、软件的目的。但这些并不适合专业机房，原因如下：
（1）对某些系统的支持不好
　　众多的还原卡不支持Windows Server 2003操作系统，也不支持Linux操作系统，以及64位的Windows 2003、Vista、2008等操作系统。虽然还原卡提供了“完全备份”功能以支持这些操作系统，但这样会占用太多的硬盘空间，而且系统还原的速度很慢，不能满足教学的需求。
（2）更新软件需要占用大量的时间
　　专业的机房，软件安装与更新的频繁太高，例如，有可能一周就要重新或者添加一个新的软件，而每安装一个软件，都需要完全传送当前的整个系统分区，长此以往，对硬盘有一定的损伤，减少了硬盘的使用寿命。
3.虚拟化解决方案
　　根据高校专业机房的特点，又经过实际实践，决定使用VMware Workstation与VMware Player虚拟机技术，解决专业机房系统软件频繁安装，以及由此带来的管理问题。
3.1本方案的技术要点
　　（1）使用“还原卡”功能，划分出一个50GB左右的Windows XP分区，在该分区安装Windows XP Professional、还原卡程序、VMware Workstation 7.1虚拟机软件，安装Office 2003及其他一些“小”的软件，例如IE7（或IE8）、WinRAR、输入法等。
　　（2）使用VMware Workstation，创建并安装Windows Server 2003与Windows XP“基础”虚拟机各一台，然后在Windows Server 2003虚拟机基础上（安装好Windows Server 2003、打好补丁、不安装任何软件、安装VMware Tools），创建“克隆链接”的多台虚拟机，例如名为VC、SQL2000、MySQL、Oracle，在这些虚拟机中，分别安装相应的系统。例如在VC的虚拟机中，安装VC、VB、VF等程序；在SQL2000虚拟机中，安装SQL Server 2000；在MySQL中安装JAVA、MySQL、Apache、JAVA等；在Oracle虚拟机中，安装Oracle数据库。在Windows XP虚拟机的基础上“克隆”出PS的虚拟机，在PS的虚拟机中安装Photoshop等软件。
　　（3）根据需要创建其他的虚拟机，例如Windows Server 2008、Linux等虚拟机，创建之后在虚拟机中安装相应的操作系统、应用软件与VMware Tools。
3.2本方案的配置要求
　　本解决方案定位于高校高端机房，需要至少1GB内存（推荐3GB以上）、40GB可用硬盘空间。对于“计算机专业”的机房，至少需要Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008、Linux操作系统，以及Office 2003、VC、VB、VS2005、SQL Server、Oracle、AutoCAD等软件，根据需要，划分为以下的虚拟机：
　　（1）Red Hat Linux：安装Red Hat Linux 9，在进行“基础”安装后，创建二个“克隆链接”的虚拟机，并分别配置为以“文本”方式启动、以“图形”方式启动。
　 　（2）RHES：安装Red Hat Enterprise 5，安装完成后，创建二个“克隆链接”的虚拟机，并分别配置为以“文本”方式启动、以“图形”方式启动。
　　（3）XP：基础虚拟机，安装Windows XP Professional With SP2操作系统，并安装IE7.0，更新补丁至最新。
　　（4）WS2003：基础虚拟机，安装Windows Server 2003 R2操作系统，以及IE7.0浏览器，并更新补丁至最新。
　　（5）VC：在XP虚拟机的基础上“克隆”而来，安装VC6英文版、VB6中文版、VF6中文版、Office 2003、ROSE等软件。
　　（6）PS：在XP虚拟机的基础上“克隆”而来，安装Photoshop、Protel 97、AutoCAD 2005等软件。
　　（7）SQL 2000：在WS2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装SQL Server 2000 SP4与IIS。
　　（8）SQL 2005：在WS2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装IIS、Tomcat、SQL Server 2005、Java、Apache，并进行配置。
　　（9）Oracle：在WS2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装IIS、Oracle数据库、Tomcat、Java、Apache并进行配置。
　　（10）Windows 7：安装Windows 7企业版或专业版。
　　（11）Windows 2008：安装Windows Server 2008企业版。
小结
　　综上所述，借助虚拟机技术可以很好的改善教学质量，节约时间，节约教学资源，同学们在使用过程中提高了动手能力，开拓了视野，也提高了兴趣性，由于是在虚拟机上进行，学生可以反复的思考和重做，减轻了老师负担。除此以外可以在不破坏主机运行环境的情况下，借助虚拟机程序，在特殊环境下进行软件的安装与卸载等。同时虚拟机是服务器领域的一种主流技术，值得在中高校的中大力提倡。
参考文献：
.金融电子化,2008,(11).