虚拟机在Linux网络操作系统教学中的问题和策略应

1 虚拟机介绍
　　虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。虚拟机软件的作用就是使用户可以在一台物理机上模拟出一台或多台虚拟系统（Windows、Dos、Linux等），这些虚拟系统就像真正的计算机那样进行工作，而且用户可以在虚拟机中实现各种应用，例如：安装应用程序、磁盘分区、磁盘格式化、服务器配置与管理等。而所有这些操作对真实的计算机没有任何影响，这意味着用户不用担心在管理系统或尝试多操作系统运行时导致系统崩溃等问题的发生。
　　目前流行的虚拟机软件有VMware、VirtualBox、VirtualPC等。它们都能够在Windows系统上虚拟出多个计算机，用于安装多个操作系统。VMware是一个知名的虚拟机软件，通过它用户可以在一台计算机上同时运行2个或多个操作系统，真正实现了多个操作系统“同时”运行。即多个操作系统在主系统平台上，就像标准的Windows应用程序那样可以运行切换。而且对每个操作系统都可以进行虚拟分区、配置而不影响真实硬盘的数据，甚至可以通过网卡将几台虚拟机连接成为一个局域网，及其方便。因此，比较适合用户学习和测试使用。如图1所示。
　　2 Linux课程教学及面临的问题
　　Linux课程旨在把课堂教的、实训学的和企业做的融为一体，把课程内容、工作过程和岗位能力融为一体，以学习组建Linux系统网络环境，能掌握Linux网络操作系统系统的基本管理与应用、服务器的配置与应用为教学目标。充分强调学生的动手实践能力，分析解决问题的能力和创新能力的培养。然而这些在传统的Linux教学中并不容易实现。原因如下：（1）Linux系统机房是由学院机房管理员进行统一安装，为了避免学生机器感染病毒，或者因为学生的误操作对系统造成损害，学院通过安装硬盘保护卡来实现对计算机系统的保护，并且也未安装光驱。所以学生无法完成Linux系统的安装实验，学生也无法完成系统管理实验。（2）Linux系统机房一旦安装好，无法让学生完成磁盘管理等实验。比如：基本磁盘管理实验，如果让学生对硬盘进行分区和格式化，就会破坏原来的系统，删除原有的数据，从而影响学院教学工作的正常运行。动态磁盘管理实验，又会因为学生机的硬盘通常只有一个，无法完成企业级磁盘阵列的实验。（3）学生机每次只能打开一个操作系统，在进行网络服务器的配置时，学生没有比较好的网络环境，无法当场与windows客户端系统之间进行很好的网络通信等。无法同时运行2台以上的Linux服务器以及客户终端，学生的实验效果无法及时得到验证，所以无法模拟企业真实的网络运行环境。以上问题即影响到教师的教学演示，也影响到学生的实验操作效果，对于学生更好的掌握企业级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。
　　3 虚拟机VMware在Linux课程教学中的应用
　　采用最新的VMware虚拟化技术，学院建成了高度仿真企业项目实施环境的虚拟网络实训环境。每台学生计算机均可同时模拟2台以上的服务器以及客户终端，逼真模拟了企业真实的网络运行环境。Linux操作系统教学可以让学生完成“Linux网络操作系统的安装与配置、Linux基本管理、文件系统管理、配置和管理磁盘、备份与还原数据、DHCP服务、DNS服务、Web管理、FTP管理、邮件管理、网络安全管理、防火墙的配置与管理”等12个项目的实验。举例如下：
　　3.1 虚拟机系统的安装（以RedHatEnterprise5为例）。将RedHatEnterprise5的光盘制作成为光盘镜像，学生机在安装系统的过程中可以不需要安装光盘。启动虚拟机，点击“新建虚拟机”，选择“RedHatEnterprise5”，选择合适的虚拟处理器、内存分配、虚拟硬盘等，注意选择使用光盘镜像来安装Linux。点击“编辑虚拟机设置”，在“硬件”标签页中点击“CD-ROM1（IDE1：0）”，勾选右侧的“使用ISO映象”，点击“浏览”选择ISO文件后确定，此时的光盘镜像即可替代光驱的作用。然后可以安装虚拟机Linux。安装好的系统即以一个文件的形式存放在物理机Windows系统中。
　　3.2 虚拟机系统的快照功能。将RedHatEnterprise5的很多实验，比如基本磁盘管理、动态磁盘管理、系统的密码恢复、系统引导程序的回复等很多实验，对系统具有很大的危险性，学生的误操作可能会带来系统的崩溃，快照和回复可以对系统因为操作失误进行恢复和还原。当虚拟机系统处于关闭或暂停时能进行快照功能。该功能将将保留快照时刻的虚拟机的当前状态，而不会客户操作系统的运行。如果学生因为操作失误，想恢复到快照时刻的状态，可以启动还原快照，从而还原系统到初始的状态。
　　3.3 文件管理、磁盘管理和网络管理实验。虚拟机的优点还在于可以虚拟设备，在动态磁盘的管理实验中，学生机需要多个磁盘，完成RAID0、RAID1、RAID5实验。此时我们可以使用系统的虚拟设备功能。在关闭系统的情况下，为系统添加多个虚拟磁盘，完成磁盘阵列的实验，不会对系统原有的数据造成任何的损害。也可以完成虚拟磁盘的格式化和权限管理的实验，避免了对物理机系统的影响。在Linux路由器及Linux代理上网实验中，学生机需要多个网卡，在关闭系统的情况下，为系统添加多个虚拟网卡，充当不同网络的网关，为每一块网卡配置相应的IP地址，从而构建一个小型的网络，一台学生机即可完成一个计算机网络的实验。
　　3.4 服务器实验。DHCP服务、DNS服务等实验需要多个角色，每一台服务器配置完成后均需要客户机来验证实验完成的情况。使用VMware每台学生机均可同时模拟Linux服务器以及客户终端，每一个网络服务器的完成情况均可以完成自我测试。例如：DHCP中继代理实验，需要三个虚拟机系统：LINUX服务器、dhcprelay中继代理服务器、Windows客户机。我们为DHCP中继代理服务器虚拟两块，网卡分别为：eth0、eth1，DHCP服务器的网卡连接eth0网络，Windows客户机的网卡连接eth1网络。通过为服务器配置DHCP超级作用域，为中继代理服务器配置dhcprelay，最后测试出Windows客户机跨网段获得了IP地址，从而验证了该实验。
　　4 总结
　　现代化职业 教育应该注重提高学生的能力，尤其是面向实际工作岗位的能力。基于虚拟机的Linux网路操作系统的教学注意根据高职学生特点，和企业的实际情况挂钩，模拟了企业的真实环境。既培养学生完成了教学实验，也借助虚拟系统克服了传统实验的很多弊端，本课程的教学探索对我校其它专业课程的教学也有很好的指导意义。
　　参考文献：
　　[1]涂巧霞.RedHatLinux系统及网络管理基础与实践教程[M].北京：电子工业出版社，2008.
　　.北京：中国电力教育，2011.
　　.北京：计算机与网络，2011.
　　作者简介：高源（1980-），男，湖北武汉人，讲师，研究方向：计算机网络工程与智能楼宇技术，数据存储与数据挖掘技术，云计算与物联网技术。