試論虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

陳軍

【摘要】 計(jì)算機(jī)技術(shù)在當(dāng)下社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們?nèi)粘Ｉ钪兴嫉牡匚辉絹碓街匾?，?jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展來說，意義重大。但就目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展來看，可供研究和使用的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)資源缺乏，這對(duì)于掌握和發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)來說，十分不利。為此，旨在促進(jìn)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。這種虛擬技術(shù)主要是以軟件創(chuàng)建虛擬機(jī)，并且在虛擬機(jī)情況下進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。經(jīng)過大量實(shí)踐，虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有重要作用。本文以虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用為研究對(duì)象，主要探討了基于VMware Workstation軟件創(chuàng)建的虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 虛擬技術(shù) 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 應(yīng)用

前言：就當(dāng)下社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)來看，計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中扮演著越來越重要的角色。在這樣的時(shí)代背景環(huán)境下，我國大學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能的掌握卻較為落后，很難熟練的應(yīng)用。

二十一世紀(jì)，是信息化社會(huì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位，無法替代。因此，如何解決大學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能落后的問題，提升計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，在當(dāng)今社會(huì)就顯得尤為重要起來。虛擬技術(shù)是解決這一問題的重點(diǎn)，應(yīng)用虛擬技術(shù)能夠深層次發(fā)掘現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的潛力，滿足實(shí)驗(yàn)需求，對(duì)促進(jìn)大學(xué)生計(jì)算機(jī)技能實(shí)踐水平的提升，具有重要意義。

一、虛擬技術(shù)概述

虛擬技術(shù)主要是以虛擬機(jī)為主，來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡募夹g(shù)手段。虛擬機(jī)的創(chuàng)建，是通過虛擬層技術(shù)從而實(shí)現(xiàn)軟、硬件模擬，生成虛擬計(jì)算機(jī)。虛擬機(jī)對(duì)于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說具有重要意義，它擁有計(jì)算機(jī)的全部功能，可以真實(shí)地進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

虛擬機(jī)在進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，具有極大的仿真性，而且想要識(shí)別虛擬機(jī)與物理計(jì)算機(jī)之間的差別極為困難。就目前虛擬機(jī)發(fā)展來看，操作系統(tǒng)以及相關(guān)應(yīng)用軟件是無法識(shí)別物理計(jì)算機(jī)和虛擬機(jī)之間差別的，就使用者來說，虛擬機(jī)就是一臺(tái)真正的計(jì)算機(jī)。

虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用，可以更好地培養(yǎng)大學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能操作水平，對(duì)計(jì)算機(jī)的裝機(jī)、系統(tǒng)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)配置以及管理等簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)操作水平掌握來說，具有重要意義。

二、虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

虛擬技術(shù)是當(dāng)下計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用的主要教學(xué)技術(shù)手段，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展過程中，具有重要推動(dòng)作用[1]。虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：

2.1降低資源投入成本

虛擬技術(shù)不需要太大的場(chǎng)地就可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，有著很大的差別。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要建立教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，并且購置很多計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。虛擬技術(shù)則不需要這一點(diǎn)，極大地降低了資源投入成本，但其所起到的實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用，與真正計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)并無差別。

2.2靈活性較強(qiáng)

虛擬機(jī)在設(shè)計(jì)和使用上，只需要通過對(duì)硬件和軟件進(jìn)行系統(tǒng)化更新，就可以讓虛擬機(jī)與當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)保持一致性，具有很大靈活性。這種對(duì)軟、硬件的更新，可以不需要進(jìn)行實(shí)體機(jī)配置的兌換，就可以實(shí)現(xiàn)更新目的。

2.3安全性較高

虛擬機(jī)當(dāng)中，具有單獨(dú)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)資料等信息進(jìn)行保存，避免數(shù)據(jù)丟失為用戶造成不便。而且，虛擬機(jī)在進(jìn)行計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，即使其他系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備產(chǎn)生影響，避免數(shù)據(jù)丟失，具有很高的安全性。

三、虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，首先要?jiǎng)?chuàng)建虛擬機(jī)，這是虛擬技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的前提。針對(duì)于虛擬機(jī)的創(chuàng)建，需要在物理計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)上安裝虛擬機(jī)操控軟件，就目前虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用來看，主要以‘VMware workstation軟件為主。其次，對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行優(yōu)化與維護(hù)，使其更好服務(wù)于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。最后，則是將優(yōu)化好的虛擬機(jī)投入到計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中。

3.1虛擬機(jī)創(chuàng)建研究

虛擬機(jī)創(chuàng)建以VMware workstation軟件為主，在VMware窗口中，進(jìn)行虛擬機(jī)創(chuàng)建，其具體步驟如下：

（1）啟動(dòng)VMware workstation后，需要在打開的窗口中選擇創(chuàng)建類型，進(jìn)行程序安裝工作。一般來說，創(chuàng)建虛擬機(jī)主要采用Typical默認(rèn)方法，VMware會(huì)根據(jù)物理計(jì)算機(jī)的實(shí)際配置，進(jìn)行虛擬機(jī)硬件配置創(chuàng)建工作。而虛擬機(jī)創(chuàng)建過程中，又會(huì)根據(jù)用戶需求不同，通過對(duì)虛擬磁盤以及適配器進(jìn)行重新定義，從而實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)新功能。根據(jù)用戶自身需求對(duì)VMware創(chuàng)立完成后，接下來就需要對(duì)虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置；

（2）進(jìn)行操作系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，頁面會(huì)彈出“客戶機(jī)操作系統(tǒng)安裝”窗口，這個(gè)窗口中一共有三個(gè)選項(xiàng)，虛擬機(jī)創(chuàng)建時(shí)需要選擇“稍后安裝”選項(xiàng)。之所以選擇這個(gè)選項(xiàng)，是因?yàn)榭梢栽诤艽蟪潭壬媳苊饪蛻魴C(jī)系統(tǒng)的不完整性，有利于虛擬機(jī)使用；

（3）客戶機(jī)的默認(rèn)配置，需要在“客戶操作系統(tǒng)安裝”的窗口中進(jìn)行選擇，就虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)類型來看，可用于選擇的操作系統(tǒng)主要有“Windows”、“VMware”、“Linux”等，就操作系統(tǒng)選擇來看，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，選擇的系統(tǒng)要符合當(dāng)前使用虛擬機(jī)的版本；

（4）默認(rèn)配置以及操作系統(tǒng)選擇完畢后，下一步需要對(duì)創(chuàng)建的虛擬機(jī)進(jìn)行命名，這種虛擬機(jī)命名主要是為了日后操作時(shí)更加有利于識(shí)別；

（5）虛擬機(jī)命名之后，則需要生成虛擬機(jī)配置的保存路徑，用硬盤進(jìn)行相關(guān)配置保存，為之后虛擬機(jī)的使用提供方便。虛擬機(jī)的創(chuàng)建，為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)造了方便，新虛擬機(jī)生成之后，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，之后投入到計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。

3.2虛擬機(jī)的優(yōu)化及維護(hù)研究

虛擬機(jī)的建立，主要是以‘VMware workstation軟件為主，虛擬機(jī)的硬件設(shè)備，則是由VMware自動(dòng)生成[2]。虛擬機(jī)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要對(duì)相關(guān)配置進(jìn)行優(yōu)化，使之符合計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。在進(jìn)行虛擬機(jī)優(yōu)化及維護(hù)過程中，要遵循以下優(yōu)化及維護(hù)的方法：

（1）內(nèi)存：虛擬機(jī)的內(nèi)存與物理計(jì)算機(jī)內(nèi)存有著密切聯(lián)系，一般來說，虛擬機(jī)的內(nèi)存主要是根據(jù)物理計(jì)算機(jī)內(nèi)存大小進(jìn)行測(cè)算的。例如物理計(jì)算機(jī)的內(nèi)存值若是1024MB，那么虛擬機(jī)的推薦內(nèi)存則為512MB。在虛擬機(jī)內(nèi)存優(yōu)化時(shí)，其內(nèi)存設(shè)置在512MB左右浮動(dòng)，最大值不能超過1024MB，最小值不能低于128MB，其內(nèi)存設(shè)置應(yīng)該為32MB的倍數(shù)；

（2）處理器：在進(jìn)行處理器優(yōu)化時(shí)，虛擬機(jī)處理器的個(gè)數(shù)要與物理計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較，保證處理器個(gè)數(shù)少于物理計(jì)算機(jī)處理器個(gè)數(shù)；

（3）硬盤：硬盤大小對(duì)于虛擬機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，具有重要影響。硬盤容量決定了對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量，在虛擬機(jī)優(yōu)化過程中，要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)有用信息進(jìn)行保留，對(duì)無用信息進(jìn)行清除。這就需要在硬盤設(shè)計(jì)過程中，對(duì)硬盤內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。關(guān)于硬盤功能設(shè)置，主要通過‘Expand的功能，可以根據(jù)硬盤工作狀態(tài)，進(jìn)行‘持久模式和‘非持久模式選擇，其主要是針對(duì)硬盤數(shù)據(jù)問題進(jìn)行的一種優(yōu)化；

（4）網(wǎng)絡(luò)適配器：網(wǎng)絡(luò)適配器是虛擬機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的關(guān)鍵，它決定了虛擬機(jī)以何種方式實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。一般來說，虛擬機(jī)進(jìn)行上網(wǎng)，大都是通過網(wǎng)橋連接模式，利用網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。這種上網(wǎng)形勢(shì)下，虛擬機(jī)需要有著自己?jiǎn)为?dú)的IP地址。

除此之外，虛擬機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)‘NAT上網(wǎng)模式，但這種上網(wǎng)模式下，就需要對(duì)主機(jī)IP以及虛擬機(jī)IP進(jìn)行重新設(shè)置，虛擬機(jī)的單獨(dú)IP地址將會(huì)被取消。網(wǎng)絡(luò)適配器在虛擬機(jī)中的應(yīng)用，決定了虛擬機(jī)的上網(wǎng)方式，并且根據(jù)實(shí)際情況，可以實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)與物理計(jì)算機(jī)單獨(dú)上網(wǎng)，這對(duì)于虛擬機(jī)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)來說具有重要意義。以單獨(dú)上網(wǎng)的方式進(jìn)行攻擊性網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，除了可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹?，還可以避免對(duì)物理計(jì)算機(jī)造成損壞。

3.3虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用分析

本文研究的虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，主要從多操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)以及分級(jí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面進(jìn)行分析，關(guān)于這兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用，如下所示：

（1）多操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)：多操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，其主要包括計(jì)算機(jī)硬盤分區(qū)、操作系統(tǒng)安裝等教學(xué)內(nèi)容，該教學(xué)實(shí)驗(yàn)受到的限制條件較多，若是以物理計(jì)算機(jī)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，會(huì)造成極大的資源浪費(fèi)，并且對(duì)物理計(jì)算機(jī)軟硬件的損壞較大，因此，針對(duì)于這一教學(xué)實(shí)驗(yàn)，最為有效的辦法則是采用虛擬機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)[3]。虛擬機(jī)與物理計(jì)算機(jī)的特性一致，以虛擬機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)多操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作。關(guān)于虛擬機(jī)的多操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)，可以以任意一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)為主，安裝‘VMware workstation軟件，進(jìn)行虛擬機(jī)構(gòu)建，之后進(jìn)行虛擬機(jī)優(yōu)化，使之符合計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。在虛擬機(jī)構(gòu)建完成之后，學(xué)生可以根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，在虛擬機(jī)進(jìn)行實(shí)踐操作，就多操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)的要求，按步驟進(jìn)行實(shí)際操作；

（2）分級(jí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)：分級(jí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)是利用虛擬機(jī)與物理計(jì)算機(jī)的聯(lián)合，構(gòu)建對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)局域網(wǎng)的構(gòu)建。分級(jí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，在很大程度上提升了學(xué)生們學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的信心，并且增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力。分級(jí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，主要是基于虛擬機(jī)和物理計(jì)算機(jī)的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。而分級(jí)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐操作，進(jìn)一步增強(qiáng)了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的難度，可以考驗(yàn)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)際操作能力的掌握。

在進(jìn)行分級(jí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐操作時(shí)，學(xué)生們的操作主要在虛擬機(jī)上進(jìn)行操作，避免了對(duì)物理計(jì)算機(jī)軟、硬件的損壞。利用虛擬機(jī)進(jìn)行分級(jí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提升計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Υ蛳铝藞?jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生日后使用計(jì)算機(jī)技術(shù)方面，具有重要意義。

四、結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)虛擬技術(shù)以及虛擬機(jī)構(gòu)建、維護(hù)、優(yōu)化等方面的介紹和研究，為虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

虛擬技術(shù)對(duì)于當(dāng)下計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展來說意義重大，利用好虛擬技術(shù)服務(wù)于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以節(jié)約成本，提升學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)踐操作水平，對(duì)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)以及日后發(fā)展來說，具有積極意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]馮克鵬，馬小龍，孫向輝.虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2012（03）：92-94.

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[3]肖濤，傅瑜，何懷文.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)[M].程度：電子科技大學(xué)出版社，2008：88-102.