龍科 廣東海洋大學寸金學院

探析虛擬機技術在高校計算機實驗教學中的應用

龍科 廣東海洋大學寸金學院

為了迎合時代發(fā)展的需要，促進我國教育實踐性的增強，我國的各大高校在日常的運行以及課程教學的過程中，都加強了對于計算機實驗教學的重視。在這樣的背景之下，為了促進實驗教學效率以及質量的提升，實現(xiàn)學生自身能力的提升以及發(fā)展，各大高校都加強了對于新的教學技術以及設備的運用。本文基于此，著重論述虛擬機技術在高校計算機實驗教學中的應用，并由此為我國高校計算機教學的發(fā)展提供借鑒。

虛擬機技術 高校計算機 實驗教學 技術應用

作為實踐性較強的學科，計算機課程教學活動在開展的過程中需要著重注意對于學生應用能力的培養(yǎng)以及鍛煉，并積極為其創(chuàng)造良好的實驗環(huán)境，確保其自身能力以及綜合素質的提升，能夠滿足社會崗位的需要。在這樣的背景之下，我國的各大高校在開展計算機課程時，都加強了對于微機器材以及實驗室的配備。但是伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，我國高校需要逐步引進符合時代發(fā)展要求的高新技術，諸如虛擬機技術。本文基于此，分析探討虛擬機技術的內涵，并就該技術在高校計算機實驗教學中的應用進行論述。

1 虛擬機概述

1.1 虛擬機內涵

作為一種特殊化的系統(tǒng)，虛擬機在運行的過程中能夠確保多個操作系統(tǒng)在物理處理器上同時運行，并為各系統(tǒng)的運行提供高效的硬件使用圈。

該系統(tǒng)在運行的過程中能夠從中央處理器芯片中將部分儲存空間預留給操作系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了操作系統(tǒng)與應用系統(tǒng)的安全運行，并確保每個系統(tǒng)的獨立性，防止某個程序的錯誤而導致的系統(tǒng)癱瘓。不同于真實的計算機，虛擬機在運行的過程中克服了真實計算機無法同時運行多個操作系統(tǒng)的局限性，實現(xiàn)了底層設備資源的定向交互。

1.2 虛擬機技術分類

1.2.1 虛擬硬件模式

作為早期的虛擬機模式，虛擬硬件模式屬于傳統(tǒng)的虛擬計算機模式圈。該模式在運行的過程中能夠將系統(tǒng)中的硬件設施劃分至虛擬化層，并確保每一個虛擬系統(tǒng)對于宿主機端的拷貝。

基于這樣的操作狀況，虛擬硬件模式在運行的時候即便出現(xiàn)了虛擬機系統(tǒng)崩潰的狀況，其也能保障了真實計算機的運作，從而實現(xiàn)了對于宿主計算機系統(tǒng)的保護，促進相關效益的取得。

1.2.2 虛擬操作系統(tǒng)模式

該模式在運行的過程中往往能夠促進基于主機系統(tǒng)的虛擬層的構建。該虛擬層在運行時往往能夠實現(xiàn)技術人員對于各類資源的共享。在這樣的背景之下，技術人員能夠構建起獨立性較強的虛擬機，并確保每個虛擬機在運行時具有最高的訪問權限。

在該模式之下，每個虛擬專用服務器上的管理以及運行參數(shù)都與主機保持一致，從而實現(xiàn)了服務器處理工作造成的能耗的降低。

1.2.3 Xen模式

作為近年來發(fā)展起來的虛擬機模式，Xen模式主要在虛擬硬件虛擬機基礎上發(fā)展、演變的，故而其在運行時具有多種虛擬硬件虛擬機的特點。不同于傳統(tǒng)的虛擬機模式，Xen模式在推行的過程中能夠實現(xiàn)對于宿主機操作系統(tǒng)的選擇性修改，促進系統(tǒng)運行效率以及質量的提升。

1.3 虛擬機技術的特點

虛擬機技術在運行的過程中往往具有多種優(yōu)點，故而受到高校教師的歡迎，并獲得了廣泛的運用。關于虛擬機技術的特點，筆者進行了相關總結，具體內容如下。

一方面，該技術在運行的過程中能夠實現(xiàn)多個操作系統(tǒng)的同時運行，從而實現(xiàn)了對于多個虛擬計算機的設置，并保障其獨立運行，提升了運行效率；另一方面虛擬技術的系統(tǒng)硬件具有一致性，進而規(guī)避了不兼容問題的出現(xiàn)，而這些標準化硬件的投入使用，能夠滿足系統(tǒng)的大部分指標要求，提升了用戶體驗感受。

不僅如此，虛擬機技術還具有較強的恢復性。該技術主要依托物理系統(tǒng)而進行建設，且為了防止突發(fā)狀況的出現(xiàn)，虛擬機在構造的過程中就加強了對于撤銷盤的設置，從而實現(xiàn)了對于虛擬機運行狀態(tài)的記錄，確保突發(fā)情況在發(fā)生時，其能夠迅速恢復到所保存的狀態(tài)。

2 虛擬實驗平臺的構建

在進行高校計算機虛擬實驗平臺構建的過程中，筆者以南京市某高校的計算機虛擬平臺構建為例機型論述。據(jù)悉該校的技術人員多加強了對VMware Workstation軟件的運用。關于虛擬實驗平臺構建的流程，筆者進行了相關總結，具體內容如下：

技術人員在高校計算機實驗室的物理機上進行VMware Workstation軟件的安裝，從而構建起以該軟件為核心的虛擬機安裝以及管理體系。隨后，技術人員再依據(jù)該軟件的安裝向導，對虛擬機操作系統(tǒng)的類型、內存等狀況進行合理的設置，從而促進多個虛擬機的安裝。

在進行操作系統(tǒng)以及應用安裝時，作業(yè)人員需要啟動虛擬機，并依據(jù)計算機專業(yè)的具體課程內容而對各類操作系統(tǒng)以及服務體系進行設計安裝，并確保虛擬機的程序與宿主機保持一致。為此規(guī)避系統(tǒng)故障而導致的數(shù)據(jù)信息遺失問題，技術人員還需要借助備份文件進行克隆虛擬機的構建。

在該實驗平臺設計的過程中，工作人員需要確保虛擬機具有快照功能，從而實現(xiàn)了對于虛擬機設備運行狀況的保存，并確保其在系統(tǒng)故障會快速恢復到過去的保存狀態(tài)。最后，工作人員還需要進行虛擬網(wǎng)絡的構建，在此作業(yè)時候需要借助VMware Workstation軟件將虛擬機與VMnetO-VMnet9中的一個虛擬交換機進行鏈接，從而建立起全封閉的網(wǎng)絡，確保虛擬機可通過宿主機進行網(wǎng)絡訪問。

3 虛擬機在計算機實驗中的應用

由于虛擬機技術在運行的過程中具有多種特點，故而作業(yè)人員在計算機實驗教學的過程中均加強了對于該技術的運用。對此筆者進行了下述的總結、分析。

3.1 基礎性實驗

在開展計算機基礎實驗教學的過程中，為了培養(yǎng)學生處理復雜計算機問題的能力，教師往往需要開展數(shù)據(jù)損壞、操作系統(tǒng)崩潰的實驗。在這樣的狀況下，為了規(guī)避物理機的損壞，教師往往加強了對于虛擬機的運用。

由于虛擬機在運行時僅代表物理主機上的一個文件，故而在相關破壞性試驗的過程中，其不對物理機造成任何破壞，進而確保在保護物理機的前提下，促進了學生相關能力的培養(yǎng)以及鍛煉，促進了最高效益的取得。

3.2 操作系統(tǒng)實驗

目前，用于計算機教學的計算機普遍缺乏光驅，且其硬盤都安裝了保護系統(tǒng)。在這樣的狀況下，教師無法促進操作系統(tǒng)安裝實驗的開展。但是伴隨著虛擬機技術的運用，學生能夠通過加載ISO鏡像文件的方式進行操作系統(tǒng)的安裝。在這樣的狀況下，學生能夠依據(jù)教師的演示而展開相關的操作，從而促進教學效果的顯著提升。

3.3 網(wǎng)絡類實驗

在網(wǎng)絡實驗中，教師可以借助虛擬機為學生創(chuàng)造局域網(wǎng)絡環(huán)境。在這樣的背景之下，學生能夠在虛擬的網(wǎng)絡系統(tǒng)中開展多種網(wǎng)絡實驗，諸如局域網(wǎng)組建，服務器配置、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)配置等實驗。

不僅如此，伴隨著虛擬機的廣泛運用，高校的公共實驗室就能夠促進各類網(wǎng)絡實驗的開展，并由此帶動學生網(wǎng)絡操作能力的顯著提升，并由此降低了各類人力、物力。

3.4 利用虛擬機進行實驗輔導和作業(yè)檢查

虛擬機技術在實驗教學中的運用，不僅能夠為學生營造各類科學的實驗環(huán)境，還能夠借助屏幕錄像軟件，將學生的操作內容記錄下來，并保存為視頻文件。隨后教師能夠以此為依據(jù)對學生的操作狀況進行了解，并對其錯誤進行及時的發(fā)現(xiàn)以及糾正。此外，教師還可以將教學示范操作進行錄像，制作成視頻課件，供學生進行參考學習。

3.5 計算機維護以及機房管理

虛擬實驗室的構建不僅能夠促進課程教學的順利開展，還能夠確保機房維護作業(yè)朝著簡單化、便捷化的方向發(fā)展。

伴隨著虛擬機的運用，學生能夠在破壞性實驗過程中規(guī)避計算機病毒的傳播以及影響，確保物理機的數(shù)據(jù)安全以及穩(wěn)定。此外，虛擬機技術還能處理部分維護工作，進而提高了計算機維護效率的提高，并降低了相關成本。

結束語：為了進一步促進我國高校計算機實驗教學活動的順利開展，我國的高校逐步加強了對于虛擬機技術的運用。本文基于此，分析探討了虛擬機概況（虛擬機內涵、虛擬機技術分類、虛擬機技術的特點），并就虛擬實驗平臺的構建以及虛擬機在計算機實驗中的應用進行了論述。筆者認為，隨著相關措施的落實到位，我國的虛擬機技術必將獲得了長足的發(fā)展，并由此促進我國高校計算機實驗教學活動的順利開展，提高教學效率以及質量，謀求更高的教學效益，促進學生自身能力的提升。

[1]朱燕.虛擬機技術在計算機網(wǎng)絡安全教學中的應用[J].電腦知識與技術(學術交流),2017,（11）:1434-1436

[2]肖媛娥,譚云蘭,王濤.虛擬機技術在計算機實驗教學中的應用[J].科技廣場,2013,（5）:160-162