计算机实验室多系统实验考试环境构建.pdf

1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 第29卷第6期 2009年12月 惠州学院学报 自然科学版 JOURNAL OF HU IZHOU UN I VERSITY Vol1291No16 Dec12009 收稿日期 2009 08 12 作者简介 陈泽恩 1976 男 广东惠东人 实验师 研究方向为操作系统 网络信息处理 计算机实验室多系统实验考试环境构建 陈泽恩 惠州学院 教育技术中心 广东 惠州 516000 摘 要 由于计算机应用技术的快速普及 越来越多不同类型的专业实验和专业考试都已经无纸化 对于高校 公共计算机试验室多样性的要求日渐提高 然而要同时使各类的专业实验和无纸化考试的正常进行 多重操作系 统并存势在必行 但由于多个操作系统之间可以互相访问 这样对实验测试和无纸化考试都存在一定的影响 现提 出利用Linux下的Grub多重操作系统启动管理器实现多个操作系统同时并存但又不互相影响的方法 关键词 系统启动 多重操作系统启动管理器 Grub 中图分类号 TP393 文献标识码 A 文章编号 1671 5934 2009 06 0082 05 近年来 随着计算机应用技术在各行业的普及 学生迫切需要获得相应的证书来证明自身的能力 以寻找合 适的工作机会 因此目前在许多高校 计算机等级考试已经与大学英语四 六级一样成为学生必参加的考试之 一 由于报名参加考试的人数逐年增加 大部分高校作为考点主要都把考试地点安排在设备相对集中的公共计算 机实验室 然而普通高校中的公共计算机实验室在承担各种教学任务的同时还承担各种不同类型的上机考试 普片的做法都是多种操作系统并存 不过一般方式安装的多系统有很多不足 一是对硬盘的分区要求比较苛刻 其中第一个系统分区必须是主分区 多个系统都会在此分区保存一些系统文件 容易引起系统冲突 比如控制文 件Boot ini很容易丢失或被修改 从而导致系统无法正常启动 二是并存的多系统是相互可见的 不同分区文件的 误删除等都会造成其他系统无法正常启动 另外 如果其中一个系统被病毒感染 另外的系统也很难幸免 这样 对于一些重要的考试或实验测还是造成了一定的影响 比如说全国计算机等级考试 全省的计算机等级考试和英 语等级考试等 如何在确保不影响正常的各种教学任务的同时又能保证等级考试的正常进行 成为各高校的研 究课题 本文重点在于研究利用Linux下的Grub在安装多个操作系统的同时 实现多系统互不影响 1 操作系统引导分析 111 系统引导过程 对于在I BM兼容机上运行的操作系统而言其引导过程 基本上是依赖MBR Master Boot Record 主引导分 区 此分区位于硬盘0面0道1扇区 共512个字节 包含了一段主引导程序 占40H字节的四个分区表信息以 及末尾标志为55AA的两个字节 仅用来表明是正常的主引导分区 这一段程序没有内置到硬件或固化到系 统BI OS中 但是对于计算机而言 却是相当重要的一部分 系统启动时B I OS读入和启动都通过这个扇区 绝大 部分操作系统都遵循此分区表约定规范 下面简单描述操作系统引导过程的几个主要步骤 以从硬盘启动为例 1 开机 2 B I OS加电自检 POST PowerOn Self Test 内存地址为 0fff 0000 3 将硬盘第一个扇区 0 头0道1扇区 也就是Boot Sector 读入内存地址0000 7c00处 4 检查 WORD 0000 7dfe是否等于0 xaa55 若不等于则转去尝试其他介质 如果没有其他启动介质 则显 示 No ROM BASIC 然后死机 5 跳转到0000 7c00处执行MBR中的程序 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 第6期陈泽恩 计算机实验室多系统实验考试环境构建 6 MBR先将自己复制到0000 0600处 然后继续执行 7 在主分区表中搜索标志为活动的分区 如果发现没有活动分区或者不止一个活动分区 则停止 8 将活动分区的第一个扇区读入内存地址0000 7c00处 9 检查 WORD 0000 7dfe是否等于0 xaa55 若不等于则显示 Missing Operating System 然后停止或尝试 软盘启动 10 跳转到0000 7c00处继续执行特定系统的启动程序 11 启动系统 以上步骤中 2 3 4 5 步由B I OS的引导程序完成 如图1 6 7 8 9 10 步由MBR中的 引导程序完成 如图2 图1 B I OS的引导过程 图2 MBR的引导过程 112 多重操作系统启动管理器 系统启动管理器 是在计算机启动后运行的第一个程序 用来负责加载 传输控制到操作系统的内核 一旦把 内核挂载 系统引导的其它部份 比如系统的初始化及启动过程则完全由内核来控制完成 一般的多系统启动引 导管理器 如SmartBoot Manager BootStar PQBoot等 都是将标准主引导记录替换成自己的引导程序 在运行系统 启动程序之前让用户选择想要启动的分区 而某些系统自带的系统启动引导管理器 如NTLoader LI LO GRUB 等 则可以将自己的引导程序放在系统所在的分区的第一个扇区中 在X86架构的机器中 Linux BSD或其它 Unix类的操作系统中GRUB LI LO是大家最为常用 但对于多重系统引导管理器 你只能选择其一 不能两个同时 使用 由于GRUB几乎能引导所有X86架构的操作系统 并且功能强大 使用简单 本文将以GRUB对多个操作 系统启动进行管理从而来实现计算机实验室多系统试验考试环境构建 38 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 惠州学院学报 自然科学版 2009年第29卷 2 多系统引导过程的实现 211 实验环境 本文的实验环境 计算机为ACER 宏基 M461 CPU为Inel R Core Tm 2 Duo cpu E7300 2166GHz 2GB DDR2 的内存 80G SATA串口硬盘 根据实验室的日常实验需求和考试的要求 在硬盘上安装3各独立互不影响的操 作系统 分别是满足现有公共课教学任务的windows XP操作系统 满足网络专业课程的windows 2003操作系统 满足计算机等级考试和英语等级考试的windows XP操作系统 要求在登录到其中一个系统时 只能看到本系统 分区和一个独立的公共共享文件分区 其他两个系统分区均是隐藏的 也就是说该系统在取得引导权之前先隐 藏其他两个系统分区 并激活该启动系统分区 这样就可以避免了各个系统之间可以互相访问而带来的影响 从 而达到实验或考试的要求 212 多系统引导的实现 21211 先用Norton 诺顿 图形分区工具PartitionMagic将硬盘进行分区 由于本文的系统构建有3个操作系统 所以要求在硬盘上分3个主要活动分区 1个逻辑分区 如图3 图3 分区规划情况 主分区 1 安装windows XP系统 12G NTFS格式 用于日常各专 业实验教学 主分区 2 安装windows 2003系统 15G NTFS格式 用于网络实 验教学 主分区 3 安装windows XP系统 15G NTFS格式 用于安装特定 的考试系统和考试软件 逻辑分区 4 无操作系统 34G NTFS格式 用于日常公共部分的 文件保存 21212 分区结束后首先在主分区 1 安装windows XP系统 可以选择 全新安装或者GHOST版本安装 进入XP系统后安装GRUB for win2 dows的版本Grub4Dos111 如图4 图4 GRUB程序安装 进入安装界面后点击 磁盘 所对应的 刷新 按钮 然后选择系统所对应的硬盘 HD0 点击 分区列表 所 对应的 刷新 按钮 然后选择 整个磁盘 MBR 单击 安装 后 提示 The Mbr Bs has been successfully in2 stalled MBR BS已成功安装 表示GRUB系统启动引导管理器在MBR的安装完成 21213 重新启动系统后会进入系统启动引导管理器GRUB控制台 我们必须通过输入命令来启动主分区 1 的 windows XP系统 后为注释 无需输入 Unhide hd0 0 显示隐藏的主分区 1 Rootnoverify hd0 0 选择主分区 1 Makeactive 激活所选分区 48 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 第6期陈泽恩 计算机实验室多系统实验考试环境构建 Chainloader 1 加载启动文件 Boot 启动系统 21214 为了避免每次启动进入系统都要输入繁琐的命令 同时方便对各个系统启动时进行管理 我们进入启动 主分区 1 的windows xp系统后在根目录用记事本编辑Menu lst文件 如下所示 default timeout 10 启动1 W I NDOWS XP title 1 W I NDOWS XP unhide hd0 0 hide hd0 1 hide hd0 2 rootnoverify hd0 0 makeactive chainloader 1 启动2 W I N 2003 title 2 W I N 2003 unhide hd0 1 hide hd0 0 hide hd0 2 rootnoverify hd0 1 makeactive chainloader 1 启动3 W I NDOWS XP考试系统 title 3 W I NDOWS XP TEST SYSTEM unhide hd0 2 hide hd0 0 hide hd0 1 hide hd0 3 rootnoverify hd0 2 makeactive chainloader 1 21215 重新启动系统后出现Grub的选择菜单 如图5 图5 Grub选择菜单 剩余的两个操作系统可以使用GHOST版本的系统直接恢复到所选择的分区来安装 也可以用引导盘在所对 应的分区全新安装操作系统 各个操作系统安装完成后分别对其各类驱动 软件进行安装和设置 自此 一个可 58 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 惠州学院学报 自然科学版 2009年第29卷 以满足日常教学任务和特殊考试的计算机实验室多系统试验考试环境构建完成 参考文献 1 舒贞权 任伟利 微型计算机和原理 M 西安 西安交通大学出版社 1998 2 江永忠 L I LO的引导机理 PC进阶 M 重庆大学出版社 1999 3 方刚 计算机机房管理 M 北京 清华大学出版社 2001 4 张华桁 一种无操作系统依赖的多系统引导解决方案 J 计算机应用 2003 9 130 132 5 李晓秋 计算机维护原理及技术 M 北京 电子工业出版社 2005 6 刘颖 译 Eleen Frish Unix与Linux系统管理 M 北京 清华大学出版社 2006 150 161 7 DAN I LE P B 深入理解Linux内核 M 陈莉君 译 3版 北京 电力出版社 2007 9 800 318 责任编辑 吴跃新 The Construction ofM ulti System Experiment or Test Environment in Computer Laboratory CHEN Ze2en Educational Technique Center Huizhou Univertsity Huizhou 516000 Guangdong China Abstract Various professional experiments and examinations have been increasingly computerized because of the prompt popularity of computer technology which results in the high demand of the computer labs Therefore It is imperative forMultiboot System to work in har mony so that the experiments and examina