利用虚拟机技术构建计算机实践课教学实验平台-教育文档

1、利用虚拟机技术构建计算机实践课教学实验平台1 引言目前, 各高校在实验室建设方面都有很大投入 , 但是,由于学 生人数多、实验室教学任务重 , 另外, 部分实验需要移除计算机还 原卡等保护工具 , 导致实验室维护困难 , 所以在实际教学过程中 , 部分实验无法进行。 学生对实验的了解和掌握都是通过观看教师 的幻灯片或者观摩教师的实验过程 , 造成学生实际操作能力较差 严重影响了教学质量。 因此, 在已有设备的基础上 , 合理的设计实 验, 创建可行的实验环境就显得非常必要。虚拟机（Virtual Machine, 简称VM技术很好的解决这个问 题。虚拟机是指使用虚拟化技术在物理计算机上模拟出来

2、的相对 独立的逻辑计算机 , 该计算机完全由软件模拟创建 , 并实现物理 计算机的各项功能 , 它具备和物理计算机相似的属性。近年来 , 虚拟机技术受到了大家的广泛关注 , 在计算机教学和科研工作中 都有应用。通过安装虚拟机软件 , 原有的计算机硬件设备配置不 变, 创建虚拟计算机、 网络设备等 , 轻松构建虚拟的计算机网络实 验环境 。虚拟机技术最早是由IBM公司为实现其大型计算机系统的 安全共享而提出的，随后,这种技术被成功移植到 PC领域。典型 的虚拟机系统有IBM公司的基于IBM360/67的VM/370、VMware 公司的VMware系列以及Microsoft 公司的Virtual

3、 PC 系列。Microsoft 公司的 Virtual PC 系列功能强大 , 但其仅支持Microsoft系列操作系统。VMware不但操作方便,而且能够方便 的架构异构的操作环境 , 更能满足教学和实验的要求 , 所以 , 这里 我们选用VMware作为我们的虚拟机软件。2 实验平台的构建VMware目前的最新版本是VMware Workstation6.5（ 以下简 称VMware6.5）,VMware6.5对PC机的配置要求不高，目前的PC机 都能安装使用。为了保证虚拟机系统运行的流畅性,CPU最好采用双核，内存容量512MB及以上，可用硬盘空间一般为1GB以上。 如果需要构建多台虚

4、拟机并行的实验环境 , 内存容量的要求更 大o VMware6.5可运行的软件平台为 Windows系列和Linux系列。2.1 虚拟机的构建这里,我们以Windows XP专业版作为虚拟机运行平台，实验 用的计算机（以下称为宿主机）配置为:CPU为Pentium4 2.8GHz, 内存为512MB硬盘可用空间20GB安装并运行 VMware 6.5,打开菜单“ File f New f Virtual Machine”, 通过新建向导 , 可以新建一台虚拟计算机 （以下称为 客户机）,创建的客户机系统拥有独立的硬件配置，如BIOS、内 存、硬盘、软驱、显卡、网卡等。图 1 是一台已经建好的虚

5、拟机 的基本配置信息。在虚拟机的新建过程中 ,VMware6.5 需要用户选择将要在客 户机上安装的操作系统的类型 , 包括 Microsoft Windows、 Linux 、 Novell Netware 和 Sun Solaris 等 , 可根据教学和实验的需要 , 进行不同的选择 , 系统会根据宿主机的配置自动给出相应的客户 机最优配置。客户机建立完毕后 , 用户可通过菜单“VMSetting ” ,打开设置对话框，进行客户机参数的修改，例 如: 调整客户机内存大小 , 添加或删除硬盘等 , 最后 , 就可以在宿 主机内安装所需的操作系统。在宿主机内 , 创建的客户机是以数据文件的形式

6、来进行保存 的, 如果需要虚拟出多台客户机 , 可以按照上述步骤创建新的客 户机 , 也可以直接把已有的客户机文件复制一份 , 通过菜单“ File - Open加载即可。多个客户机可以同时在宿主机内运行,客户机之间彼此独立 , 每一台客户机都运行本机的操作系统 , 客 户机之间只通过虚拟网络进行连接。2.2 虚拟网络环境的构建VMware6.5安装完成后，自动创建10个虚拟设备VMnet09, 相当于 10 个以太网交换机设备 , 其中 VMnet0、VMnet1 和 VMnet8 都有专门的用途 , 而其它 7 个虚拟设备可在建立桥接网络或自定 义网络时使用。 客户机可以任意连接到这些虚拟

7、的以太网交换机 接口上 , 连接在相同虚拟设备上的客户机可以看成是连接到同一 交换机上的主机 , 因此, 只要设置各客户机的虚拟网卡连接到同 一个虚拟设备 , 客户机就可以组建一个虚拟的交换式以太网。VMware6.5提供了 3种虚拟机网络连接模式:Bridged模式、NAT模式和Host-Only模式(1) Bridged 模式:默认与VMnetO接口相连，在这种模式下， 客户机通过网桥直接连接外部物理网络 , 客户机和宿主机地位相 同, 都是本地网络的一个独立主机 , 客户机与宿主机处于同一网 段内, 使用本地网络内不同的 IP 地址。(2) Host-only 模式: 默认与 VMnet

8、1 接口相连这种模式是一 个封闭的模式 , 客户机与外界隔离 , 默认情况下 , 客户机只能访问 宿主机。如果只需要建立客户机与宿主机之间网络连接的实验环 境, 可以采用这种模式。(3) NAT模式:默认与VMnet8接口相连该模式采用网络地址转换(Network Address Translation,简称 NAT技术,客户机经宿主机间接连接外部网络 , 所有的客户机构成一个内部私有网络 使用私有 IP 地址 , 除宿主机和同一虚拟网络内其他客户机外 , 其 它外部主机一般不能访问客户机。在“ Edit f Virtual Network Editor”的对话框中,VMware6.5还提供了

9、动态主机分配协议 (Dynamic HostCon figuration Protocol,简称 DHCP服务,管理 VMn et1 和VMnet8 的 IP 地址的动态分配 , 这些都为构建虚拟网络环境提供 了很好的条件。3 在实验教学中的应用实验室在准备实验前 , 可以把 VMware6.5 作为一个常用软件 提前安装到实验室的教师机和学生机上 , 然后再安装还原卡设备 或软件 , 这样, 既方便了学生自主的进行实验 , 同时, 又能降低实验室的维护工作量。3.1 操作系统的安装在新建的客户机上 , 学生可以学习硬盘分区、格式化操作 , 练习操作系统的安装。以安装 Windows2000

10、Server 为例, 运行 VMware6.5,新建一台安装Windows2000 Server的客户机。安装 光盘的选择有两种 : 一种是使用宿主机的光驱 , 直接把 Windows2000的安装光盘放入光驱内即可；一种是使用客户机的 虚拟光驱，虚拟光驱可以直接加载 Windows2000安装光盘的ISO 镜像文件。安装光盘放入光驱后,单击Power On按钮,在VMware6.5窗 口内显示客户机自检界面 , 自检过程与宿主机自检完全一致。自 检完毕后,光盘自动引导启动系统,进入Windows2000安装。在实 验教学中 , 实验指导老师可以在教师机上操作 , 配合投影仪演示 , 讲解安装

11、过程和相关的知识点 , 学生可以通过观看演示与自己实 际操作相结合 , 来加强对实验的了解和掌握。一些操作系统安装光盘的ISO镜像文件不止一个，例如:RedHat Linux 9.0 有3个镜像文件，在安装过程中需要更换 镜像文件，可以通过菜单“ VMSetting ” ,打开客户机虚拟光驱 设置, 选择加载新的 ISO 镜像文件。3.2 网络服务实验“Internet 技术与原理”课程中 , 对于 Internet 服务 （Web 服务、FTP服务和E-mail服务等）的配置和使用，需要客户端和服务器端共同完成，使用VMware软件,就可在单机上实现这些实 验。以Windows2000Ser

12、ver的Web服务器为例,本机实验的网络 连接模式为NAT模式，客户机IP地址为：28, 宿主 机中 VMnet8 的 IP 地址为 : 。在客户机内通过菜单“开始-程序-管理工具”，打开In ternet信息服务窗口，左侧窗口列出了 In ternet各项服务，确定默认的 Web站点是运行状 态。把做好的测试网页 mypage.html 拷贝到客户机“C:wwwroot”目录下，服务器端准备就绪。然后，在宿主机内打开网页浏览软件 Internet Explorer, 在地址栏中输入 28/mypage.html, 就可访问客户机所提供的 Web 服务。接着做域名系统（Domain Name System,简称DNS实验,启用 客户机DNS服务,设置客户机IP对应一个域名，设置宿主机DNS 服务器的 IP 地址 :28, 即: 客户机为宿主机提供 DNS服务。宿主机就可通过域名来访问客户机的Web服务。本实验中，客户机DNS服务的配置为28 对应域名 yumingceshi, 上面的网页可通过网址 yumingceshi /mypage.html 来访问。4 结束语立足于现有实验条件 , 运用虚拟机软件构建计算机实验环境既提高了现