田玉靜，邵景玲，王瑋

（青島理工大學(xué) a.現(xiàn)代教育技術(shù)中心；b.教務(wù)處，山東青島 266033）

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

田玉靜a，邵景玲b，王瑋b

（青島理工大學(xué) a.現(xiàn)代教育技術(shù)中心；b.教務(wù)處，山東青島 266033）

針對當(dāng)前計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)資源缺乏和計(jì)算機(jī)更新快的問題，提出以虛擬技術(shù)構(gòu)建虛擬機(jī)試驗(yàn)平臺的解決辦法。實(shí)踐證明，虛擬技術(shù)可為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研構(gòu)建一個(gè)集約高效的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺，以VM w are 公司的VM w are W orkstati on軟件創(chuàng)建的虛擬機(jī)是對現(xiàn)有計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)資源的有力補(bǔ)充，且可隨時(shí)更新，符合低碳環(huán)保的要求。利用虛擬機(jī)可方便開展許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下難以開展的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

虛擬技術(shù)；虛擬機(jī)；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)

0 引 言

信息社會(huì)對大學(xué)生的計(jì)算機(jī)技能要求日益凸顯，但目前大學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能的掌握普遍不盡人意，究其原因，一是近年來高校不斷擴(kuò)招，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)資源緊張的狀況日趨加??；二是計(jì)算機(jī)技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)踐特性，更新很快，硬件幾個(gè)月就會(huì)更新?lián)Q代，而我國高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室由于受資金等因素制約，建成后數(shù)年甚至十幾年硬件設(shè)備難以更新。由于受硬件資源的制約，培養(yǎng)大學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能的實(shí)驗(yàn)難以開展，如計(jì)算機(jī)的裝機(jī)、磁盤分區(qū)、格式化等系統(tǒng)維護(hù)實(shí)驗(yàn)，多操作系統(tǒng)（W i ndow s 2003 Server、N T、 Li nux等）安裝配置實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)的組建、網(wǎng)絡(luò)配置與管理、各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的配置、路由的設(shè)置等）實(shí)驗(yàn)，研究型創(chuàng)新性（動(dòng)態(tài)磁盤在線遷移、W i ndows群集等）實(shí)驗(yàn)等。虛擬技術(shù)利用軟件抽象層，完美實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的硬件模擬，突破了現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，能在單臺物理計(jì)算機(jī)中虛擬生成多臺虛擬機(jī) （Vi rtual M achi ne，簡稱VM）。借助虛擬技術(shù)，可在不增加硬件投入的前提下，深層次發(fā)掘現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備潛力，打破了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)開設(shè)硬件條件與場地的限制，為計(jì)算機(jī)信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研提供更為便利低耗的實(shí)驗(yàn)平臺。

1 虛擬技術(shù)

虛擬機(jī)是一種通過虛擬層（Vi r t ual i z at i on Layer）技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬件模擬的軟件而生成的虛擬計(jì)算機(jī)[1]。虛擬機(jī)具有高度的獨(dú)立性和封裝性[2]，運(yùn)行時(shí)與一臺真實(shí)的物理計(jì)算機(jī)完全一樣，每一臺虛擬機(jī)都擁有各自獨(dú)立的虛擬CPU、主板、RAM硬盤和N IC（netw ork i nterface card）以及I/O設(shè)備，如圖1所示。

操作系統(tǒng)無法識別虛擬機(jī)與物理計(jì)算機(jī)之間的區(qū)別，各種應(yīng)用軟件，甚至在同一網(wǎng)絡(luò)中的其它物理計(jì)算機(jī)也無法分辨出與其通信的計(jì)算機(jī)是虛擬機(jī)，對于使用者來說虛擬機(jī)就是一臺“真正”的計(jì)算機(jī)。當(dāng)前虛擬機(jī)軟件主要有VM w are 公司的VM w are W orkstati on和Connecti x公司的Vi rtual PC[3]。對VM w are W orkstati on（以下簡稱VM w are）與Vi rtual PC兩種軟件各方面的性能進(jìn)行綜合比較研究，在硬件配置完全相同、操作系統(tǒng)為W i ndow s XP prof essi onal的兩臺PC機(jī)上進(jìn)行測試（見表1）。

圖1 虛擬機(jī)的構(gòu)成

表1 VM w are W orkst at i on與Vi rtual PC兩種軟件性能的比較

由表1可知，VM war e軟件雖然內(nèi)存開銷較大，但性能更好。VM ware是專門針對W i ndows/Li nux平臺的一個(gè)版本，能實(shí)現(xiàn)W i ndow s/Li nux操作系統(tǒng)平臺與宿主機(jī)之間無縫運(yùn)行，因而選擇VM war e軟件構(gòu)建虛擬機(jī)，更利于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的開展。

2 創(chuàng)建虛擬機(jī)

在實(shí)驗(yàn)宿主機(jī)（物理計(jì)算機(jī)）操作平臺上安裝“VM w are 7.1.3 for W i ndow s”軟件。

2.1 在VM w vare中創(chuàng)建虛擬機(jī)

啟動(dòng)VM w are w orkstati on。在“VM w are”窗口中，選擇“f i l e”菜單項(xiàng)中的子菜單“new”下 “vi rt ual m achi ne”子命令，根據(jù)創(chuàng)建向?qū)Ы⑻摂M機(jī)。在實(shí)驗(yàn)宿主機(jī)中創(chuàng)建虛擬機(jī)的步驟如下：

（1）啟動(dòng)“vi rtual m achi ne”，在“new vi rtual m achi ne w i zard”窗口中選擇創(chuàng)建類型：“Typi cal”安裝，或者“cust om”安裝。Typi cal是創(chuàng)建虛擬機(jī)的默認(rèn)方法，VM war e根據(jù)宿主機(jī)的硬件配置，自動(dòng)設(shè)定客戶機(jī)（虛擬機(jī)）的硬件配置。cust om個(gè)性安裝可根據(jù)用戶需要自定義虛擬磁盤（如雙硬盤）、適配器類型（如SCSI）等。選擇好創(chuàng)建類型后，進(jìn)入下一步“客戶機(jī)操作系統(tǒng)安裝”。

（2）在“客戶機(jī)操作系統(tǒng)安裝”窗口有三個(gè)選項(xiàng)：“di sc”安裝、“di sc i m age f i l e”安裝及“稍后安裝”。建議選擇“稍后安裝”，因?yàn)檫@樣可避免后續(xù)調(diào)整虛擬機(jī)硬件配置后，預(yù)裝的客戶機(jī)操作系統(tǒng)受損不能使用。

（3）選擇“客戶機(jī)操作系統(tǒng)”，供選擇的操作系統(tǒng)有“M i crosoft W i ndow s”、“Li nux”、“N ovel l netw are”、“Sun Sol ari s”和“VM w are ESX”。用戶根據(jù)準(zhǔn)備安裝的操作系統(tǒng)類型，選取符合的選項(xiàng)及版本，VM war e會(huì)按此選項(xiàng)來確定虛擬機(jī)的默認(rèn)配置。

（4）給新創(chuàng)建的虛擬機(jī)命名，選擇虛擬機(jī)配置文件的保存位置，可指定創(chuàng)建虛擬機(jī)在物理硬盤上的保存位置。

（5）設(shè)定虛擬機(jī)硬盤大小，生成虛擬機(jī)默認(rèn)虛擬硬盤為40GB，內(nèi)存為512M B。選擇“f i ni sh”完成虛擬機(jī)創(chuàng)建。

虛擬機(jī)中的其它硬件如聲卡、軟驅(qū)、光驅(qū)、USB管理器等，由虛擬機(jī)自動(dòng)檢測生成，在設(shè)備狀態(tài)標(biāo)簽中選開機(jī)啟動(dòng)即可。

2.2 虛擬機(jī)的優(yōu)化與維護(hù)

由上述步驟生成的新虛擬機(jī)，其硬件配置為VM war e自動(dòng)檢測默認(rèn)設(shè)定，為滿足實(shí)驗(yàn)需要，需對新建虛擬機(jī)的硬件配置進(jìn)行調(diào)整，雙擊虛擬機(jī)左側(cè)“命令”窗口中的“編輯虛擬機(jī)設(shè)置標(biāo)簽”就可修改虛擬機(jī)的硬件配置。新虛擬機(jī)主要硬件配置優(yōu)化方法如下：

（1）M em or y（內(nèi)存）。系統(tǒng)根據(jù)宿主機(jī)物理內(nèi)存測算，給出該虛擬機(jī)的內(nèi)存大小范圍。如實(shí)驗(yàn)宿主機(jī)物理內(nèi)存為1280M B，則系統(tǒng)推薦內(nèi)存為512M B，最小值為128M B，最大值為1044M B。在該范圍內(nèi)用戶可調(diào)整虛擬機(jī)的內(nèi)存大小，設(shè)置值應(yīng)為4MB的整倍數(shù)。

（2）Processors（處理器）。系統(tǒng)根據(jù)宿主機(jī)實(shí)際CPU個(gè)數(shù)及每個(gè)處理器的核數(shù)來設(shè)定生成虛擬機(jī)的處理器個(gè)數(shù)。如果設(shè)置數(shù)大于宿主機(jī)實(shí)際CPU的個(gè)數(shù)，虛擬機(jī)將無法啟動(dòng)。

（3）Hard Di sk（硬盤）。在創(chuàng)建新虛擬機(jī)步驟（5）中設(shè)定了該臺虛擬機(jī)的硬盤大小，可允許利用此處“ut i l i t i es”標(biāo)簽中的“Expand”功能，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要擴(kuò)展已設(shè)定的硬盤，如將虛擬10GB硬盤擴(kuò)大為20GB或更高。點(diǎn)擊“uti l i ti es”標(biāo)簽中的“Advanced”按鈕，可修改虛擬硬盤的工作模式，勾選“Independent”，數(shù)據(jù)存儲將不受“Snapshot”影響。進(jìn)一步指定硬盤的工作狀態(tài)：選擇“持久”模式，虛擬硬盤就和物理硬盤一樣，所有寫入的數(shù)據(jù)會(huì)被永久保存；選擇“非持久”模式時(shí)，每次虛擬機(jī)重啟后，所有寫入虛擬硬盤的數(shù)據(jù)會(huì)被擦掉，具有開機(jī)還原功能，相當(dāng)于給虛擬機(jī)安裝了硬盤保護(hù)卡。虛擬機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，硬盤會(huì)存在大量的磁盤碎片，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度越來越慢，“ut i l i t i es”標(biāo)簽中的“Def r agm ent”和“Com pact”按鈕可進(jìn)行虛擬磁盤碎片整理和硬盤空間優(yōu)化，從而方便地維護(hù)虛擬硬盤。

（4）Net work Adapt er（網(wǎng)絡(luò)適配器）。由于它決定了虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接方式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要合理選取是很有必要的。VM ware 7.1.3提供了4種網(wǎng)絡(luò)連接模式：一是“Bri dged（網(wǎng)橋）”模式。網(wǎng)橋連接模式下，虛擬機(jī)復(fù)制宿主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，通過虛擬網(wǎng)卡，虛擬機(jī)直接與外網(wǎng)（物理網(wǎng)）相連，虛擬機(jī)擁有獨(dú)立的I P地址。此狀態(tài)，虛擬機(jī)與宿主機(jī)一樣，可與外網(wǎng)互訪，并共享文件、打印、網(wǎng)關(guān)等外網(wǎng)服務(wù)。二是“N AT （網(wǎng)絡(luò)地址翻譯）”模式。網(wǎng)絡(luò)連接模式下，虛擬機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)地址翻譯，分享宿主機(jī)的I P地址與外網(wǎng)相連，虛擬機(jī)不具有獨(dú)立的I P地址，外網(wǎng)不能訪問虛擬機(jī)。三是“Host-onl y（主機(jī)網(wǎng)絡(luò)）”模式。網(wǎng)絡(luò)連接模式下，虛擬機(jī)與宿主機(jī)之間搭建一個(gè)虛擬專有網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)虛擬機(jī)與宿主機(jī)之間組網(wǎng)互訪，虛擬機(jī)不與外網(wǎng)相連。四是“Cust om（定制）”模式。定制連接模式下，可生成一個(gè)多臺虛擬機(jī)組建的虛擬子網(wǎng)。虛擬機(jī)與宿主機(jī)隔離，在此特制的虛擬子網(wǎng)中，可放心地進(jìn)行病毒入侵、木馬檢測等各類攻擊性網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，不會(huì)對宿主機(jī)造成損壞。

（5）VM w are Tool s （工具包）。VM w are Tool s功能強(qiáng)大，包括虛擬顯卡、虛擬鼠標(biāo)、USB、打印及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等各類驅(qū)動(dòng)，還提供虛擬機(jī)與宿主機(jī)之間的時(shí)間同步功能，安裝后可大大提高虛擬機(jī)性能。在建好的虛擬機(jī)窗口下方，有安裝“VM ware Tool s”的提示按鈕，點(diǎn)擊后，按窗口提示選擇安裝類型（典型安裝、完全安裝、選擇安裝），普通客戶機(jī)選擇典型安裝即可，如該虛擬機(jī)計(jì)劃做服務(wù)器則選擇完全安裝，選擇后VM war e會(huì)自動(dòng)完成工具包的安裝。

3 虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

以VM ware構(gòu)建的虛擬機(jī)，不但擁有CPU等完整的硬件設(shè)備，而且擁有虛擬交換機(jī)、虛擬網(wǎng)橋、虛擬網(wǎng)卡、NAT設(shè)備、DHCP服務(wù)器等完備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。利用虛擬機(jī)可方便地開展許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下難以開展的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.1 多操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)硬盤分區(qū)、格式化和操作系統(tǒng)安裝是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，由于受實(shí)驗(yàn)條件限制，此類裝機(jī)實(shí)驗(yàn)在物理機(jī)房無法開展，學(xué)生對這類知識只能紙上談兵。建設(shè)虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺就可方便地開展各種操作系統(tǒng)的安裝實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可獨(dú)立進(jìn)行個(gè)性化裝機(jī)實(shí)驗(yàn)，打造自己的虛擬機(jī)。其實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）教師在機(jī)房任選一臺實(shí)驗(yàn)機(jī)（宿主機(jī)）安裝VM w are W orkstati on。

（2）采用Al cohol 120%軟件在“我的電腦”中生成虛擬光驅(qū)，制作操作系統(tǒng)安裝光盤的鏡像文件，保存在宿主機(jī)硬盤上的“操作系統(tǒng)鏡像”文件夾中。

（3）將該臺宿主機(jī)作為發(fā)射端，采用機(jī)房的硬盤管理系統(tǒng)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)復(fù)制，復(fù)制發(fā)射機(jī)硬盤數(shù)據(jù)，快速生成數(shù)百臺計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺。

（4）學(xué)生在試驗(yàn)機(jī)上啟動(dòng)VM ware，按照步驟（3）中的方法，創(chuàng)建一臺虛擬機(jī)，打開宿主機(jī)“我的電腦”，在虛擬光驅(qū)上載入“操作系統(tǒng)鏡像”。

新的用戶如果想要獲得水權(quán)，或許可從政府預(yù)留的水權(quán)中申請，但更普遍的情況是必須從老用戶手中購買。愿意賣水權(quán)者，肯定是他自己用水的效益不如賣水收入高；而買水權(quán)者，肯定他使用水資源的效益要超過購買水權(quán)的成本。因此，通過水權(quán)的交易，水資源不斷從低效用水者向高效用水者轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)水資源的高效配置，并可借助市場機(jī)制隨時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整、不斷優(yōu)化。

（5）在新建的虛擬機(jī)中，雙擊“光驅(qū)設(shè)備”標(biāo)簽，選擇“使用物理驅(qū)動(dòng)”，在下拉菜單中選中宿主機(jī)中的虛擬光驅(qū)盤符，如（I：）。

（6）在虛擬機(jī)中雙擊“虛擬機(jī)啟動(dòng)”標(biāo)簽，該臺虛擬機(jī)開始“操作系統(tǒng)鏡像”啟動(dòng)，按照系統(tǒng)提示進(jìn)行虛擬硬盤分區(qū)格式化，安裝相應(yīng)操作系統(tǒng)，完成整個(gè)操作系統(tǒng)的配置。

（7）安裝完成一臺虛擬機(jī)后，如想生成同操作系統(tǒng)的多臺虛擬機(jī)，在VM war e中克隆即可。要?jiǎng)?chuàng)建不同操作系統(tǒng)的多臺虛擬機(jī)，則在宿主機(jī)“我的電腦”中的虛擬光驅(qū)上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單上選擇“卸載鏡像”，再載入欲安裝的“操作系統(tǒng)鏡像”。在新建的其他虛擬機(jī)上重復(fù)步驟（5）、（6），完成其它操作系統(tǒng)安裝。

實(shí)驗(yàn)證明，虛擬機(jī)讀取鏡像文件比直接讀物理光盤，速度要快得多。在大規(guī)模學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中，提供大批操作系統(tǒng)安裝光盤是不現(xiàn)實(shí)的，而采用鏡像安裝，不但能大大降低實(shí)驗(yàn)成本，縮短安裝時(shí)間，而且避免了反復(fù)讀寫造成的對宿主機(jī)光驅(qū)的磨損，能有效減少實(shí)驗(yàn)硬件損耗。

3.2 分級網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)

通過上述實(shí)驗(yàn)完成虛擬機(jī)裝機(jī)，就可利用VM war e W orkstati on超強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能建設(shè)局域網(wǎng)（N ew team），開展各類網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。

3.2.1 組建對等網(wǎng)。本實(shí)驗(yàn)用宿主機(jī)與一臺虛擬機(jī)組建一個(gè)對等網(wǎng)。小型局域網(wǎng)的組建對實(shí)驗(yàn)機(jī)配置要求低，簡單易實(shí)現(xiàn)。通過成功構(gòu)建小型網(wǎng)，能增強(qiáng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的自信心和興趣，從而為大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)提供實(shí)踐基礎(chǔ)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)采用宿主機(jī)A，操作系統(tǒng)為W i ndows XP專業(yè)版。其主要硬件配置如下：CPU為英特爾Penti um 4（40G H z），內(nèi)存為768M B（DDR 400M H z），主板為聯(lián)想PLATIN IX-8，硬盤為邁拓2F040L0（41GB），顯卡為英特爾82845G，光驅(qū)為日立 CD-RO M GCR-8483B，聲卡為英特爾82801DB/DBL，網(wǎng)卡為瑞昱RTL8139（Fast Ethernet Adapter）。在此實(shí)驗(yàn)機(jī)上，創(chuàng)建一臺虛擬機(jī)，計(jì)算機(jī)命名為“VM1”，讓這臺虛擬機(jī)與宿主機(jī)組建成一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。其實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）啟動(dòng)VM war e，打開工作站窗口中的“Hom e”標(biāo)簽，點(diǎn)擊“New Team”組網(wǎng)圖標(biāo)，來到“新團(tuán)隊(duì)能手”的歡迎窗口。

（2）點(diǎn)擊“下一步”，在“新團(tuán)隊(duì)能手”窗口中給新建局域網(wǎng)命名，指定生成網(wǎng)絡(luò)配置文件在宿主機(jī)硬盤上的存放位置。

（3）點(diǎn)擊“下一步”，進(jìn)入“在新建團(tuán)隊(duì)中添加虛擬機(jī)” 窗口，點(diǎn)擊“添加”按鈕，在下拉菜單上有“N ew vi rtual m achi ne”、“Exi sti ng vi rtual m achi ne”和“N ew cl one of vi rtual m achi ne”選項(xiàng)，在此實(shí)驗(yàn)中選擇“Exi sti ng vi rtual m achi ne”，將已建好的虛擬機(jī)入網(wǎng)。

（4）點(diǎn)擊“下一步”添加局域網(wǎng)網(wǎng)段，當(dāng)有多臺虛擬機(jī)時(shí)，可按預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將局域網(wǎng)劃分為不同的網(wǎng)段。本實(shí)驗(yàn)為單一網(wǎng)段LAN1。

（5）點(diǎn)擊“下一步”進(jìn)入“新團(tuán)隊(duì)虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)”，該窗口以列表形式顯示新建局域網(wǎng)的適配器、網(wǎng)橋等配置情況。

（6）調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置，點(diǎn)擊“完成”，完成局域網(wǎng)的組建。

建成的“New t eam”子網(wǎng)，在虛擬機(jī)的關(guān)機(jī)狀態(tài)下，可在“編輯團(tuán)隊(duì)設(shè)置”菜單中隨時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置。LAN1中虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置見表2。

VM war e虛擬機(jī)中最多可添加10個(gè)虛擬網(wǎng)卡，其中，VM net 0用于網(wǎng)橋網(wǎng)絡(luò)的虛擬轉(zhuǎn)換，VM net 1用于Host-onl y，VM net8用于NAT網(wǎng)絡(luò)模式，其它添加的虛擬網(wǎng)卡類型可根據(jù)需要設(shè)定多虛擬網(wǎng)卡支持各種網(wǎng)絡(luò)連接，可將組建的子網(wǎng)逐步擴(kuò)大。網(wǎng)絡(luò)配置完成后，在虛擬機(jī)附件中的命令提示符窗口下，以pi ng命令測試網(wǎng)絡(luò)I P連通性。網(wǎng)絡(luò)連通后，可實(shí)現(xiàn)宿主機(jī)與虛擬機(jī)互訪，資源共享。宿主機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)連接時(shí)，虛擬機(jī)可登錄Internet。

表2 LAN1中虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置

3.2.2 多子網(wǎng)DHCP中繼實(shí)驗(yàn)。當(dāng)虛擬機(jī)組建多個(gè)子網(wǎng)時(shí)，要想實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)間通信，必須通過路由器來完成，路由器負(fù)責(zé)各子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)交流。路由器根據(jù)接受數(shù)據(jù)包的I P地址，判斷發(fā)方和收方的計(jì)算機(jī)是否位于同一子網(wǎng)，根據(jù)其路由表決定數(shù)據(jù)包的發(fā)送路徑，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間通信。DHCP服務(wù)器[4]能從預(yù)設(shè)的I P地址池中，自動(dòng)給主機(jī)分配I P地址，也能及時(shí)回收I P地址，無需網(wǎng)絡(luò)管理員手工配置網(wǎng)內(nèi)每臺計(jì)算機(jī)的I P地址，能大大減輕網(wǎng)絡(luò)管理員的工作量。

通過本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可實(shí)踐復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，學(xué)習(xí)DHCP服務(wù)器、路由器的配置方法，掌握通過DHCP中繼實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的DHCP服務(wù)。多子網(wǎng)DHCP中繼實(shí)驗(yàn)拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 多子網(wǎng)DHCP中繼實(shí)驗(yàn)拓?fù)?/p>

新建虛擬機(jī)安裝W i ndows XP操作系統(tǒng)時(shí)，每臺虛擬機(jī)約占用1GB的宿主機(jī)硬盤；安裝W i ndow s 2000 操作系統(tǒng)，硬盤開銷約為500MB。對于配置較低的實(shí)驗(yàn)機(jī)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)開銷，計(jì)算出生成的虛擬機(jī)臺數(shù)，同時(shí)避免多臺虛擬機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，否則會(huì)大幅降低宿主機(jī)系統(tǒng)性能，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)反應(yīng)過慢。因此，考慮實(shí)驗(yàn)用宿主機(jī)的硬件性能限制，在宿主機(jī)A中生成兩臺虛擬機(jī)分別為：VM A，安裝W i ndows 2000操作系統(tǒng)，屬于VM net8（N AT）虛擬子網(wǎng)；VM A DHCP，安裝W i ndow s 2000 Server，擔(dān)任DHCP服務(wù)器的角色，負(fù)責(zé)對全網(wǎng)PC動(dòng)態(tài)分配I P地址。啟用配置較高的實(shí)驗(yàn)用宿主機(jī)B，操作系統(tǒng)為W i ndow s XP 專業(yè)版 32位 SP2。其主要硬件配置如下：CPU為英特爾雙核處理器T 2050 1.60G H z；內(nèi)存為2280M B（DDR2）；主板為英特爾 945G M，L41II1；主硬盤為日立HTS541060G9SA00（80GB）；顯卡為英特爾M obi l e 945GM/GM S;網(wǎng)卡為瑞昱 RTL8139（Fast Ethernet Adapter）。宿主機(jī)A與宿主機(jī)B之間用雙絞線構(gòu)成實(shí)連接。在宿主機(jī)B中生成3臺虛擬機(jī)分別為：VM B1，安裝W i ndow s XP，屬于VM net8（N AT）虛擬子網(wǎng)； VM B2，安裝W i ndow s XP，屬于VM net1（H ostonl y）虛擬子網(wǎng)；VM B DHCP，安裝W i ndows 2003 Ser ver，作為路由器使用。其實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）將VM A DHCP虛擬機(jī)配置為DHCP服務(wù)器。在W i ndow s 2000 Server中啟動(dòng)“配置服務(wù)器”，按窗口提示輸入域名，進(jìn)入自動(dòng)配置，將該機(jī)設(shè)為服務(wù)器。在“控制面板”中“管理工具”的“DHCP”圖標(biāo)上，打開DHCP控制臺，配置DHCP服務(wù)器。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行RI Pv2協(xié)議[5]，確保網(wǎng)絡(luò)I P連通性。對該服務(wù)器配置DHCP服務(wù)：

（2）配置VM B D H CP路由器。首先啟動(dòng)W i ndow s 2003 Ser ver的路由功能，依次單擊“開始”、“管理工具”、“路由和遠(yuǎn)程訪問”菜單項(xiàng)。在打開的“路由和遠(yuǎn)程訪問”窗口里，單擊“配置并啟用路由和遠(yuǎn)程訪問”菜單項(xiàng)，即可出現(xiàn)“路由和遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器安裝向?qū)А睂υ捒颍M(jìn)入到路由器的“配置”頁面，點(diǎn)擊“自定義配置”選項(xiàng)，選擇“LAN路由”，啟用局域網(wǎng)路由服務(wù)。配置該路由器：

（3）設(shè)置W i ndow s客戶端。將該網(wǎng)內(nèi)VM A、VM B1和VM B2虛擬客戶機(jī)在W i ndow s下把TCP/IP地址設(shè)置為自動(dòng)獲得，DNS和W I NS也設(shè)置為自動(dòng)獲得。

網(wǎng)絡(luò)配置完成后，就能實(shí)現(xiàn)該網(wǎng)內(nèi)各子網(wǎng)間自由通信。在VM A DHCP虛擬機(jī)的命令提示符窗口中，以DHCP命令“show i p dhcp pool”查看客戶端IP分配情況，以“show i p dhcp bi ndi ng”查看DHCP的地址綁定情況。在VM B DHCP虛擬機(jī)路由器上，以“debug i p dhcp server events”查看DHCP動(dòng)態(tài)分配IP地址的過程。

4 結(jié)束語

VM ware W orkst at i on 系統(tǒng)兼容性好，對計(jì)算機(jī)硬件要求低，采用虛擬技術(shù)仿真構(gòu)造的虛擬機(jī)，獨(dú)立封裝，軟件能不經(jīng)修改直接在虛擬計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，克服了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)對硬件的依賴性，可在虛擬機(jī)中開設(shè)各類創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)并實(shí)踐計(jì)算機(jī)硬件和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)維護(hù)知識，從而使學(xué)生更好地掌握計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能。同時(shí)借助虛擬技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可有效降低實(shí)驗(yàn)成本，提高現(xiàn)有計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全性和利用率。因此，虛擬技術(shù)為高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)開辟了一個(gè)嶄新的發(fā)展方向。

[1]Sm i t h J E, Nai r R. The Archi t ect ure of Vi rt ual M achi nes[J].I EEE Com put er，2005，38（5）:32-38.

[2]何增穎.虛擬機(jī)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010（2）:80-82.

[3]李宏儒.虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2Ol O,27（5）:90-92.

[4]梁廣民，王隆杰.路由交換實(shí)驗(yàn)指南[M].北京:電子工業(yè)出版社，2008:125-165.

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

Application of Virtual Technology in Computer Experiment Teaching

TIAN Yujinga, SHAO Jinglingb, WANG Weib
（a. Modern Education and Technology Center; b. Department of Teaching Affairs, Qingdao Technological University, Qingdao, 266033, China）

In terms of the problems of lacking resources and rapid renewal of computers in the computer experiment, this paper presents the solution of building the virtual machine platform with the virtual technology. Practice shows that the virtual technology can build an intensive and efficient computer experiment platform. The virtual machine made by VMware Workstationex of VMware company is a forceful complement to the present computer experiment source. It can be renewed at any time and meet the requirement of low carbon and environmental protection. The virtual machine can be used to conduct the computer experiment teaching which is difficult to conduct in traditional experimental environment.

Virtual technology; Virtual Machine; Computer experiment

N945.13

A

1671-4326（2011）04-0061-05

2011-09-06

國家自然科學(xué)基金 （50878109）；國家自然科學(xué)青年基金 （50804026）；青島理工大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目（D11-27）

田玉靜（1975—），女，山東濰坊人，青島理工大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心實(shí)驗(yàn)師，碩士；

邵景玲（1974—），女，安徽懷遠(yuǎn)人，青島理工大學(xué)教務(wù)處，講師，碩士；

王瑋（1981—），女，山東濟(jì)寧人，青島理工大學(xué)教務(wù)處，講師，碩士.

王志梅]