摘 要： 針對Linux課程實(shí)驗(yàn)條件存在的問題，在分析虛擬機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合Linux課程的教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了基于VMware技術(shù)的Linux仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在該仿真系統(tǒng)上可以完成各類Linux實(shí)驗(yàn)，方便做到教、學(xué)、做合一，為提高教學(xué)質(zhì)量提供有力保障。

關(guān)鍵詞： VMware； Linux； 實(shí)驗(yàn)平臺； 仿真； 服務(wù)器配置

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）10-16-02

0 引言

Linux作為日漸流行的多用戶、多任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，有著開放、穩(wěn)定、安全、費(fèi)用低廉等許多其他操作系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢，有著越來越廣泛的應(yīng)用前景，已成為網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)之一。

Linux課是計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的一門職業(yè)技能課，目的在于講授Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)和應(yīng)用知識，使學(xué)生掌握Linux系統(tǒng)的安裝、配置、管理維護(hù)等技能，對Linux系統(tǒng)有一個(gè)全面了解。由于本課程授課內(nèi)容主要側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用技能，授課過程中需要網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)環(huán)境，現(xiàn)場演示各種服務(wù)的配置過程，使用大量的例子，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力[1]。因此，提高Linux實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果已成為高職院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)迫切需要解決的問題。

1 實(shí)驗(yàn)條件存在的問題

實(shí)驗(yàn)室如不使用虛擬機(jī)技術(shù)，而只是安裝Windows和Linux雙系統(tǒng)則會(huì)帶來一些問題。

1.1 無法滿足“教學(xué)做”一體化教學(xué)改革要求

目前比較流行的多媒體同步教學(xué)軟件只能在Windows平臺上運(yùn)行，在Linux平臺下不能使用。因此教師無法通過同步教學(xué)軟件控制學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和及時(shí)解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，難以實(shí)現(xiàn)在做中教、做中學(xué)的“教學(xué)做”一體化教學(xué)改革[2-3]。通過虛擬機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)運(yùn)行Windows和Linux兩個(gè)系統(tǒng)，在Windows上運(yùn)行同步教學(xué)軟件，在虛擬機(jī)下的仿真Linux中進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練。

1.2 實(shí)驗(yàn)室管理難度大

真實(shí)的Linux系統(tǒng)一旦不小心被修改root超級用戶密碼或者被刪除了重要系統(tǒng)文件，系統(tǒng)將無法正常使用，解決這一問題需要比較復(fù)雜的過程，甚至需要重新安裝Linux系統(tǒng)。通過虛擬機(jī)技術(shù)，在Windows上加上硬盤還原保護(hù)卡，系統(tǒng)重啟之后虛擬機(jī)中的仿真Linux系統(tǒng)就恢復(fù)到最初的狀態(tài)，可大大降低實(shí)驗(yàn)室的管理難度，保證實(shí)驗(yàn)的正常開展。

1.3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受到限制

Linux系統(tǒng)安裝操作、分區(qū)及格式化操作等是學(xué)生必須掌握的技能，但在實(shí)際中，在學(xué)生機(jī)沒有光驅(qū)等一些限制條件下安裝真實(shí)的Linux系統(tǒng)是很難做到的，同時(shí)，一些“危險(xiǎn)”性的實(shí)驗(yàn)也可能破壞物理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過虛擬機(jī)技術(shù)，學(xué)生可以通過虛擬光驅(qū)加載Linux系統(tǒng)盤鏡像文件安裝系統(tǒng)，而且Linux有不同的發(fā)行版，學(xué)生可以很方便地安裝不同的Linux系統(tǒng)版本，學(xué)生之間可以相互比較各自安裝的系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)Linux不同發(fā)行版的特點(diǎn)?？傊瑢W(xué)生可以放心大膽地進(jìn)行各種實(shí)際操作，而不必顧慮會(huì)損壞主機(jī)系統(tǒng)，從而增加了實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)。

2 虛擬機(jī)技術(shù)

虛擬機(jī)（Virtual Machine）是指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過虛擬機(jī)軟件，可以在一臺物理計(jì)算機(jī)上模擬出一臺或多臺虛擬的計(jì)算機(jī)，這些虛擬機(jī)完全就像真正的計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行工作，例如可以安裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序、訪問網(wǎng)絡(luò)資源等等。目前流行的虛擬機(jī)軟件有Virtual Box、Virtual PC和VMware，它們均能在Windows系統(tǒng)上虛擬出多個(gè)計(jì)算機(jī)。

2.1 Virtual Box

VirtualBox是一款開源虛擬機(jī)軟件，最初由德國Innotek公司開發(fā)，在Sun被Oracle收購后正式更名成Oracle VM VirtualBox。使用者可以在VirtualBox上安裝并且執(zhí)行Solaris、Windows、Linux、OS/2 Warp、BSD等系統(tǒng)作為客戶端操作系統(tǒng)。

2.2 Virtual PC

Microsoft Virtual PC可以在Mac OS和Microsoft Windows操作系統(tǒng)上模擬x86電腦，并在其中安裝運(yùn)行操作系統(tǒng)。原來由Connectix公司開發(fā)，后被微軟公司收購并改名為Microsoft Virtual PC。

2.3 VMware

VMware工作站是VMware公司的產(chǎn)品，該軟件包含一個(gè)用于英特爾x86相容電腦的虛擬機(jī)套裝，其允許用戶同時(shí)創(chuàng)建和運(yùn)行多個(gè)x86虛擬機(jī)。每個(gè)虛擬機(jī)實(shí)例可以運(yùn)行其自己的客戶機(jī)操作系統(tǒng)。

VMware具有強(qiáng)大的功能：支持幾乎所有的常見操作系統(tǒng)，比如Windows，Linux，Solaris，F(xiàn)reeBSD等；提供快照功能，可以非常方便地還原操作；在網(wǎng)絡(luò)上可以支持10個(gè)網(wǎng)卡，可以虛擬Team，還增加了ACE服務(wù)器；有錄像功能，既能捕捉單張屏幕圖片，又能捕獲視頻；支持目前常見的所有接口；安裝完虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)后，都有附加的虛擬機(jī)附件增強(qiáng)功能；安裝附加工具后，VMware能通過復(fù)制粘貼或拖拽直接與物理主機(jī)的桌面交換文件；虛擬磁盤可以隨便更改大小，也可以通過映射掛接其他磁盤，在設(shè)置里VMware有整理磁盤碎片功能等[4-5]。

3 仿真實(shí)驗(yàn)平臺構(gòu)建過程

目前高職院校實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)內(nèi)存基本都在2G以上，硬盤在120G以上，完全滿足構(gòu)建性能良好的Linux仿真實(shí)驗(yàn)平臺硬件條件。虛擬機(jī)選用功能強(qiáng)大且易用的VMware Workstation9.0，Linux系統(tǒng)選用與學(xué)習(xí)資料豐富的Fedora18。

3.1 VMware網(wǎng)絡(luò)連接模式的選擇

虛擬計(jì)算機(jī)與宿主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系有四種模式：Bridged、NAT、Host-only和not-use。考慮到Linux課實(shí)驗(yàn)需要，選擇Bridged模式。該模式默認(rèn)與VMnet0接口相連，客戶機(jī)通過網(wǎng)橋直接連接外部物理網(wǎng)絡(luò)，客戶機(jī)和宿主機(jī)地位相同，均被看作是本地網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立的主機(jī)，客戶機(jī)與宿主機(jī)處于同一網(wǎng)段，使用本地網(wǎng)絡(luò)不同IP地址。

3.2 構(gòu)建過程中常見問題及解決方法

⑴ 啟動(dòng)虛擬機(jī)系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)“serial0： Unable to launch virtual printer proxy：系統(tǒng)找不到指定的文件，設(shè)備將要被斷開連接?！卞e(cuò)誤。解決方法：在虛擬機(jī)“打印機(jī)”的“設(shè)備狀態(tài)”中取消“打開電源時(shí)連接”。

⑵ 新建虛擬機(jī)后，出現(xiàn)“無法初始化Easy Install。如果該錯(cuò)誤依舊，你可能需要重新安裝VMware Workstation?！钡奶崾尽＝鉀Q方法：新建虛擬機(jī)時(shí)，選擇“我以后再安裝操作系統(tǒng)（創(chuàng)建一個(gè)虛擬空白硬盤）”。

⑶ 點(diǎn)擊菜單“虛擬機(jī)”中的“安裝VMware Tools”時(shí)，出現(xiàn)“Easy Install正在進(jìn)行中，不能手動(dòng)啟動(dòng)VMware Tools安裝。”提示。解決方法：請把虛擬機(jī)的“軟盤驅(qū)動(dòng)器”的“連接”設(shè)置為“使用物理驅(qū)動(dòng)器”，或把“設(shè)備狀態(tài)”的“打開電源時(shí)連接”取消。

⑷ “花屏”現(xiàn)象是指雖然進(jìn)入了圖形模式，但是由于宿主機(jī)顯卡分配給虛擬機(jī)的顯存過小，導(dǎo)致在進(jìn)入圖形化界面時(shí)出現(xiàn)了界面的模糊、字體放大等“花屏”現(xiàn)象。解決方法：進(jìn)入文本模式，啟動(dòng)vi編輯器，修改/etc/X11/XF86Config配置文件，將文件中的“24”修改為“16”，即將原24位像素調(diào)整為16位，保存退出vi，重啟系統(tǒng)即可解決該問題。

4 Linux實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

在該仿真平臺下能夠完成的項(xiàng)目包括Linux基本操作實(shí)驗(yàn)、各類服務(wù)器配置實(shí)驗(yàn)、防火墻設(shè)置以及數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)等。

4.1 Linux基本操作實(shí)驗(yàn)

Linux系統(tǒng)基本操作主要有系統(tǒng)安裝、用戶及權(quán)限管理、文件系統(tǒng)管理、磁盤管理、進(jìn)程管理等。鑒于目前實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)的硬盤都比較大，很多處于閑置狀態(tài)，可以把Linux不同的發(fā)行版（CentOS、RHEL、紅旗Linux、Ubuntu等等）安裝鏡像文件都拷貝到硬盤上，供在實(shí)驗(yàn)時(shí)安裝不同的發(fā)行版，以比較各個(gè)發(fā)行版的特點(diǎn)。

4.2 服務(wù)器配置與管理實(shí)驗(yàn)

Linux服務(wù)器主要有Samba Server、NFS Server、FTP Server、WEB Server、DNS、Email Server、DHCP等。

通過配置Samba服務(wù)器，可以在裝有Windows系統(tǒng)的宿主機(jī)與虛擬機(jī)中的Linux系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)共享資源。通過NFS服務(wù)器的配置，然后在宿主機(jī)上安裝SFU（Windows Services for UNIX）這樣的軟件，就能夠讓W(xué)indows系統(tǒng)與Linux系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)資源互用。

FTP、WEB和DNS這三個(gè)服務(wù)器可以設(shè)計(jì)成一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)：首先將制作好的網(wǎng)頁通過FTP上傳到WEB網(wǎng)站目錄，然后配置DNS對域名進(jìn)行解析，最后通過域名對網(wǎng)站進(jìn)行訪問。

Email郵件服務(wù)器與DNS域名服務(wù)器可以設(shè)計(jì)成一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，完成不同用戶之間通過郵箱地址相互收發(fā)郵件。

在進(jìn)行DHCP服務(wù)器配置實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意Linux網(wǎng)卡選Host-only模式，Linux網(wǎng)卡選vm1，關(guān)閉vm1的DHCP功能，以避免各DHCP服務(wù)器之間相互干擾。

4.3 其他實(shí)驗(yàn)

Linux系統(tǒng)內(nèi)置了MySql數(shù)據(jù)庫、iptables防火墻等軟件，在該仿真實(shí)驗(yàn)平臺上也可以完成這些軟件的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，甚至還可以完成復(fù)雜的云計(jì)算平臺構(gòu)建實(shí)驗(yàn)等。

5 結(jié)束語

利用WMware技術(shù)構(gòu)建的Linux仿真實(shí)驗(yàn)平臺可以很好地模擬真實(shí)環(huán)境，虛擬機(jī)上的實(shí)驗(yàn)效果與真實(shí)機(jī)器上實(shí)驗(yàn)效果相同，能完全滿足Linux課的教學(xué)要求[6]，有利于學(xué)生更好地完成Linux系統(tǒng)各類實(shí)驗(yàn)，有利于教師實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做合一教學(xué)改革，有利于管理人員更加便捷地維護(hù)實(shí)驗(yàn)室。今后將進(jìn)一步研究如何使用虛擬機(jī)技術(shù)構(gòu)建其他課程的仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺。

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