摘 要：《Linux網絡操作系統(tǒng)》是高職學校計算機專業(yè)學生的一門重要的專業(yè)基礎課程，本文從虛擬機VMware的角度出發(fā)，借助虛擬系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)教學面臨的問題，對本課程的教學模式與實驗方法等方面進行了新的研究和探索。

關鍵詞：虛擬機；VMware；Linux；虛擬系統(tǒng)

中圖分類號：TP316

1 虛擬機介紹

虛擬機（Virtual Machine）指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)。虛擬機軟件的作用就是使用戶可以在一臺物理機上模擬出一臺或多臺虛擬系統(tǒng)（Windows、Dos、Linux等），這些虛擬系統(tǒng)就像真正的計算機那樣進行工作，而且用戶可以在虛擬機中實現各種應用，例如：安裝應用程序、磁盤分區(qū)、磁盤格式化、服務器配置與管理等。而所有這些操作對真實的計算機沒有任何影響，這意味著用戶不用擔心在管理系統(tǒng)或嘗試多操作系統(tǒng)運行時導致系統(tǒng)崩潰等問題的發(fā)生。

目前流行的虛擬機軟件有VMware、VirtualBox、VirtualPC等。它們都能夠在Windows系統(tǒng)上虛擬出多個計算機，用于安裝多個操作系統(tǒng)。VMware是一個知名的虛擬機軟件，通過它用戶可以在一臺計算機上同時運行2個或多個操作系統(tǒng)，真正實現了多個操作系統(tǒng)“同時”運行。即多個操作系統(tǒng)在主系統(tǒng)平臺上，就像標準的Windows應用程序那樣可以運行切換。而且對每個操作系統(tǒng)都可以進行虛擬分區(qū)、配置而不影響真實硬盤的數據，甚至可以通過網卡將幾臺虛擬機連接成為一個局域網，及其方便。因此，比較適合用戶學習和測試使用。如圖1所示。

2 Linux課程教學及面臨的問題

Linux課程旨在把課堂教的、實訓學的和企業(yè)做的融為一體，把課程內容、工作過程和崗位能力融為一體，以學習組建Linux系統(tǒng)網絡環(huán)境，能掌握Linux網絡操作系統(tǒng)系統(tǒng)的基本管理與應用、服務器的配置與應用為教學目標。充分強調學生的動手實踐能力，分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。然而這些在傳統(tǒng)的Linux教學中并不容易實現。原因如下：（1）Linux系統(tǒng)機房是由學院機房管理員進行統(tǒng)一安裝，為了避免學生機器感染病毒，或者因為學生的誤操作對系統(tǒng)造成損害，學院通過安裝硬盤保護卡來實現對計算機系統(tǒng)的保護，并且也未安裝光驅。所以學生無法完成Linux系統(tǒng)的安裝實驗，學生也無法完成系統(tǒng)管理實驗。（2）Linux系統(tǒng)機房一旦安裝好，無法讓學生完成磁盤管理等實驗。比如：基本磁盤管理實驗，如果讓學生對硬盤進行分區(qū)和格式化，就會破壞原來的系統(tǒng)，刪除原有的數據，從而影響學院教學工作的正常運行。動態(tài)磁盤管理實驗，又會因為學生機的硬盤通常只有一個，無法完成企業(yè)級磁盤陣列的實驗。（3）學生機每次只能打開一個操作系統(tǒng)，在進行網絡服務器的配置時，學生沒有比較好的網絡環(huán)境，無法當場與windows客戶端系統(tǒng)之間進行很好的網絡通信等。無法同時運行2臺以上的Linux服務器以及客戶終端，學生的實驗效果無法及時得到驗證，所以無法模擬企業(yè)真實的網絡運行環(huán)境。以上問題即影響到教師的教學演示，也影響到學生的實驗操作效果，對于學生更好的掌握企業(yè)級Linux操作系統(tǒng)的技能造成了一定的難度。近幾年來，隨著虛擬機技術的出現，這個問題得到了很好的解決。

3 虛擬機VMware在Linux課程教學中的應用

采用最新的VMware虛擬化技術，學院建成了高度仿真企業(yè)項目實施環(huán)境的虛擬網絡實訓環(huán)境。每臺學生計算機均可同時模擬2臺以上的服務器以及客戶終端，逼真模擬了企業(yè)真實的網絡運行環(huán)境。Linux操作系統(tǒng)教學可以讓學生完成“Linux網絡操作系統(tǒng)的安裝與配置、Linux基本管理、文件系統(tǒng)管理、配置和管理磁盤、備份與還原數據、DHCP服務、DNS服務、Web管理、FTP管理、郵件管理、網絡安全管理、防火墻的配置與管理”等12個項目的實驗。舉例如下：

3.1 虛擬機系統(tǒng)的安裝（以RedHatEnterprise5為例）。將RedHatEnterprise5的光盤制作成為光盤鏡像，學生機在安裝系統(tǒng)的過程中可以不需要安裝光盤。啟動虛擬機，點擊“新建虛擬機”，選擇“RedHatEnterprise5”，選擇合適的虛擬處理器、內存分配、虛擬硬盤等，注意選擇使用光盤鏡像來安裝Linux。點擊“編輯虛擬機設置”，在“硬件”標簽頁中點擊“CD-ROM1（IDE1：0）”，勾選右側的“使用ISO映象”，點擊“瀏覽”選擇ISO文件后確定，此時的光盤鏡像即可替代光驅的作用。然后可以安裝虛擬機Linux。安裝好的系統(tǒng)即以一個文件的形式存放在物理機Windows系統(tǒng)中。

3.2 虛擬機系統(tǒng)的快照功能。將RedHatEnterprise5的很多實驗，比如基本磁盤管理、動態(tài)磁盤管理、系統(tǒng)的密碼恢復、系統(tǒng)引導程序的回復等很多實驗，對系統(tǒng)具有很大的危險性，學生的誤操作可能會帶來系統(tǒng)的崩潰，快照和回復可以對系統(tǒng)因為操作失誤進行恢復和還原。當虛擬機系統(tǒng)處于關閉或暫停時能進行快照功能。該功能將將保留快照時刻的虛擬機的當前狀態(tài)，而不會客戶操作系統(tǒng)的運行。如果學生因為操作失誤，想恢復到快照時刻的狀態(tài)，可以啟動還原快照，從而還原系統(tǒng)到初始的狀態(tài)。

3.3 文件管理、磁盤管理和網絡管理實驗。虛擬機的優(yōu)點還在于可以虛擬設備，在動態(tài)磁盤的管理實驗中，學生機需要多個磁盤，完成RAID0、RAID1、RAID5實驗。此時我們可以使用系統(tǒng)的虛擬設備功能。在關閉系統(tǒng)的情況下，為系統(tǒng)添加多個虛擬磁盤，完成磁盤陣列的實驗，不會對系統(tǒng)原有的數據造成任何的損害。也可以完成虛擬磁盤的格式化和權限管理的實驗，避免了對物理機系統(tǒng)的影響。在Linux路由器及Linux代理上網實驗中，學生機需要多個網卡，在關閉系統(tǒng)的情況下，為系統(tǒng)添加多個虛擬網卡，充當不同網絡的網關，為每一塊網卡配置相應的IP地址，從而構建一個小型的網絡，一臺學生機即可完成一個計算機網絡的實驗。

3.4 服務器實驗。DHCP服務、DNS服務等實驗需要多個角色，每一臺服務器配置完成后均需要客戶機來驗證實驗完成的情況。使用VMware每臺學生機均可同時模擬Linux服務器以及客戶終端，每一個網絡服務器的完成情況均可以完成自我測試。例如：DHCP中繼代理實驗，需要三個虛擬機系統(tǒng)：LINUX服務器、dhcprelay中繼代理服務器、Windows客戶機。我們?yōu)镈HCP中繼代理服務器虛擬兩塊，網卡分別為：eth0、eth1，DHCP服務器的網卡連接eth0網絡，Windows客戶機的網卡連接eth1網絡。通過為服務器配置DHCP超級作用域，為中繼代理服務器配置dhcprelay，最后測試出Windows客戶機跨網段獲得了IP地址，從而驗證了該實驗。

4 總結

現代化職業(yè)教育應該注重提高學生的能力，尤其是面向實際工作崗位的能力。基于虛擬機的Linux網路操作系統(tǒng)的教學注意根據高職學生特點，和企業(yè)的實際情況掛鉤，模擬了企業(yè)的真實環(huán)境。既培養(yǎng)學生完成了教學實驗，也借助虛擬系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)實驗的很多弊端，本課程的教學探索對我校其它專業(yè)課程的教學也有很好的指導意義。

參考文獻：

[1]涂巧霞.RedHatLinux系統(tǒng)及網絡管理基礎與實踐教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[2]郭偉.VMware在網絡教學中的實踐[M].北京：中國電力教育，2011.

[3]李佳.基于VMWare軟件的虛擬化架構及企業(yè)解決方案簡析[M].北京：計算機與網絡，2011.

作者簡介：高源（1980-），男，湖北武漢人，講師，研究方向：計算機網絡工程與智能樓宇技術，數據存儲與數據挖掘技術，云計算與物聯網技術。

作者單位：武漢職業(yè)技術學院計算機學院，武漢 430074