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        虛擬機(jī)在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的思考

        2017-06-06 11:21:09趙熠楊玲熊鋒
        電腦知識(shí)與技術(shù) 2017年9期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué)

        趙熠 楊玲 熊鋒

        摘要:在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中“虛擬機(jī)”的出現(xiàn)解決了計(jì)算機(jī)硬件配置不足、軟件管理等諸多難題。該文介紹了虛擬機(jī)的原理、技術(shù)特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)配置方式,以及其在網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐課程教學(xué)中的應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:虛擬機(jī);網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

        1.虛擬機(jī)原理

        虛擬化是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行,是一個(gè)為了簡化管理,優(yōu)化資源的解決方案。在虛擬化技術(shù)中,多個(gè)操作系統(tǒng)可以同時(shí)并行運(yùn)行在單個(gè)物理機(jī)上,每一個(gè)操作系統(tǒng)中都有多個(gè)程序運(yùn)行,虛擬操作系統(tǒng)彼此之間共享硬件資源,均可在所需時(shí)間段內(nèi)訪問特定的資源和數(shù)據(jù)。

        虛擬機(jī)就是一個(gè)抽象的計(jì)算機(jī),通過軟件模擬生成操作系統(tǒng)的完整虛擬鏡像,共享宿主主機(jī)的部分硬件,而運(yùn)行在一個(gè)完全隔離的計(jì)算機(jī)環(huán)境中。

        2.VMware虛擬機(jī)的特點(diǎn)

        2.1良好的獨(dú)立性

        可同時(shí)在同一臺(tái)物理機(jī)上安裝并運(yùn)行多個(gè)虛擬操作系統(tǒng),這些操作系統(tǒng)在主機(jī)操作系統(tǒng)的平臺(tái)上可以進(jìn)行切換,而且每一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的操作系統(tǒng)都具備獨(dú)立的硬盤、網(wǎng)絡(luò)適配器等,這些系統(tǒng)均可以分別加載不同的應(yīng)用程序而互不影響。

        2.2強(qiáng)大的移植性

        VMware完美地模擬了普通操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境,支持多款操作系統(tǒng),具備良好的兼容性。每個(gè)獨(dú)立的虛擬操作系統(tǒng)均具備模擬硬件環(huán)境的功能,可以模擬真實(shí)的硬件環(huán)境及用戶操作流程,大大降低了搭建復(fù)雜硬件環(huán)境的成本。

        2.3友好的操作界面

        VMware不僅能模擬特定的系統(tǒng)環(huán)境,還提供快照、VMtools等功能。通過設(shè)置快照,用戶可保存真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,反復(fù)模擬搭建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的過程。通過安裝VMtools,用戶可通過拖拽文件輕松實(shí)現(xiàn)在物理機(jī)與虛擬機(jī)之間的資源拷貝。

        3.VMware的基本網(wǎng)絡(luò)配置

        在物理機(jī)上安裝完虛擬機(jī)軟件后,虛擬機(jī)VMware的網(wǎng)絡(luò)適配器在網(wǎng)絡(luò)連接模式上會(huì)提供VMnetO至WMnet19這20種網(wǎng)絡(luò)連接方式。其中,VMnetO用于bridged(橋接)模式,VM-net8用于NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)模式,其余的連接方式均為Host-Only(僅主機(jī))模式(常用VMnetO)。默認(rèn)情況下,虛擬機(jī)采用VMnetO。這三種模式是為用戶建立虛擬機(jī)后可以方便用戶把虛擬機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)。

        3.1橋接(Bridged)模式

        選擇橋接模式之后一定要重新啟動(dòng)物理機(jī)的本地連接,否則虛擬機(jī)無法訪問外部網(wǎng)絡(luò)。

        橋接是將虛擬機(jī)的網(wǎng)卡直接橋接在宿主機(jī)的物理網(wǎng)卡上(二者處于同一網(wǎng)段)。這種模式下,VMware虛擬出來的操作系統(tǒng)就像是局域網(wǎng)中一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)設(shè)備,它可以訪問網(wǎng)中任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)(需要多于一個(gè)的IP地址)。此時(shí),還需要手工為虛擬系統(tǒng)配置IP地址、子網(wǎng)掩碼(兩者處于同一網(wǎng)段),這樣,虛擬系統(tǒng)才可與宿主機(jī)互聯(lián)并通過局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)或路由器訪問外部網(wǎng)絡(luò)。

        3.2僅主機(jī)(Host-Only)模式

        為了滿足一些特殊的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試環(huán)境需求,可能需要將虛擬環(huán)境與真實(shí)的物理環(huán)境隔離開,此時(shí)我們就可以采用僅主機(jī)(Host-Only)模式。一般情況下,虛擬系統(tǒng)的TCP/1P配置信息(如IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等)都是由虛擬網(wǎng)絡(luò)的DHCP服務(wù)器所分配的,如果有特殊的需求可以人工配置修改。

        Host-Only實(shí)際上是建立了一個(gè)與外部網(wǎng)絡(luò)隔離的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),用以提高內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。這種模式下,所有虛擬系統(tǒng)都是可以相互通信的。但虛擬系統(tǒng)和真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)是隔離開的,彼此間無法實(shí)現(xiàn)信息互通。

        3.3NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)模式

        NAT模式,實(shí)際上是內(nèi)部虛擬網(wǎng)絡(luò)通過虛擬機(jī)所提供的NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)功能,借助宿主機(jī)來訪問外部網(wǎng)絡(luò)。NAT模式下虛擬系統(tǒng)的TCP/IP配置信息無法進(jìn)行手工配置修改,而是由VMnetS(NAT)虛擬網(wǎng)絡(luò)的DHCP服務(wù)器提供的。因此,虛擬系統(tǒng)無法與局域網(wǎng)中的其它物理主機(jī)進(jìn)行通訊。

        在構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)時(shí),可以使用VMware虛擬機(jī)所提供的三種網(wǎng)絡(luò)工作模式,這三種工作模式又適用于不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。橋接模式用于構(gòu)建完全開放的虛擬網(wǎng)絡(luò),將虛擬機(jī)與物理機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互通;僅主機(jī)模式用于構(gòu)建完全封閉的虛擬網(wǎng)絡(luò),虛擬機(jī)和物理機(jī)間可以進(jìn)行通信,但虛擬機(jī)無法與外部網(wǎng)絡(luò)互通;NAT模式介于兩者之間,用于構(gòu)建部分開放的虛擬網(wǎng)絡(luò),可實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)到物理網(wǎng)絡(luò)的單向訪問。

        4.VMware在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

        4.1網(wǎng)絡(luò)課堂的虛擬化

        傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教室財(cái)通操作系統(tǒng)多用戶方式以支持多種服務(wù)。VMware虛擬化,可使每名學(xué)生搭建獨(dú)立的系統(tǒng)環(huán)境,多臺(tái)虛擬機(jī)彼此完全隔離(局域網(wǎng)橋接模式IP沖突),創(chuàng)造獨(dú)立的實(shí)踐練習(xí)環(huán)境。虛擬化平臺(tái)管理員可對(duì)硬件資源設(shè)置分配規(guī)則,保證每個(gè)虛擬機(jī)都能公平得到資源。

        4.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的并行化

        在操作系統(tǒng)教學(xué)中,設(shè)計(jì)多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。例如在進(jìn)行Web、DHCP,DNS等服務(wù)的安裝配置練習(xí)時(shí),通過虛擬機(jī)可以模擬多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)境,能讓學(xué)生在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置實(shí)驗(yàn),提高設(shè)備的利用效率。

        4.3多課程的實(shí)驗(yàn)?zāi)M化

        在虛擬機(jī)中安裝不同操作系統(tǒng),可將網(wǎng)絡(luò)類課程教學(xué)中用到的操作系統(tǒng)集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上,從而實(shí)現(xiàn)在單機(jī)上進(jìn)行多課程的教學(xué),不僅滿足了多門的課程的教學(xué)需求,也在一定程度上提高了設(shè)備的利用率。

        5.結(jié)束語

        使用虛擬機(jī)模擬并搭建真實(shí)硬件操作環(huán)境,不僅解決了實(shí)操實(shí)驗(yàn)場地不足的問題,還提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率,大大降低了實(shí)驗(yàn)室的管理難度,從而保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開展。

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