龍科 廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院

探析虛擬機(jī)技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

龍科 廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院

為了迎合時(shí)代發(fā)展的需要，促進(jìn)我國教育實(shí)踐性的增強(qiáng)，我國的各大高校在日常的運(yùn)行以及課程教學(xué)的過程中，都加強(qiáng)了對(duì)于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視。在這樣的背景之下，為了促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率以及質(zhì)量的提升，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自身能力的提升以及發(fā)展，各大高校都加強(qiáng)了對(duì)于新的教學(xué)技術(shù)以及設(shè)備的運(yùn)用。本文基于此，著重論述虛擬機(jī)技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，并由此為我國高校計(jì)算機(jī)教學(xué)的發(fā)展提供借鑒。

虛擬機(jī)技術(shù) 高校計(jì)算機(jī) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 技術(shù)應(yīng)用

作為實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，計(jì)算機(jī)課程教學(xué)活動(dòng)在開展的過程中需要著重注意對(duì)于學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)以及鍛煉，并積極為其創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，確保其自身能力以及綜合素質(zhì)的提升，能夠滿足社會(huì)崗位的需要。在這樣的背景之下，我國的各大高校在開展計(jì)算機(jī)課程時(shí)，都加強(qiáng)了對(duì)于微機(jī)器材以及實(shí)驗(yàn)室的配備。但是伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國高校需要逐步引進(jìn)符合時(shí)代發(fā)展要求的高新技術(shù)，諸如虛擬機(jī)技術(shù)。本文基于此，分析探討虛擬機(jī)技術(shù)的內(nèi)涵，并就該技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行論述。

1 虛擬機(jī)概述

1.1 虛擬機(jī)內(nèi)涵

作為一種特殊化的系統(tǒng)，虛擬機(jī)在運(yùn)行的過程中能夠確保多個(gè)操作系統(tǒng)在物理處理器上同時(shí)運(yùn)行，并為各系統(tǒng)的運(yùn)行提供高效的硬件使用圈。

該系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中能夠從中央處理器芯片中將部分儲(chǔ)存空間預(yù)留給操作系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并確保每個(gè)系統(tǒng)的獨(dú)立性，防止某個(gè)程序的錯(cuò)誤而導(dǎo)致的系統(tǒng)癱瘓。不同于真實(shí)的計(jì)算機(jī)，虛擬機(jī)在運(yùn)行的過程中克服了真實(shí)計(jì)算機(jī)無法同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)的局限性，實(shí)現(xiàn)了底層設(shè)備資源的定向交互。

1.2 虛擬機(jī)技術(shù)分類

1.2.1 虛擬硬件模式

作為早期的虛擬機(jī)模式，虛擬硬件模式屬于傳統(tǒng)的虛擬計(jì)算機(jī)模式圈。該模式在運(yùn)行的過程中能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的硬件設(shè)施劃分至虛擬化層，并確保每一個(gè)虛擬系統(tǒng)對(duì)于宿主機(jī)端的拷貝。

基于這樣的操作狀況，虛擬硬件模式在運(yùn)行的時(shí)候即便出現(xiàn)了虛擬機(jī)系統(tǒng)崩潰的狀況，其也能保障了真實(shí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)于宿主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的保護(hù)，促進(jìn)相關(guān)效益的取得。

1.2.2 虛擬操作系統(tǒng)模式

該模式在運(yùn)行的過程中往往能夠促進(jìn)基于主機(jī)系統(tǒng)的虛擬層的構(gòu)建。該虛擬層在運(yùn)行時(shí)往往能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)人員對(duì)于各類資源的共享。在這樣的背景之下，技術(shù)人員能夠構(gòu)建起獨(dú)立性較強(qiáng)的虛擬機(jī)，并確保每個(gè)虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)具有最高的訪問權(quán)限。

在該模式之下，每個(gè)虛擬專用服務(wù)器上的管理以及運(yùn)行參數(shù)都與主機(jī)保持一致，從而實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器處理工作造成的能耗的降低。

1.2.3 Xen模式

作為近年來發(fā)展起來的虛擬機(jī)模式，Xen模式主要在虛擬硬件虛擬機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展、演變的，故而其在運(yùn)行時(shí)具有多種虛擬硬件虛擬機(jī)的特點(diǎn)。不同于傳統(tǒng)的虛擬機(jī)模式，Xen模式在推行的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于宿主機(jī)操作系統(tǒng)的選擇性修改，促進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行效率以及質(zhì)量的提升。

1.3 虛擬機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬機(jī)技術(shù)在運(yùn)行的過程中往往具有多種優(yōu)點(diǎn)，故而受到高校教師的歡迎，并獲得了廣泛的運(yùn)用。關(guān)于虛擬機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)，筆者進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容如下。

一方面，該技術(shù)在運(yùn)行的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)操作系統(tǒng)的同時(shí)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)于多個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)的設(shè)置，并保障其獨(dú)立運(yùn)行，提升了運(yùn)行效率；另一方面虛擬技術(shù)的系統(tǒng)硬件具有一致性，進(jìn)而規(guī)避了不兼容問題的出現(xiàn)，而這些標(biāo)準(zhǔn)化硬件的投入使用，能夠滿足系統(tǒng)的大部分指標(biāo)要求，提升了用戶體驗(yàn)感受。

不僅如此，虛擬機(jī)技術(shù)還具有較強(qiáng)的恢復(fù)性。該技術(shù)主要依托物理系統(tǒng)而進(jìn)行建設(shè)，且為了防止突發(fā)狀況的出現(xiàn)，虛擬機(jī)在構(gòu)造的過程中就加強(qiáng)了對(duì)于撤銷盤的設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)于虛擬機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的記錄，確保突發(fā)情況在發(fā)生時(shí)，其能夠迅速恢復(fù)到所保存的狀態(tài)。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建

在進(jìn)行高校計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建的過程中，筆者以南京市某高校的計(jì)算機(jī)虛擬平臺(tái)構(gòu)建為例機(jī)型論述。據(jù)悉該校的技術(shù)人員多加強(qiáng)了對(duì)VMware Workstation軟件的運(yùn)用。關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建的流程，筆者進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容如下：

技術(shù)人員在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的物理機(jī)上進(jìn)行VMware Workstation軟件的安裝，從而構(gòu)建起以該軟件為核心的虛擬機(jī)安裝以及管理體系。隨后，技術(shù)人員再依據(jù)該軟件的安裝向?qū)В瑢?duì)虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的類型、內(nèi)存等狀況進(jìn)行合理的設(shè)置，從而促進(jìn)多個(gè)虛擬機(jī)的安裝。

在進(jìn)行操作系統(tǒng)以及應(yīng)用安裝時(shí)，作業(yè)人員需要啟動(dòng)虛擬機(jī)，并依據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)的具體課程內(nèi)容而對(duì)各類操作系統(tǒng)以及服務(wù)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，并確保虛擬機(jī)的程序與宿主機(jī)保持一致。為此規(guī)避系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)信息遺失問題，技術(shù)人員還需要借助備份文件進(jìn)行克隆虛擬機(jī)的構(gòu)建。

在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的過程中，工作人員需要確保虛擬機(jī)具有快照功能，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)于虛擬機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀況的保存，并確保其在系統(tǒng)故障會(huì)快速恢復(fù)到過去的保存狀態(tài)。最后，工作人員還需要進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，在此作業(yè)時(shí)候需要借助VMware Workstation軟件將虛擬機(jī)與VMnetO-VMnet9中的一個(gè)虛擬交換機(jī)進(jìn)行鏈接，從而建立起全封閉的網(wǎng)絡(luò)，確保虛擬機(jī)可通過宿主機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問。

3 虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

由于虛擬機(jī)技術(shù)在運(yùn)行的過程中具有多種特點(diǎn)，故而作業(yè)人員在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中均加強(qiáng)了對(duì)于該技術(shù)的運(yùn)用。對(duì)此筆者進(jìn)行了下述的總結(jié)、分析。

3.1 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)

在開展計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，為了培養(yǎng)學(xué)生處理復(fù)雜計(jì)算機(jī)問題的能力，教師往往需要開展數(shù)據(jù)損壞、操作系統(tǒng)崩潰的實(shí)驗(yàn)。在這樣的狀況下，為了規(guī)避物理機(jī)的損壞，教師往往加強(qiáng)了對(duì)于虛擬機(jī)的運(yùn)用。

由于虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)僅代表物理主機(jī)上的一個(gè)文件，故而在相關(guān)破壞性試驗(yàn)的過程中，其不對(duì)物理機(jī)造成任何破壞，進(jìn)而確保在保護(hù)物理機(jī)的前提下，促進(jìn)了學(xué)生相關(guān)能力的培養(yǎng)以及鍛煉，促進(jìn)了最高效益的取得。

3.2 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

目前，用于計(jì)算機(jī)教學(xué)的計(jì)算機(jī)普遍缺乏光驅(qū)，且其硬盤都安裝了保護(hù)系統(tǒng)。在這樣的狀況下，教師無法促進(jìn)操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)的開展。但是伴隨著虛擬機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，學(xué)生能夠通過加載ISO鏡像文件的方式進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝。在這樣的狀況下，學(xué)生能夠依據(jù)教師的演示而展開相關(guān)的操作，從而促進(jìn)教學(xué)效果的顯著提升。

3.3 網(wǎng)絡(luò)類實(shí)驗(yàn)

在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中，教師可以借助虛擬機(jī)為學(xué)生創(chuàng)造局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在這樣的背景之下，學(xué)生能夠在虛擬的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中開展多種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，諸如局域網(wǎng)組建，服務(wù)器配置、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)配置等實(shí)驗(yàn)。

不僅如此，伴隨著虛擬機(jī)的廣泛運(yùn)用，高校的公共實(shí)驗(yàn)室就能夠促進(jìn)各類網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的開展，并由此帶動(dòng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)操作能力的顯著提升，并由此降低了各類人力、物力。

3.4 利用虛擬機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)和作業(yè)檢查

虛擬機(jī)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用，不僅能夠?yàn)閷W(xué)生營造各類科學(xué)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，還能夠借助屏幕錄像軟件，將學(xué)生的操作內(nèi)容記錄下來，并保存為視頻文件。隨后教師能夠以此為依據(jù)對(duì)學(xué)生的操作狀況進(jìn)行了解，并對(duì)其錯(cuò)誤進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)以及糾正。此外，教師還可以將教學(xué)示范操作進(jìn)行錄像，制作成視頻課件，供學(xué)生進(jìn)行參考學(xué)習(xí)。

3.5 計(jì)算機(jī)維護(hù)以及機(jī)房管理

虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建不僅能夠促進(jìn)課程教學(xué)的順利開展，還能夠確保機(jī)房維護(hù)作業(yè)朝著簡單化、便捷化的方向發(fā)展。

伴隨著虛擬機(jī)的運(yùn)用，學(xué)生能夠在破壞性實(shí)驗(yàn)過程中規(guī)避計(jì)算機(jī)病毒的傳播以及影響，確保物理機(jī)的數(shù)據(jù)安全以及穩(wěn)定。此外，虛擬機(jī)技術(shù)還能處理部分維護(hù)工作，進(jìn)而提高了計(jì)算機(jī)維護(hù)效率的提高，并降低了相關(guān)成本。

結(jié)束語：為了進(jìn)一步促進(jìn)我國高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的順利開展，我國的高校逐步加強(qiáng)了對(duì)于虛擬機(jī)技術(shù)的運(yùn)用。本文基于此，分析探討了虛擬機(jī)概況（虛擬機(jī)內(nèi)涵、虛擬機(jī)技術(shù)分類、虛擬機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)），并就虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建以及虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。筆者認(rèn)為，隨著相關(guān)措施的落實(shí)到位，我國的虛擬機(jī)技術(shù)必將獲得了長足的發(fā)展，并由此促進(jìn)我國高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的順利開展，提高教學(xué)效率以及質(zhì)量，謀求更高的教學(xué)效益，促進(jìn)學(xué)生自身能力的提升。

[1]朱燕.虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)(學(xué)術(shù)交流),2017,（11）:1434-1436

[2]肖媛娥,譚云蘭,王濤.虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技廣場,2013,（5）:160-162