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        虛擬機(jī)在軟硬件教學(xué)中可行性探索

        2020-10-20 06:06:44譚志浩

        摘?要:目前高職院校的專業(yè)實(shí)踐教學(xué),主要包括軟件教學(xué)、硬件教學(xué)以及軟硬結(jié)合類教學(xué)三類,在教學(xué)實(shí)施中存在不同困難。虛擬機(jī)軟件可在任意一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)的模擬操作,為解決上述問題提供了可行思路。本文基于Vmware和VirtualBox兩款虛擬機(jī)軟件,針對(duì)如何提升軟硬件課程教學(xué)效果進(jìn)行了分析和研究。

        關(guān)鍵詞:虛擬機(jī);VMware;教學(xué)條件

        一、概述

        虛擬機(jī)可以在任意一臺(tái)支持虛擬化技術(shù)的物理主機(jī)上運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)的模擬操作。理論上,虛擬機(jī)只需要實(shí)體計(jì)算機(jī)部分磁盤和內(nèi)存容量,就可以實(shí)現(xiàn)其所有功能[1]。目前比較主流的虛擬機(jī)軟件,包括VMware軟件和VirtualBox軟件兩款[2]。

        基于主機(jī)模型的虛擬機(jī)VMware Workstation于1999年發(fā)布,可運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng),既相互獨(dú)立運(yùn)行,也可根據(jù)需要共享文件、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)資源等。?Oracle VM VirtualBox由德國innotek公司開發(fā),于2010年被Oracle公司收購并最終改名。兩款軟件實(shí)現(xiàn)功能基本類似,但相比之下,VirtualBox具有安裝文件下載方便、占用空間小、支持操作系統(tǒng)類型更新較快、免費(fèi)開源的優(yōu)勢(shì),但在遷移性和穩(wěn)定性方面不如前者。

        二、軟件教學(xué)中作用發(fā)揮

        軟件教學(xué)中主要包括三種:操作系統(tǒng)安裝、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)搭建和專用軟件學(xué)習(xí)。

        (一)操作系統(tǒng)安裝

        在操作系統(tǒng)教學(xué)中,尤其是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生,Linux操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)是重難點(diǎn)。但在具體實(shí)施過程中,教學(xué)條件往往不夠便利:一方面除該課程外,實(shí)驗(yàn)室還一般要承擔(dān)其他課程的授課任務(wù)。另一方面難以保證1人對(duì)多臺(tái)主機(jī)的客觀需求。虛擬機(jī)支持多種操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行,可以實(shí)現(xiàn)不同操作系統(tǒng)之間的訪問測(cè)試。不僅如此,虛擬機(jī)軟件還可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行了虛擬,包括主機(jī)(host-only)模式、NAT模式、橋接模式等,可以根據(jù)需求配置來實(shí)現(xiàn)主機(jī)與主機(jī)、主機(jī)與虛擬機(jī)、虛擬機(jī)與虛擬機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)通信。虛擬機(jī)的這些特性可以有效彌補(bǔ)教學(xué)條件受限的問題。

        (二)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)學(xué)習(xí)

        在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)搭建中,主要包含WWW、DHCP、DNS、FTP、VPN等服務(wù)。在教學(xué)過程中,服務(wù)搭建流程、參數(shù)設(shè)置改變,服務(wù)與服務(wù)之間的連貫性(如WWW服務(wù)往往與DNS服務(wù)緊密聯(lián)系)是重點(diǎn),而虛擬機(jī)軟件可以有效的解決上述問題。

        VMware軟件的虛擬機(jī)快照功能和VirtualBox的生成備份功能,與主機(jī)備份還原功能相類似,可在數(shù)秒內(nèi)恢復(fù)虛擬機(jī)狀態(tài),基于此可設(shè)置服務(wù)不同參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)比學(xué)習(xí)。但兩款軟件稍有區(qū)別,前者恢復(fù)快照時(shí),可以連同硬件參數(shù)(包括硬盤數(shù)量,網(wǎng)卡模式等參數(shù))一同恢復(fù)至拍攝快照時(shí)的狀態(tài),而后者生成的備份,則只是將虛擬機(jī)的軟件部分恢復(fù),硬件參數(shù)與當(dāng)前狀態(tài)保持一致(如網(wǎng)卡模式),因此可能造成部分狀態(tài)丟失。從這個(gè)意義上講,VMware軟件保持狀態(tài)的能力要比VirtualBox軟件強(qiáng)大。

        (三)專用軟件學(xué)習(xí)

        在學(xué)習(xí)專用軟件時(shí),一方面需要掌握安裝方法,可以在不同安裝階段拍攝快照,如需要SQL支持的軟件,可以先安裝成功數(shù)據(jù)庫軟件,拍攝快照后再安裝相應(yīng)軟件,既可以滿足反復(fù)安裝的需求,又可以大大減少無關(guān)軟件耗費(fèi)時(shí)間。

        對(duì)于軟件安裝復(fù)雜或者用戶端不便于學(xué)習(xí)安裝過程的,可以采取專業(yè)人士一次安裝成功,依托虛擬機(jī)的遷移功能來實(shí)現(xiàn)多人操作配置需求。對(duì)于真實(shí)物理主機(jī)而言,每個(gè)虛擬機(jī)只是一個(gè)文件,因此可以方便的遷移到其他主機(jī)上使用。但兩款軟件稍有不同。VMware軟件在遷移時(shí),可采用完全克隆功能,只需將對(duì)應(yīng)文件復(fù)制到對(duì)應(yīng)主機(jī)上,所有快照已按邏輯順序排列。而VirtualBox軟件采取生成備份的功能,在遷移時(shí)只能將某個(gè)硬盤文件進(jìn)行,需要將其掛載到某個(gè)虛擬機(jī)中才可使用。因此,后者只是復(fù)制某一個(gè)快照。依托虛擬機(jī)的遷移功能,只需在一個(gè)虛擬機(jī)中成功安裝軟件,就能保證多人可以操作該專業(yè)軟件,且環(huán)境完全相同。

        三、硬件教學(xué)中作用發(fā)揮

        在軟硬結(jié)合類課程教學(xué)中,虛擬機(jī)軟件的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。虛擬機(jī)本身可以實(shí)現(xiàn)軟件教學(xué),同時(shí)提供包括CPU內(nèi)核、網(wǎng)卡、USB設(shè)備等硬件支持,因此可以提供有效的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和測(cè)試平臺(tái)。但是在硬件教學(xué)中,虛擬機(jī)軟件同樣具有廣闊應(yīng)用前景。

        硬件教學(xué)中,硬件設(shè)備往往出于保密等特殊要求,接口協(xié)議并不統(tǒng)一,導(dǎo)致教學(xué)中硬件設(shè)備數(shù)量與教學(xué)培訓(xùn)數(shù)量矛盾突出,設(shè)備參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤后無法及時(shí)排查造成課程進(jìn)度受阻。虛擬機(jī)軟件的硬件兼容和快照功能可以較好的解決上述矛盾:一方面虛擬機(jī)支持USB外設(shè)識(shí)別,可以依托接口轉(zhuǎn)換器,將各類接口統(tǒng)一成USB接口,從而實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)與硬件設(shè)備的連通,另一方面虛擬機(jī)快照可以快速恢復(fù)相應(yīng)參數(shù)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)故障的順利排除。

        四、結(jié)束語

        本文基于VMware和VirtualBox兩種主流虛擬機(jī)軟件,針對(duì)軟件、硬件和軟硬結(jié)合類三種教學(xué),分別提出了不同使用策略來提升該類實(shí)踐課程教學(xué)效果。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 九天科技.非常實(shí)用 零基礎(chǔ)學(xué)黑客攻防從新手到高手 圖解視頻版 第2版:中國鐵道出版社,2016.07:第25頁

        [2] 唐彧,王淵.計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)構(gòu)想及虛擬機(jī)技術(shù)的運(yùn)用研究[J]:電腦知識(shí)與技術(shù),2016:12(11):132-133

        作者簡介:譚志浩(1992-),男,碩士,最近研究方向:信息化教學(xué)、操作系統(tǒng)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與管理。

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