虚拟机技术在高校计算机实验室中的应用

摘要摘要：针对高校计算机类实验室设备利用率不高、没有形成交叉利用，以及灵活性不足等问题，以嘉兴学院平湖校区为例，研究了如何基于虚拟机技术，整合高校现有的实验室资源，以提高计算机类实验室的使用效率，搭建较好的实验环境。

关键词关键词：虚拟机技术； VMware Workstation；计算机实验室

DOIDOI：10.11907/rjdk.151942

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2015）011011102

基金项目基金项目：嘉兴学院实验技术改革项目（00315005）

作者简介作者简介：张梁（1984-），男，浙江嘉兴人，硕士，嘉兴学院平湖校区实验中心助理实验师，研究方向为计算机应用技术、计算机网络。

1计算机类实验室发展现状

国内许多高校实验室都是由各系按照自身需求建立的，有些实验仪器设备尤其像计算机这种通用设备利用率不高，没有形成交叉利用。另外，实验室建立的时间有早有晚，使得一些仪器和设备的使用年代不一，实验室各自为战，没有统筹规划实现实验室利用率的最大化。

实验室计算机设备装有Windows Xp、Windows 7、Linux、Windows Server2003、Windows Server2008等各种系统，因为不同专业需求不同，装有如CoralDRAW、Visual Studio、Dreamweaver、AutoCAD等各种软件，而很多软件又兼容于不同的操作系统。而软件的升级及系统补丁的更新随时带来原有软件无法使用，例如Adobe Creative Suite CS5.5以下版本只支持32位操作系统，而CS6版本以上又只支持64位操作系统，由此给计算机类实验室维护带来重复和复杂的工作。

此外，计算机类实验室所装的还原系统虽然能有效阻止病毒或木马等程序的散播，以及一些误操作导致系统无法正常启动或软件无法正常运行的情况[1]，但是对于某些课程接续步骤型的实验以及某些课程需要灵活配置应用时，现有的实验室系统管理模式很难满足这些需求。

2虚拟机技术应用

2.1基于虚拟机技术提高实验环境

虚拟技术可以对不同软件更好地规划和分类。例如网络互连性实验需要多台计算机、交换机和网线等设备，以现有条件很难实现每个人都有充足的设备来完成，而使用虚拟机技术，一人一机即可搭建自己的实验环境。

对于某些实验课程，需要借助前一次甚至前几次课程中已搭好的环境或做好的步骤，才能继续下一步的实验操作，否则将造成大量的浪费。对于这些接续性实验，通过虚拟技术的运用，可以根据实际情况保存好完整的实验环境。

硬盘格式化或重新分区等破坏性实验，真实环境下会导致系统完全不可用和所有数据丢失等情况，而在虚拟机环境下可以避免上述问题，完成这些实验[2]。

2.2基于虚拟机技术整合实验室环境

根据虚拟机技术特点，可依据实验室设备的新旧程度和配置情况，整合现有的计算机实验室资源，将其划分为3类实验环境：高配机型、低配机型和其它机型环境。

经管财会类软件、外语系的语言类、计算机公共课类软件这些对配置要求不是很高的实验，使用和操作上可运行在低配机的虚拟环境中。而对于计算机网络组网、物流仿真、艺术设计的Adobe系列软件等对硬件要求较高，这类实验可运行在高配机的虚拟环境下。而其它类机型包括一些实验室不可替代的专用机型，如某些设计类专业的iMAC一体机和一部分工作站机型，或是一些配置更低无法保障正常使用虚拟机以及一些古董级别已被实验室淘汰的机型，经过整合，将会带来更好的计算机实验环境，实验中心对不同需求的实验提供不同类别的实验室环境，各专业计算机类实验室又可交叉使用，由此提高整体使用效率。

3虚拟机实验环境搭建方案

主流的虚拟机有Microsoft公司的Microsoft Virtual server系列和VMware公司的VMware Server系列。因为Microsoft Virtual Server对软件的兼容性和使用者人数均不及VMware Server，因此选择后者作为本文计算机类实验室的虚拟机平台软件。尽管VMware公司已出新版VMware Workstation，但考虑到新版的稳定性还有待市场证明，因此实验室决定采用VMware Workstation 9版本作为实践操作的平台应用。VMware Workstation 9支持32位和64位的主机，支持双路虚拟SMP功能，也支持如Windows7等流行的操作系统，对Windows8的兼容性能也进行了全面的提升。

3.1嘉兴学院平湖校区虚拟机硬件环境

各计算机实验室的硬件配置各不相同，可根据硬件条件的不同，合理分配实验室使用，因为更高的硬件环境可以同时运行更多的虚拟机。笔者院校有不同年代不同批次计算机实验室若干，根据硬件配置整体性能的不同大致分为3类：低配机型，以Intel Pentium Dual-Core系列双核心处理器（主频范围2.0GHz-2.4GHz）、1G DDR II内存、160G SATA2硬盘、128MB独立显卡等配置划分。高配机型是以Intel Core i3系列双核心四线程处理器（主频范围2.1GHz-3.2GHz）4G DDR III内存、1TB SATA3硬盘、1G独立显卡等配置划分。其它类机型，有些是一些实验室不可替代的专用机型，如某些设计类专业的iMAC一体机和一部分工作站机型，有些是更低配的机型，安装使用虚拟机系统反应会很慢，有些则已被实验室淘汰另作它用。

3.2虚拟机CPU配置

虚拟机的CPU与主机相同，可以设置多CPU。考虑到学校的机型整体配置和系统运行速度问题，我们采用低配机型CPU为1个核心，而高配机型可选择2个核心。

3.3虚拟机内存配置

虚拟机内存依赖于主机的内存大小，学校实验中心根据不同的实验软件要求采用低配机型256MB-768MB，高配机型1GB-3GB的配置。另外，在VMware Workstation 9中的所有虚拟机内存总数并没有限制。

3.4虚拟机显卡配置

虚拟机提供VGA、SVGA等标准的显卡模式，可以自定义显存大小，支持Direct 3D等功能。不论是高配机型或是低配机型，一般情况下都选择与主机显卡相同的显存大小。

3.5虚拟机光驱和硬盘配置

VMware Workstation 9中提供多种IDE设备，可以是光驱或者硬盘等。光驱可以选择CD-ROM或者DVD-ROM，可以是主机物理光驱或者ISO的镜像文件。硬盘可以是虚拟硬盘或是直接选择主机的物理硬盘，可以选择IDE或是SCSI接口硬盘。虚拟硬盘可以根据实验情况选择容量，一般系统分区需要20G～50G左右，数据分区10G～20G范围比较适中，因此可以根据需求选择40G～80G的总虚拟硬盘容量。当然也可以选择创建动态硬盘模式，其容量会在设置的最大容量范围内根据虚拟机占用的实际硬盘容量而增加。

3.6虚拟机的VMware Tools

当需要的操作系统安装完成后，还需要安装VMware虚拟机驱动程序，因此安装VMware Tools成为关键。VMware Tools专门为Windows、Linux和Netware等操作系统定制了驱动程序光盘，是VMware虚拟机中一种自带的增强工具，可同步虚拟机与主机时钟的驱动程序并增强虚拟硬盘和显卡性能。安装了VMware Tools后才能实现主机与虚拟机之间的文件共享。另外，还可以实现虚拟机屏幕全屏功能，鼠标也可在主机与虚拟机之间自由移动，实现自由拖拽等功能。

3.7虚拟机网络模式配置

VMWare虚拟机提供了3种网络工作模式，针对不同实验目标需求，分别选择bridged（桥接模式）、NAT（网络地址转换模式）和hostonly（主机模式）。

（1）桥接模式：在bridged模式下，需要手动配置和宿主机处于同一网段的虚拟机系统的IP地址、子网掩码和网关等TCP/IP相关信息，通过设置可以使宿主机系统和虚拟机系统互相通信。在此模式下，虚拟机系统就是一个独立的局域网主机系统，它和宿主机就像连接在同一集线器上的电脑两台主机，通过设置可以实现相互通信。如果宿主机可以访问互联网，那么虚拟机系统也一定能通过配置局域网的网关或路由器来访问互联网。例如实验要求新建一个虚拟服务器，为局域网用户提供网络服务，就需要选择桥接模式。

（2）主机模式：在hostonly模式下，虚拟机系统和宿主机系统相当于通过双绞线互连的、可以进行相互通信的两台电脑主机。虚拟机系统的TCP/IP配置信息，都是由VMnet1虚拟网络的DHCP服务器动态分配的。例如实验要求进行某些特殊的网络调试工作，就可以选择主机模式，创建一个隔离于网内其它主机的虚拟系统。

（3）网络地址转换模式：在NAT模式下的虚拟机系统，TCP/IP配置信息是不能手动修改的，它的网络服务由VMnet8虚拟网络的DHCP服务器提供。若宿主机系统能访问互联网，那么使用网络地址转换功能，可以使虚拟机系统通过宿主机系统所在的网络同样访问互联网[4]。

实验前，配置VMware虚拟机时，为了今后更有效地进行不同实验中的网络管理和维护，网络工作模式的选择十分重要，如果选择了错误的网络工作模式就不能完成实验步骤，无法达到实验目的。

4结语

在高校的各种实验室中，以配备多台计算机作为公共课及专业课实践教学的载体，其使用频率是相当高的。随着时间的推移，原有的一些技术已无法满足现代日新月异的教学变革及发展趋势。虚拟机技术在计算机类实验室中的运用，能使实验中心人员更好地规划和整合原有的实验室资源，提高交叉使用效率，适应时代与教学发展需要。

参考文献：

[1]葛勤革.虚拟化：技术、应用与挑战[J].通信技术，2011（10）：9193，96.

[2]兰聪花.VMware虚拟机技术在计算机实践教学中的应用[J].考试周刊，2008（11）：166167.

[3]王春海.虚拟机技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

[4]余先虎.VMware虚拟机在网络实验教学中的应用[J].计算机时代，2013（6）：2022.

责任编辑（责任编辑：杜能钢）