虚拟机VMware在Linux操作系统管理教学中的运用

张松林 高建 李树波

摘  要：Linux操作系统管理是高等职业院校计算机系学生必修的一门专业课程，本文首先介绍了当前Linux系统教学面临的主要问题，简单介绍了虚拟机VMware的安装及其在Linux教学中的应用优势，在此基础上结合Linux教学实践探讨了虚拟机VMware在Linux系统教学中的运用，旨在提高高职院校Linux系统教学实效。

关键词：虚拟机;VMware;Linux

中图分类号：TP316.81      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）24-0123-03

Abstract：Linux operating system management is a required professional course for students of computer department in higher vocational colleges. Firstly，this paper introduces the main problems faced by current Linux system teaching，briefly introduces the installation of virtual machine VMware and its application advantages in Linux teaching，and then discusses the application of virtual machine VMware in Linux system teaching combined with Linux teaching practice，The purpose is to improve the teaching effect of Linux system in higher vocational colleges.

Keywords：virtual machine;VMware;Linux

0  引  言

操作系統是用户操控计算机不可缺少的软件，其主要作用是为用户提供更加友好的计算机使用环境。现阶段，大部分计算机安装的操作系统是Windows系列，但正版Windows操作系统成本较高，而Linux操作系统免费开源，性能优良，安全性高，是Windows操作系统的有力竞争对手，在各行各业拥有越来越广阔的应用前景。因此，有很多高职院校计算机专业都设置Linux系统相关课程，但是Linux系统在个人计算机方面的应用并不多，学校计算机很少安装Linux系统，这就给Linux系统教学带来一定的困难，如何为学生提供更好的Linux系统教学环境成为Linux课程教学成败的关键问题，虚拟机VMware的出现和应用为解决这一问题提供了更多的选择。

1  Linux教学的现状及其原因

Linux教学课程的开设目标是对课堂理论、实际训练与企业中所应用到的技术进行综合性的教学训练，整合课程内容与实际工作流程，以提升学生的学习、工作能力。该课程重点强调构建Linux网络环境、对该操作系统的进行基本管理和应用、服务器的配置和应用，因此可以看出该课程十分注重学生在实践中分析问题、创新解决问题的基本能力，但这些能力的培养往往在传统的教学体系中难以达到理想的效果[1]。以下三点是经过分析所得到的原因。

（1）Linux机房一般由高校机房管理员统一安装，为防止机房内的计算机被学生感染病毒，或防止由于学生的不当行为造成系统的损坏，相关人员通过安装硬盘保护卡来实施计算机系统保护措施，往往不安装光驱，因此造成了学生无法进一步深入探究该系统安装过程中的问题，同时由于缺乏相关的系统管理实训，造成了学生知识与实践能力的脱节。

（2）学生的上机任务一般在安装好系统的机房中进行，因此学生就不能完成磁盘管理等相关的实训任务，例如在一个基本的磁盘管理实训任务中，如果学生格式化硬盘或者对其进行分区的操作，会对原来的系统造成影响，例如导致数据的误删等。同时，动态磁盘管理实训任务也由于机房中计算机的硬盘数与企业实际的硬盘数相差较大，因此无法进行符合实际的磁盘阵列实训任务。

（3）由于机房的条件限制，学生一次只能对一个操作系统进行操作。因此学生在配置网络服务器时，由于缺乏网络条件的支撑，导致无法与Windows客户端进行现场的实时通信，也不可能同时运行两台以上的Linux服务器和客户端，学生无法及时观察实训的成果，这些问题不仅影响教师的教学，而且影响学生的实验操作效果。

以上分析的这些问题使得学生无法真正了解与掌握企业中实际运用到的相关技能，但是随着计算机技术的迅速发展，虚拟机技术的诞生很好地解决了上述种种问题。

2  VMware的介绍及安装

VMware是用来在一台物理计算机上对一台或多台虚拟计算机进行模拟的软件。每个虚拟计算机都有一个完整的硬件系统功能，可以执行各种任务，具有访问网络资源、存储数据等功能。因此，所模拟出的系统是一个完整的计算机系统。该软件还可以虚拟化网络通信方式，即利用虚拟机的桥接（Bridge）方式，将主机的交换机和虚拟机连接起来，使主机与多台虚拟机进行通信。因此，通过这款软件便可以用一台物理计算机构成一个小型的局域网环境，主机是测试机的客户端，而虚拟机是配置服务器。这样，物理机可以替代多台计算机作为操作的对象，不仅减少了实验设备的资金预算，而且为Linux操作系统的实训提供了更好的实验条件。利用虚拟机进行系统安装实训的步骤如下：首先，将CentOS 7.2的安装光盘制作成ISO文件，这样是为了学生在系统安装过程中不需要通过光盘进行安装。其次，启动虚拟机，单击“新建虚拟机”，选择“CentOS 64位”，并选择适当的虚拟处理器、内存分配、虚拟硬盘等。并注意选择使用ISO文件安装系统，点击“编辑虚拟机设置”，点击“硬件”选项卡上的“CD-ROM1（IDE1：0）”，选中右侧的“使用ISO映像”，点击“浏览”，选择ISO文件并确认。这就用ISO文件替代了传统的光驱安装，更加方便[2]。然后便可以等待系统安装完成，已安装的系统以文件的格式存储在计算机Windows系统中。

3  虚拟机VMware在Linux系统教学中的应用优势

3.1  利用虚拟机的快照功能恢复系统

在实训的过程中，所做的很多实验对系统而言都是非常危险的，如基本磁盘管理、动态磁盘管理、系统密码更新、系统引导程序等，如果发生错误将会导致系统故障。因此，快照和恢复功能可以解决因故障导致的问题。如果虚拟系统被禁用或挂起，则可以执行映像功能。此功能将保持映像时虚拟机的当前状态，而不是继续进行相关的操作。如果学生由于操作错误而希望恢复到快照时的状态，可以进行还原的操作，将系统恢复到其原始状态。

3.2  文件管理、磁盘管理和网络管理实验

虚拟机的优越性还在于它也可以用作虚拟设备，例如在动态磁盘管理的实训操作中，学生需要更多的磁盘来完成RAID0、RAID1和RAID5实验，在这种情况下，便可以利用虚拟机特有的虚拟设备功能。在系统中添加更多的虚拟磁盘来完成磁盘现场实验，不会对系统原有的数据造成任何损坏，也可以完成虚拟磁盘的格式化并尝试管理权限的实训操作，同时这种方式也能避免对物理机系统的影响。在网络代理的相关实训操作中，由于学生在使用计算机的时候必须依赖于多个网卡的硬件支持，在利用虚拟机完成实训操作的过程中，当系统关闭时，会向系统中添加更多的虚拟网卡以充当不同网络的网关，并为每个网卡配置相应的IP地址以创建一个小型网络，以更好地完成实验。

3.3  服务器实验

DHCP、DNS类似的服务实训操作依赖于较多的用户，因此每台服务器需要一个客户端，配置完成后需要利用客户端来验证操作是否完成，利用安装了这款软件的任何一台机器都可以同时模拟Linux服务器和客户端，每个网络服务器的搭建完成后都可以完成自动测试。当需要在不同的系统布置网络环境时，例如Linux、Windows与DHCP Relay这三个系统当中。我们需要有两个用于DHCP服务器的虚拟网卡：eth0和eth1，并且使得DHCP服务器网卡连接eth0网络，Windows客户端网卡连接eth1网络，通过设置服务器的DHCP超级作用域与DHCP Relay，获得Windows客户端的IP地址，进而完成了该实训操作。

4  Linux系统教学中的VMware应用

4.1  學生安装Linux操作系统

相异于Windows系统的安装方式，Linux给用户提供了两套安装方案，即图形模式和文本模式，前一种方案与Windows系统的安装类似，适合于普通用户的快速安装。但是在实际训练的过程中，为了让学生更清楚地掌握该系统的细节，可以让学生利用第二种安装方案自行安装系统，安装前必须使用CD-ROM模拟软件，方法与之前相同，必须指定映像文件所在的位置，并替换光盘中的文件，设置完成后，在VMware窗口中点击启动此虚拟机，便可以进入系统的安装界面，输入文本“boot：”，然后按回车键进入文本安装界面，按照屏幕上的说明完成系统的安装。

4.2  学生在虚拟计算机上进行Linux环境下的磁盘分区、格式化

对磁盘进行分区是实际安装系统的过程中需要解决的重点问题，同时也是学生最感兴趣的问题。并且，由于Linux环境和Windows环境下硬盘驱动器及其逻辑部分的表示方式不同，所以对磁盘进行分区的方式也不同。第一种方法是在“选择分区模式”对话框出现时选择文本模式或者选择图形模式来对磁盘进行分区。设置文件系统格式和磁盘分区的大小之后，可以通过命令行将磁盘格式化。第二种方法是运行fdisk命令，通过选择不同的参数，可以删除原始磁盘分区、重新进行磁盘分区和查看磁盘分区[3]。

4.3  设置引导装载器GRUB

所谓GRUB，即为在多个并存的系统中进行引导，设置启动不同的系统，例如在Linux操作系统中可以设置默认的Linux启动模式（Linux提供两个用户界面：窗口和命令），安装Linux系统后，默认的启动模式是窗口模式。为了学习如何在实际命令模式下使用常规命令，认识引导装载器存在的意义，可以指导学生修改引导装载器的配置文件，并将默认的启动模式设置为命令模式。要完成此设置，可以使用以下方法：运行Linux虚拟计算机，在窗口模式下找到/boot/grub/grub.conf文件并编辑其内容，特别是修改默认项和标题项。更改后保存文件，重新启动虚拟机，系统启动后返回命令模式，这样可以消除窗口模式，并在实际命令模式下执行命令指令，使学生完成相关的学习目标。

通过上述的实际训练，可以引导学生修改/boot/grub/ grub.conf文件中的默认条目和标题条目，改变Linux中默认的引导加载程序实现模式，在安装了双系统的情况下，还可以更改文件中项目的默认值项和标题项，以便在计算机启动时了解在双系统之间的选择。此外，在VMware的环境中运行虚拟Linux系统环境的时候，通过相关的按键组合进入全屏模式，此时用户将完全脱离Windows界面环境，并进入到干净的Linux操作系统环境中完成相关的实训任务。

4.4  通过应用虚拟仿真教学提高教学质量

目前，本校正处于示范校验收的关键时期，通过“双高”建设，为我院教学的软硬件建设提供了极大的支持，教学条件焕然一新。机房电脑配置基本都满足了VMware的软件安装，这为虚拟化仿真教学提供了有力的支持和必需的前提条件。所以在学研有效课堂建设如火如荼之际，笔者针对计算机专业适合的课程进行再次整合和调整。结合工作岗位的需求，利用虚拟机环境模拟了各种现实的工作岗位场景。学生在虚拟机环境中基本实现了对真实工作岗位所需能力的训练，达到了教学目标的要求。从而减轻了学校的实训室建设的压力，也减少了学生所面对的工作岗位的压力。

5  结  论

在教学实践中，教师运用虚拟机VMware开展Linux系统教学时要结合高职院校学生的认知特点，注重培养学生的Linux系统实践操作能力，借助虚拟机VMware克服传统Linux系统教学存在的弊端，模拟企业真实情况，帮助学生开展更多的实践操作，从而提高他们的Linux系统操作能力。

参考文献：

[1] 何珍祥，任文.用虚拟机构建Linux实验环境 [J].电脑知识与技术，2010，6（2）：290-291+297.

[2] 柴艳宾.虚拟机环境下Linux操作系统教学的实践 [J].计算机时代，2018（8）：82-84.

[3] 马霞歌.VMware在Linux操作系统教学中的应用研究 [J].中国教育信息化，2009（11）：63-65.

作者简介：张松林（1976.07-），男，汉族，辽宁盘锦人，副教授，网络工程师，本科，主要研究方向：计算机网络教学。