虚拟机应用于网络操作系统实训的新探索

2022-09-11

网络操作系统是高职网络信息专业的专业基础课程, 是学习网络服务的关键性课程之一, 也需要学生了解计算机系统运行原理。该课程是一门综合性课程, 既强调多个网络操作系统间的相互涉及关系与实训操作;也强调基本理论的掌握, 尤其是课程中许多概念、过程相当抽象, 不易理解。对于高职学生来说, 只有加强实践环节的教学, 通过良好的实验实训条件, 理论联系实际, 才能够提高其相应的操作能力。

1 问题的提出

目前操作系统课程的教学, 笔者认为尚有些地方若不加以改进, 将会不同程度地影响课程的教学质量。其一, 课堂教学主要是把学生集中起来以课堂讲授为主, 形成了一种灌输式的教学。由于这门课程的许多概念比较抽象不易理解, 往往出现了教师在台上滔滔不绝, 学生在台下昏昏欲睡。其二, 实验实训过程中, 由于机房的所有设备都是预装操作系统, 并且使用保护卡保护, 学生对于网络操作系统的认识仅限于操作应用, 很难有机会实施操作系统的安装调试得实践。其三, 一些操作系统, 如U n i x, Netware等操作系统需要有特殊的硬件设备才能够运行, 而这些硬件设备价格昂贵, 一般普通高职学院的实验设备根本无法满足, 故教师空对空的讲解, 学生没有上机的条件, 形成恶性循环, 难以提高教学质量。

2 原因分析

在教学过程中, 各个操作系统的讲解都是孤立的, 学生学习缺乏系统性、逻辑性, 不符合人们的认知规律。特别是Unix、Linux和Netware等操作系统, 其全英文字符界面给学生的学习带来了不小的困难。

在教学实践过程中, 由于实验条件限制, 学生往往只能接触到操作比较简单的入门级服务器操作系统, 例如, Windows系列操作系统。对于在业界高端应用较广泛的Netware、Unix、Linux一般很少涉及。主要原因有如下几个:

其一, 非windows操作系统不易入门

Unix等其他操作系统一般采用字符界面 (现在已经有x-windows界面的操作系统, 但一般不采用) , 操作界面不友好, 人机交互性能较差, 初学者很难一下子记住很多的命令, 造成学习和操作困难。故学生很难深入学习下去。

其二, 建设专用机房使用率低

在实验室环境下, 为了提高实验室的利用率, 往往需要一个实验室能够满足多个实验的需求, 同时满足实验室设备的安全稳定的要求。一般采用利用保护狗对计算机设置多系统引导, 多系统保护的方法。目前市面上的保护狗很少有对Unix, Linux系统进行保护, 故如果需要安装U n i x、L i n u x等系统机房中的计算机只能安装一个操作系统, 大大降低了计算机的使用效率。

其三, 专用机房使用成本高

Unix操作系统往往需要特殊的硬件才能支持运行, 例如, Solaris系统往往需要在SUN的小型机才能够运行。SUN的小型机价格一般在十多万到几十万不等, 无法大批量的购买用作实验。同时, Unix的维护难度很高, 系统的各类运行成本也相应提高很多。

3 虚拟机技术的基本优势

虚拟机是提供用户可在单一的桌面上同时运行不同的操作系统, 并在这些系统中进行开发、测试、安装新的应用程序的一种软件。虚拟机还可以实现在一台实体机器上, 通过连接多个操作系统来模拟完整的网络环境。目前虚拟机可以在PC平台上虚拟支持包括M S-D O S、W i n d o w s全系列、L i n u x、Unix和Netware等几十种操作系统。

3.1 虚拟机的主要优势

方便安全的通过虚拟机的方式利用一台电脑安装多个操作系统来学习。

在平台迁移过程中对软件的可移植性进行测试。

开发跨平台系统软件中进行跨平台测试。例如, 进行mission-critical的Windows与Linux-based的应用程序开发, 就可以利用虚拟机进行跨平台开发。

利用虚拟机在一台计算机上同时启用多个客户机, 连成一个网络, 完全真实的模拟环境进行测试或学习。

3.2 两种流行的虚拟机软件

VMware和Virtual PC是目前比较流行的虚拟机软件。它们的主要区别在:

其一, VMware没有模拟显卡, 要通过虚拟机工具VMware-tools才能用上高分辨率和真彩色, 否则只能用VGA。而Virtual PC模拟了一个比较通用的显卡:S3 Trio 32/64 (4M) 。好在安装VMware-tools也非常方便。

其二, Virtual PC的网络共享方式与VMware不同。VMware是通过模拟网卡实现网络共享的, 而Virtual PC是通过在现有网卡上绑定Virtual PC emulated switch服务实现网络共享的。

4 利用虚拟机能够解决的问题

4.1 基本无需硬件的投资

通过上述的虚拟机功能的介绍, 虚拟机完全可利用现有的网络机房的实验设备, 不需要添加固定资产投入, 仅需购置相应的虚拟机软件即可投入使用。就可以在原有的windows系列平台上进行unix、linux系统的教学实践。这使得原有的机房的功能大大增加, 使用效率大大提高。

4.2 有利于不同操作系统间的切换, 大大提高教与学效率

人的认知规律是以已有的知识体系为基础, 学习新识, 引发创新。在日常的网络操作系统的教学过程中, 学生从熟悉的windows操作系统中, 一下子跳入到Unix、Linux操作系统的学习, 因为两种操作系统有着质的区别, 所以往往难以适应, 半途而废。现在利用Windows系统下的软件来使用Unix、Linux等操作系统, 并且可以方便的进行各个操作系统的切换, 同时虚拟机又可以完全实现Unix、Linux操作系统的功能。这一点给初学者的学习带来了极大的方便, 初学者可以一边在Windows系统中看着教程, 一边在虚拟机中联系运行。