基于VMware技术的Linux仿真实验平台构建

摘 要： 针对Linux课程实验条件存在的问题，在分析虚拟机技术的基础上，结合Linux课程的教学目标，实现了基于VMware技术的Linux仿真实验系统。在该仿真系统上可以完成各类Linux实验，方便做到教、学、做合一，为提高教学质量提供有力保障。

关键词： VMware； Linux； 实验平台； 仿真； 服务器配置

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）10-16-02

0 引言

Linux作为日渐流行的多用户、多任务的网络操作系统，有着开放、稳定、安全、费用低廉等许多其他操作系统无可比拟的优势，有着越来越广泛的应用前景，已成为网络核心技术之一。

Linux课是计算机类专业学生的一门职业技能课，目的在于讲授Linux操作系统的基础和应用知识，使学生掌握Linux系统的安装、配置、管理维护等技能，对Linux系统有一个全面了解。由于本课程授课内容主要侧重于培养学生的应用技能，授课过程中需要网络多媒体教学环境，现场演示各种服务的配置过程，使用大量的例子，培养学生分析问题、解决问题的能力[1]。因此，提高Linux实验教学效果已成为高职院校实验室建设迫切需要解决的问题。

1 实验条件存在的问题

实验室如不使用虚拟机技术，而只是安装Windows和Linux双系统则会带来一些问题。

1.1 无法满足“教学做”一体化教学改革要求

目前比较流行的多媒体同步教学软件只能在Windows平台上运行，在Linux平台下不能使用。因此教师无法通过同步教学软件控制学生的实验进程和及时解决学生在实验过程中出现的问题，难以实现在做中教、做中学的“教学做”一体化教学改革[2-3]。通过虚拟机技术，可以实现同时运行Windows和Linux两个系统，在Windows上运行同步教学软件，在虚拟机下的仿真Linux中进行实际操作训练。

1.2 实验室管理难度大

真实的Linux系统一旦不小心被修改root超级用户密码或者被删除了重要系统文件，系统将无法正常使用，解决这一问题需要比较复杂的过程，甚至需要重新安装Linux系统。通过虚拟机技术，在Windows上加上硬盘还原保护卡，系统重启之后虚拟机中的仿真Linux系统就恢复到最初的状态，可大大降低实验室的管理难度，保证实验的正常开展。

1.3 实验项目受到限制

Linux系统安装操作、分区及格式化操作等是学生必须掌握的技能，但在实际中，在学生机没有光驱等一些限制条件下安装真实的Linux系统是很难做到的，同时，一些“危险”性的实验也可能破坏物理计算机系统。通过虚拟机技术，学生可以通过虚拟光驱加载Linux系统盘镜像文件安装系统，而且Linux有不同的发行版，学生可以很方便地安装不同的Linux系统版本，学生之间可以相互比较各自安装的系统，发现Linux不同发行版的特点。总之，学生可以放心大胆地进行各种实际操作，而不必顾虑会损坏主机系统，从而增加了实践动手机会。

2 虚拟机技术

虚拟机（Virtual Machine）是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。通过虚拟机软件，可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。目前流行的虚拟机软件有Virtual Box、Virtual PC和VMware，它们均能在Windows系统上虚拟出多个计算机。

2.1 Virtual Box

VirtualBox是一款开源虚拟机软件，最初由德国Innotek公司开发，在Sun被Oracle收购后正式更名成Oracle VM VirtualBox。使用者可以在VirtualBox上安装并且执行Solaris、Windows、Linux、OS/2 Warp、BSD等系统作为客户端操作系统。

2.2 Virtual PC

Microsoft Virtual PC可以在Mac OS和Microsoft Windows操作系统上模拟x86电脑，并在其中安装运行操作系统。原来由Connectix公司开发，后被微软公司收购并改名为Microsoft Virtual PC。

2.3 VMware

VMware工作站是VMware公司的产品，该软件包含一个用于英特尔x86相容电脑的虚拟机套装，其允许用户同时创建和运行多个x86虚拟机。每个虚拟机实例可以运行其自己的客户机操作系统。

VMware具有强大的功能：支持几乎所有的常见操作系统，比如Windows，Linux，Solaris，FreeBSD等；提供快照功能，可以非常方便地还原操作；在网络上可以支持10个网卡，可以虚拟Team，还增加了ACE服务器；有录像功能，既能捕捉单张屏幕图片，又能捕获视频；支持目前常见的所有接口；安装完虚拟机的操作系统后，都有附加的虚拟机附件增强功能；安装附加工具后，VMware能通过复制粘贴或拖拽直接与物理主机的桌面交换文件；虚拟磁盘可以随便更改大小，也可以通过映射挂接其他磁盘，在设置里VMware有整理磁盘碎片功能等[4-5]。

3 仿真实验平台构建过程

目前高职院校实验室的计算机内存基本都在2G以上，硬盘在120G以上，完全满足构建性能良好的Linux仿真实验平台硬件条件。虚拟机选用功能强大且易用的VMware Workstation9.0，Linux系统选用与学习资料丰富的Fedora18。

3.1 VMware网络连接模式的选择

虚拟计算机与宿主机的网络关系有四种模式：Bridged、NAT、Host-only和not-use。考虑到Linux课实验需要，选择Bridged模式。该模式默认与VMnet0接口相连，客户机通过网桥直接连接外部物理网络，客户机和宿主机地位相同，均被看作是本地网络独立的主机，客户机与宿主机处于同一网段，使用本地网络不同IP地址。

3.2 构建过程中常见问题及解决方法

⑴ 启动虚拟机系统时出现“serial0： Unable to launch virtual printer proxy：系统找不到指定的文件，设备将要被断开连接。”错误。解决方法：在虚拟机“打印机”的“设备状态”中取消“打开电源时连接”。

⑵ 新建虚拟机后，出现“无法初始化Easy Install。如果该错误依旧，你可能需要重新安装VMware Workstation。”的提示。解决方法：新建虚拟机时，选择“我以后再安装操作系统（创建一个虚拟空白硬盘）”。

⑶ 点击菜单“虚拟机”中的“安装VMware Tools”时，出现“Easy Install正在进行中，不能手动启动VMware Tools安装。”提示。解决方法：请把虚拟机的“软盘驱动器”的“连接”设置为“使用物理驱动器”，或把“设备状态”的“打开电源时连接”取消。

⑷ “花屏”现象是指虽然进入了图形模式，但是由于宿主机显卡分配给虚拟机的显存过小，导致在进入图形化界面时出现了界面的模糊、字体放大等“花屏”现象。解决方法：进入文本模式，启动vi编辑器，修改/etc/X11/XF86Config配置文件，将文件中的“24”修改为“16”，即将原24位像素调整为16位，保存退出vi，重启系统即可解决该问题。

4 Linux实验项目设计

在该仿真平台下能够完成的项目包括Linux基本操作实验、各类服务器配置实验、防火墙设置以及数据库实验等。

4.1 Linux基本操作实验

Linux系统基本操作主要有系统安装、用户及权限管理、文件系统管理、磁盘管理、进程管理等。鉴于目前实验室计算机的硬盘都比较大，很多处于闲置状态，可以把Linux不同的发行版（CentOS、RHEL、红旗Linux、Ubuntu等等）安装镜像文件都拷贝到硬盘上，供在实验时安装不同的发行版，以比较各个发行版的特点。

4.2 服务器配置与管理实验

Linux服务器主要有Samba Server、NFS Server、FTP Server、WEB Server、DNS、Email Server、DHCP等。

通过配置Samba服务器，可以在装有Windows系统的宿主机与虚拟机中的Linux系统之间实现共享资源。通过NFS服务器的配置，然后在宿主机上安装SFU（Windows Services for UNIX）这样的软件，就能够让Windows系统与Linux系统之间实现资源互用。

FTP、WEB和DNS这三个服务器可以设计成一个综合实验：首先将制作好的网页通过FTP上传到WEB网站目录，然后配置DNS对域名进行解析，最后通过域名对网站进行访问。

Email邮件服务器与DNS域名服务器可以设计成一个综合实验，完成不同用户之间通过邮箱地址相互收发邮件。

在进行DHCP服务器配置实验时要注意Linux网卡选Host-only模式，Linux网卡选vm1，关闭vm1的DHCP功能，以避免各DHCP服务器之间相互干扰。

4.3 其他实验

Linux系统内置了MySql数据库、iptables防火墙等软件，在该仿真实验平台上也可以完成这些软件的相关实验，甚至还可以完成复杂的云计算平台构建实验等。

5 结束语

利用WMware技术构建的Linux仿真实验平台可以很好地模拟真实环境，虚拟机上的实验效果与真实机器上实验效果相同，能完全满足Linux课的教学要求[6]，有利于学生更好地完成Linux系统各类实验，有利于教师实现教、学、做合一教学改革，有利于管理人员更加便捷地维护实验室。今后将进一步研究如何使用虚拟机技术构建其他课程的仿真实验实训平台。

参考文献：

[1] 赵凯.Linux网络服务与管理[M].清华大学出版社，2013.

[2] 陈华.利用VMware虚拟机在Windows 2008系统中部署活动目录域[J].电子制作，2013.4：62

[3] 吴培飞，沈海娟，申毅.高职院校Linux教学实验平台技术研究[J].计算机时代，2012.5：26

[4] 李伶.基于VMware的高校数据中心虚拟化技术分析[J].电脑知识与技术，2012.1：20

[5] 沈勤丰.Hyper-v与VMware的优劣比较研究[J].无线互联科技，2012.5：99

[6] 盛琳阳，李丽萍.嵌入式Linux系统开发实验课程教学设计[J].计算机教育，2011.2：74