虚拟机技术在系统中的应用

■ 贵州省铜仁市铜仁学院 邓郁旭

编者按：日常教学中，计算机系统安装与调试这一实验项目经常会受到各种因素的影响而导致无法正常进行。对此，将虚拟机技术应用于计算机系统安装与调试实验当中，不仅可以保证实验项目正常有序的展开，而且还大幅降低了对于设备等资源的消耗。当然，更为重要的一点是，虚拟机技术的有效应用，能够非常便捷的进行适应教学需要的多样化教学环境的创建。

本文以VM ware这一常用虚拟机软件为例，探讨了其中的运行的原理，如图1所示。

由图1可见，VM ware软件是在物理主机操作系统之上，为多个虚拟计算机提供了操作的平台，同时也正是基于这个平台，虚拟机的功能才得以实现。换言之，虚拟机本身就是一个软件，与日常所接触和使用的软件根本性质都是一样的，它们都是需要依靠主机才能够完成操作。除运行速度较慢以外，虚拟计算机与主机功能相当。

图1 VMware运行原理示意图

基于上文对虚拟机技术及运行原理的分析，可以总结出虚拟机的三大特征：

其一，能够同时运行多个操作系统，通过BIOS的修改与设置，实现在同一计算机上同时运行多个虚拟操作系统的同时，实现主机系统与虚拟系统之间的任意切换，期间主机系统可以参与虚拟机的任务。

其二，各虚拟机操作系统之间是相对独立的，其不仅有各自的网址，而且基本上具备主机的所用功能，当其中任意一台虚拟机操作系统出现故障，对于其他虚拟操作系统不会构成影响。

其三，具备良好的兼容性，虚拟机可以兼容多个版本，即使在同一操作系统上安装不同版本，也无需重新进行磁盘分区。

计算机系统安装与调试实验项目内容及特征

本文结合虚拟机技术探讨的计算机系统安装与调试实验内容主要针对的是计算机软件系统模块、操作系统安装以及系统维护等等。

另外，结合特征来看，知识更新速度快、技能要求越来越高，是计算机系统安装与调试实验项目的两大主要特征。新时期，科学技术发展日新月异，而计算机领域当中则表现的更加突出，一方面计算机硬件、软件更新速度很快，另一方面对于人才技能要求月越来越高，所以说教学需要及时跟进。其中，开展计算机系统安装与调试实验，则正是组织学生通过操作，不断培养与提升自己的实践能力、实用技能。

虚拟机技术在计算机系统安装与调试实验中的应用

1.虚拟光驱设置

传统模式下，在计算机系统安装与调试实验的过程当中，需要使用和安装各种光盘，但是光盘在使用与管理过程又存在诸多不便，比如光盘读取速度较慢且易磨损等。对此，可以基于“光盘映像文件制作/编辑/转换工具”来将光盘制作成为ISO文件格式，通过虚拟机技术将ISO镜像库文件当做虚拟光驱。

由此一来，在使用光驱的过程当中，可以直接基于网络来下载ISO镜像文件，不仅了传统模式下为准备实验所需要的时间及成本等，还有助于整体教学效率的提升。

2.CMOS与BIOS设置

与普通计算机的启动过程一致，虚拟机系统启动同样是在自检完成之后，通过DEL进入BIOS来进行参数设置。这个实验环节，主要是进行开机启动顺序、CPU频率以及BIOS密码开机密码的设置等等。与此同时，由于每一台虚拟机都具有独立的BIOS，所以说我们也可以通过BIOS来完成。其中，在进行BIOS设置过程当中，应注意把光驱放到第一启动顺序当中，这有助于之后的操作系统安装。

3.硬盘分区与初始化

传统模式下，为了保护磁盘数据并使之不受破坏，磁盘分区与初始化实验项目是被教师禁止的。对此，可以基于虚拟机技术来设计并指导学生完成该项目实验。利用工具软件，或者是通过在DOS环境下用命令，都可以实现磁盘分区与硬盘初始化。具体来讲，通过镜像文件及物理光驱来引导虚拟系统启动DOS环境，之后基于命令或分区软件来进行硬盘分区与初始化。以上的这些操作都是在虚拟机系统当中进行的，所以非常安全，并不会破坏磁盘数据。

4.操作系统安装

在学校公共机房当中配备有还原保护措施，由此便无法进行操作系统安装的实验。对此，教师可以基于虚拟机技术来组织学生完成操作系统安装实验。虚拟机当中安装操作系统，同样是采用光盘或者是ISO镜像文件来安装，与普通计算机进行操作系统安装的方式、流程一样。

5.ghost备份

当计算机发生故障之后且通过还原也无法使其恢复正常工作状态时，就需要基于ghost恢复系统来进行。作为一种克隆软件，首先必须要先进行克隆，进而在系统恢复的时候取代被损坏的系统。当然，为了提升教学效率，节约教学时间，可以向学生提供需要安装或者是需要恢复的系统备份，同时在日常教学过程当中，将不同实验环境下所形成的镜像文件加以保存，便于今后学习和参考。

6.病毒测试

教师可以利用虚拟技术开展实验，对CPU、硬件端口及寄存器的虚拟，通过调试程序将病毒调入虚拟机系统中来。这样，使学生更清楚认识到病毒执行的过程。当然，需要注意的是，当虚拟机不需要网络时，在进行病毒测试过程当中最好将其与主机的共享和文件互动功能关闭，以做到万无一失。