虛擬機(jī)技術(shù)在計算機(jī)維護(hù)課程的應(yīng)用

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摘要：利用虛擬機(jī)技術(shù)解決《計算機(jī)組裝與維護(hù)》實(shí)驗(yàn)課在物理計算機(jī)上難以進(jìn)行的問題是目前常見做法，文章介紹了常見的虛擬化與虛擬機(jī)技術(shù)，重點(diǎn)介紹了虛擬機(jī)在《計算機(jī)組裝與維護(hù)》實(shí)驗(yàn)操作中的幾種典型應(yīng)用。針對許多學(xué)校在使用虛擬機(jī)實(shí)驗(yàn)過程中采用優(yōu)盤或光盤啟動到WinPE環(huán)境的做法，提出了一種在虛擬機(jī)中無須使用光盤或優(yōu)盤進(jìn)入WinPE環(huán)境的解決方案，實(shí)踐證明該方案使用效果良好，切實(shí)可行，減少了資源的浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：虛擬化；虛擬機(jī)；計算機(jī)組裝與維護(hù)；預(yù)安裝環(huán)境；優(yōu)盤引導(dǎo)

1虛擬化與虛擬機(jī)技術(shù)

1.1虛擬化簡介

虛擬化（Hypervisor）一般是指通過某種方式隱藏底層的物理硬件，讓多個操作系統(tǒng)透明地共享使用底層物理硬件資源的一種技術(shù)。Hypervisor是在分層架構(gòu)中提供平臺虛擬化的層，是虛擬化技術(shù)的核心[2]。它是管理虛擬機(jī)的軟件平臺，其主要作用是可以讓多個操作系統(tǒng)共享硬件資源，協(xié)調(diào)硬件資源的訪問和對虛擬機(jī)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，不中斷地支持多個工作負(fù)載的遷移，因此Hypervisor又被稱為虛擬機(jī)監(jiān)視器(VMM，VirtualMachineMonitor)。常見的X86虛擬化管理平臺主要有兩種架構(gòu)形式，一種是裸金屬(裸機(jī))型（Bare-metalhypervisors），虛擬機(jī)直接運(yùn)行在物理硬件上，是一種基于內(nèi)核的虛擬機(jī)。在裸金屬型虛擬化中Hypervisor可以看作一個專門為虛擬化而生的一個專業(yè)操作系統(tǒng)，它直接調(diào)用管理分配硬件資源而無須底層操作系統(tǒng)支持。常見的裸金屬架構(gòu)產(chǎn)品有VMwareESXServer、MicrosoftHyper-V和CitrixXenServer。另一種Hypervisor類型是宿主（托管）型（Hostedhypervi⁃sors）它是運(yùn)行在宿主機(jī)操作系統(tǒng)（HostOS）之上的一個應(yīng)用軟件，創(chuàng)建硬件的全仿真實(shí)例。宿主型Hypervisor創(chuàng)建若干個虛擬的硬件平臺，在這些虛擬的硬件平臺上可以安裝新的客戶操作系統(tǒng)（GuestOS）和應(yīng)用軟件,這些虛擬的硬件對GuestOS來說和真實(shí)的物理硬件是一樣的，這樣可以做到上層的操作系統(tǒng)和底層的操作系統(tǒng)無關(guān)聯(lián)性.例如HostOS可以是Windows系統(tǒng)，而GuestOS可以是Linux系統(tǒng)。常見的VMwarePlayer、VirtualPC和VirtualBox都是宿主型虛擬機(jī)軟件。裸金屬架構(gòu)Hypervisor一般運(yùn)行在專業(yè)服務(wù)器上，其優(yōu)點(diǎn)是性能高，資源開銷小，運(yùn)行可靠性高，擴(kuò)展性好，其缺點(diǎn)是造價高，配置較復(fù)雜，對硬件兼容性要求較高。宿主型架構(gòu)Hypervisor一般安裝在個人計算機(jī)上，其優(yōu)點(diǎn)是安裝使用簡單方便，硬件兼容性好，使用成本低廉。缺點(diǎn)是性能較差，消耗硬件資源大，可擴(kuò)展性不好，每個虛擬機(jī)需要單獨(dú)進(jìn)行管理。因?yàn)樗拗餍蚔MM使用簡單，成本低廉，對硬件兼容性好等特點(diǎn)，所以在個人計算機(jī)中有著較為廣泛的應(yīng)用。以下主要討論宿主型架構(gòu)虛擬機(jī)在計算機(jī)維護(hù)課程中的應(yīng)用。

1.2虛擬機(jī)技術(shù)

虛擬機(jī)（VirtualMachine）是指通過特定的軟件在一臺物理計算機(jī)上創(chuàng)建的若干個具有完整硬件邏輯結(jié)構(gòu)的虛擬計算機(jī)系統(tǒng)。每個虛擬出來的計算機(jī)像真實(shí)的物理計算機(jī)一樣具有自己獨(dú)立的硬件和操作系統(tǒng)[3]。虛擬軟件虛擬出的邏輯計算機(jī)只是宿主機(jī)上的幾個特定文件，虛擬機(jī)系統(tǒng)和宿主機(jī)之間可以做到完全隔離，對虛擬機(jī)的任何操作都不會破壞宿主機(jī)的數(shù)據(jù)完整性。因此虛擬機(jī)非常適合在《計算機(jī)組裝與維護(hù)》課中進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)操作，而完全不用擔(dān)心破壞宿主機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。Windows系統(tǒng)上比較流行的宿主型虛擬機(jī)軟件主要有三個：一個是微軟公司的VirtualPC，另一個是甲骨文公司的Vir⁃tualBox和VMware公司的VMwareWorkstation，VirtualPC和VirtualBox為免費(fèi)軟件，功能相對較少，設(shè)置和使用比較簡單，適合初學(xué)者使用。VMwareWorkstation功能強(qiáng)大，執(zhí)行效率高，兼容性好，運(yùn)行穩(wěn)定，是非常流行的虛擬機(jī)軟件，下文虛擬機(jī)都以VMwareWorkstation為例。VMwareWorkstation又分為Workstationpro和WorkstationPlayer兩個版本，Workstationpro是收費(fèi)軟件，功能最多，適合專業(yè)人員使用，而VMwareWork⁃stationPlayer則是免費(fèi)軟件，體積小巧，性能和VMwareWork⁃stationpro不相上下，只是減少了一些不常用的附加功能，適合普通用戶使用。

2虛擬機(jī)在計算機(jī)維護(hù)課程中的具體應(yīng)用

2.1BIOS參數(shù)設(shè)置

BIOS參數(shù)設(shè)置是計算機(jī)安裝維護(hù)中常用的操作，因?yàn)锽I⁃OS里很多選項(xiàng)都是直接對硬件參數(shù)進(jìn)行配置，對初學(xué)者來說操作比較復(fù)雜，如果操作不當(dāng)則可能對計算機(jī)造成破壞，嚴(yán)重的則會造成計算機(jī)無法啟動，所以多數(shù)情況下是不允許學(xué)生直接在物理計算機(jī)上進(jìn)行BIOS參數(shù)設(shè)置的。而在虛擬機(jī)中則完全不用擔(dān)心由于BIOS設(shè)置不當(dāng)而引起計算機(jī)故障的問題。在虛擬機(jī)啟動時根據(jù)屏幕底部提示按F2鍵，或者在開機(jī)前選擇菜單“虛擬機(jī)”-“電源”-“打開電源時進(jìn)入固件”選項(xiàng)，均可進(jìn)入BIOS設(shè)置界面。虛擬機(jī)中的BIOS界面設(shè)置和物理計算機(jī)非常相似，只是可設(shè)置的參數(shù)項(xiàng)目相對較少，在VMware虛擬機(jī)BI⁃OS中可以設(shè)置啟動引導(dǎo)順序、BIOS用戶密碼、系統(tǒng)日期時間等參數(shù)。

2.2硬盤的分區(qū)與格式化

對硬盤進(jìn)行分區(qū)和格式化是計算機(jī)維護(hù)中常用的操作，是計算機(jī)維護(hù)課中一個重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，一塊新的硬盤只有經(jīng)過分區(qū)格式化后才能進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝和數(shù)據(jù)存儲。由于此操作會破壞計算機(jī)中的所有數(shù)據(jù)，影響機(jī)房正常教學(xué)的使用，所以一般不會讓學(xué)生直接在機(jī)房的物理計算機(jī)上進(jìn)行分區(qū)操作。對硬盤進(jìn)行分區(qū)和格式化完全可以在虛擬機(jī)中進(jìn)行，其操作過程和真實(shí)物理計算機(jī)中完全一樣。在計算機(jī)維護(hù)實(shí)踐中對硬盤進(jìn)行分區(qū)格式化、操作系統(tǒng)安裝以及系統(tǒng)備份還原等維護(hù)操作一般都是在WinPE（Windows預(yù)安裝環(huán)境，WindowsPreinstallationEnvironment）環(huán)境下進(jìn)行的，而要進(jìn)入WinPE環(huán)境則需要使用可啟動光盤或U盤進(jìn)行引導(dǎo)。由于目前計算機(jī)已經(jīng)很少配置光驅(qū)了，所以現(xiàn)在基本都是用優(yōu)盤來引導(dǎo)進(jìn)入WinPE環(huán)境的。如果實(shí)驗(yàn)時在虛擬機(jī)中使用優(yōu)盤來引導(dǎo)進(jìn)入WinPE環(huán)境，則需要購買大量優(yōu)盤，而且有些優(yōu)盤多次使用后會變得不穩(wěn)定。用優(yōu)盤啟動盤制作工具生成光盤鏡像來引導(dǎo)啟動可以很好地解決這個問題，并且通過這種光盤鏡像引導(dǎo)啟動的WinPE桌面環(huán)境和使用優(yōu)盤引導(dǎo)啟動的環(huán)境完全一致,以后學(xué)生在真實(shí)的計算機(jī)上用優(yōu)盤啟動時就能很快熟悉WinPE環(huán)境了。用優(yōu)盤啟動盤制作工具生成光盤鏡像來引導(dǎo)啟動虛擬機(jī)到WinPE環(huán)境主要操作步驟如下:1)在物理計算機(jī)上下載并安裝任意一種優(yōu)盤啟動盤制作工具，這里以“U深度UEFI版”為例。2)在軟件主界面上方“模式選擇”里點(diǎn)擊“ISO模式”，點(diǎn)擊“生成ISO”并保存在硬盤中。3)打開虛擬機(jī)，在硬件設(shè)置里設(shè)置光驅(qū)CD/DVD使用ISO映像文件為上一步生成的USD.ISO光盤鏡像文件，在虛擬機(jī)BIOS里設(shè)置CD-ROMDrive為第一啟動順序。4)開啟虛擬機(jī)后通過光盤鏡像引導(dǎo)系統(tǒng)啟動到WinPE環(huán)境，進(jìn)入WinPE環(huán)境后，就可以使用DiskGenius分區(qū)工具或傲梅分區(qū)助手進(jìn)行分區(qū)練習(xí)了。對于剛接觸分區(qū)的初學(xué)者，不建議使用快速分區(qū)功能，這樣不利于分區(qū)步驟的理解和掌握。用這種方法啟動虛擬機(jī)到WinPE環(huán)境，不但不需要購買光盤或優(yōu)盤，而且操作界面和使用啟動光盤或優(yōu)盤引導(dǎo)的WinPE環(huán)境界面完全一樣。

2.3操作系統(tǒng)安裝

一臺計算機(jī)只有安裝操作系統(tǒng)才能正常運(yùn)行，操作系統(tǒng)安裝也是計算機(jī)維護(hù)人員必須掌握的一項(xiàng)基本技能。Windows操作系統(tǒng)安裝分為原版系統(tǒng)安裝和GHOST系統(tǒng)安裝，初學(xué)者最好從原版系統(tǒng)安裝開始練習(xí)。首先在宿主機(jī)上下載原版操作系統(tǒng)光盤鏡像文件，設(shè)置虛擬機(jī)光驅(qū)為使用ISO文件，瀏覽并選擇ISO文件為下載好的系統(tǒng)光盤鏡像文件，然后再設(shè)置光盤為第一啟動設(shè)備，啟動虛擬機(jī)就可以像真實(shí)計算機(jī)一樣進(jìn)行系統(tǒng)安裝了。

2.4系統(tǒng)的備份與還原

由于Windows系統(tǒng)容易受到病毒攻擊或使用久了變得不穩(wěn)定，因此通常在剛裝好系統(tǒng)和常用軟件時對系統(tǒng)進(jìn)行備份操作。Windows系統(tǒng)中備份軟件有好多，常見的有GHOST（通用硬件導(dǎo)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，GeneralHardwareOrientedSystemTrans⁃fer），易數(shù)一鍵還原、傲梅輕松備份以及Windows操作系統(tǒng)自帶的備份還原工具等，其中GHOST是最常用也是最經(jīng)典的系統(tǒng)備份還原軟件，多數(shù)一鍵還原軟件都是基于GHOST軟件開發(fā)的。GHOST軟件需要在WinPE或DOS環(huán)境下運(yùn)行，若要在虛擬機(jī)中進(jìn)行手動GHSOT操作練習(xí)，同樣可以使用優(yōu)盤啟動盤制作工具生成的USD.ISO光盤鏡像文件引導(dǎo)到WinPE環(huán)境下進(jìn)行。

3結(jié)束語

利用虛擬機(jī)可以方便地完成《計算機(jī)組裝與維護(hù)》課程中的各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其使用體驗(yàn)和真實(shí)計算機(jī)一樣，并且對宿主機(jī)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性沒有任何不良影響。在虛擬機(jī)中利用優(yōu)盤啟動盤制作工具生成光盤鏡像來引導(dǎo)進(jìn)入WinPE環(huán)境和使用優(yōu)盤啟動的環(huán)境完全一致，節(jié)約了資源，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動手能力，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝瑞杰.虛擬機(jī)技術(shù)在高職計算機(jī)組裝與維護(hù)課程中的應(yīng)用研究[J]．電腦知識與技術(shù),2013(15):3573-3574.

[2]杜艷綏，虛擬技術(shù)在高校計算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].遼寧高職學(xué)報,2016(18):72-73.

作者：韓友前 單位：江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)管理中心