学生在机房做实验已经成了教学的一个重要环节，无论是计算机专业还是非计算机专业的学生，计算机已经成了必不可设的一个教学设备。可以这么说，在高校的所有实验室中，机房的利用率是最高的。由于现在机房需要多种操作系统与多种应用环境，传统的方法已经不能满足上机的要求，需要用新的技术手段来解决。 1 高校机房现状与主要问题
对于计算机专业的学校、系来说，机房的建设、管理，在整个实验系统中占用重要的比例。因为计算机专业课程众多，所以对于机房来说，需要安装的软件、系统也非常多，这就给机房的管理与维护带来了一定的难度。
例如，某高校机房，承担计算机网络专业、计算机科学与技术、计算机软件工程等专业的上机任务，需要在机房安装Windows XP、Windows 2003、Linux等操作系统，还需要安装VB、VC、VF、Adobe Photoshop、CAD等软件，还需要在Linux、Windows 2003下配置网络环境，这需要机房安装多系统与多种软件，对于网络专业的课程，需要让学生自己配置环境。另外，在许多时候，任课老师会临时安装某个软件。
如果只是一台计算机，可以很容易解决，但对于学校机房尤其是高校机房来说，安装软件、配置系统就是比较复杂的问题了：
（1）机器众多、时间有限。每个机房至少有50台计算机，而安装一个软件，最快也需要2～3分钟，有的软件需要半小时甚至更长的时间。这样，50台计算机全部安装一个软件，需要的时间是比较长的。但学校机房，基本上每个工作时间都会有上机安排，不允许为了安装一个软件耽误这么长时间。
（2）系统恢复困难。由于学生要做实验，学生实验的过程中，可能是一些有“损伤性”的，例如安装系统、配置网络环境，可能学生实验后，当前系统就不能使用了。而对于一些网络的环境，学生配置错误后，基本上不能恢复到正常的状态，这就影响别的学生使用。
（3）多系统、多环境安装配置困难。机房需要多种系统，并且，随着新系统的不断发布，需要的系统数量在增加。例如，现在发布的Windows 7、Windows Server 2008 R2，Linux的新版本等，都会增加管理与维护的难度。
（4）管理与易用性是一对矛盾。如果管理严格，学生上机时的操作受到限制，这样，学生会学不到东西，而如果放开管理，那么学生上一次机，所有的系统则需要恢复，这样对管理造成极大的负担，同时会影响下节上机课。
（5）学生随意安装软件影响机房的管理。学生上机时会从网上下载各种不允许安装的软件或其他文件，例如QQ聊天、视频、电影等，这即影响了学生的学习，又给管理带来负担。
（6）多种软件版本问题：有的时候，同一个软件（或产品），不同的课程需要不同的版本。例如，有的需要Office 2003，有需要Office XP或Office 2007，对于开发工具来说，有的需要VC6，有的需要VS 2008或VS2010，而在一般的情况下，同一个产品的不同版本不能“共存”。
2 传统解决方案为了减轻机房管理人员的维护难度，同时也来了管理好机房，一般的机房用的计算机，都安装“还原卡”，通过还原卡多系统启动与网络克隆功能，维护机房。使用还原卡，对于普通的机房来说，是非常方便的，只要在建设机房的初期，安装好系统，以后当网络中的一台计算机不能使用时，使用任何一台“能用”的计算机，通过网络传送功能，将能用的计算机系统传送到不能用的计算机上，这样达到了不需要重新安装系统、软件的目的。但这些并不适合专业机房，原因如下：
（1）对某些系统的支持不好：众多的还原卡不支持Windows Server 2003操作系统，也不支持Linux操作系统，以及64位的Windows 2003、Vista、2008等操作系统。虽然还原卡提供了“完全备份”功能以支持这些操作系统，但这样会占用太多的硬盘空间，而且系统还原的速度很慢，不能满足教学的需求。
（2）更新软件需要占用大量的时间：专业的机房，软件安装与更新的频繁太高，例如，有可能一周就要重新或者添加一个新的软件，而每安装一个软件，都需要完全传送当前的整个系统分区，长此以往，对硬盘有一定的损伤，减少了硬盘的使用寿命。
3 虚拟化解决方案根据高校专业机房的特点，又经过实际实践，决定使用VMware Workstation与VMware Player虚拟机技术，解决专业机房系统软件频繁安装，以及由此带来的管理问题。本方案的技术要点主要有：
（1）使用“还原卡”功能，划分出一个50GB左右的Windows XP分区，在该分区安装Windows XP Professional、还原卡程序、VMware Workstation 7.1虚拟机软件，安装Office 2003及其他一些“小”的软件，例如IE7（或IE8）、WinRAR、输入法等。
（2）使用VMware Workstation，创建并安装Windows Server 2003与Windows XP“基础”虚拟机各一台，然后在Windows Server 2003虚拟机基础上（安装好Windows Server 2003、打好补丁、不安装任何软件、安装VMware Tools），创建“克隆链接”的多台虚拟机，例如名为VC、SQL2000、MySQL、Oracle，在这些虚拟机中，分别安装相应的系统。例如在VC的虚拟机中，安装VC、VB、VF等程序；在SQL2000虚拟机中，安装SQL Server 2000；在MySQL中安装JAVA、MySQL、Apache、JAVA等；在Oracle虚拟机中，安装Oracle数据库。在Windows XP虚拟机的基础上“克隆”出PS的虚拟机，在PS的虚拟机中安装Photoshop等软件。
（3）根据需要，也创建其他的虚拟机，例如Windows Server 2008、Linux等虚拟机，创建之后在虚拟机中安装相应的操作系统、应用软件与VMware Tools。
本解决方案定位于高校高端机房，需要至少1GB内存（推荐3GB以上）、40GB可用硬盘空间。
对于“计算机专业”的机房，至少需要Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008、Linux操作系统，以及Office 2003、VC、VB、VS2005、SQL Server、Oracle、AutoCAD等软件，根据需要，划分为以下的虚拟机：
（1）Red Hat Linux：安装Red Hat Linux 9，在进行“基础”安装后，创建二个“克隆链接”的虚拟机，并分别配置为以“文本”方式启动、以“图形”方式启动。
（2）RHES：安装Red Hat Enterprise 5，安装完成后，创建二个“克隆链接”的虚拟机，并分别配置为以“文本”方式启动、以“图形”方式启动。
（3）XP：基础虚拟机，安装Windows XP Professional With SP2操作系统，并安装IE7.0，更新补丁至最新。
（4）WS2003：基础虚拟机，安装Windows Server 2003 R2操作系统，以及IE7.0浏览器，并更新补丁至最新。
（5）VC：在XP虚拟机的基础上“克隆”而来，安装VC6英文版、VB6中文版、VF6中文版、Office 2003、ROSE等软件。
（6）PS：在XP虚拟机的基础上“克隆”而来，安装Photoshop、Protel 97、AutoCAD 2005等软件。
（7）SQL 2000：在WS2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装SQL Server 2000 SP4与IIS。
（8）SQL 2005：在WS2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装IIS、Tomcat、SQL Server 2005、Java、Apache，并进行配置。
（9）Oracle：在WS2003虚拟机的基础上“克隆”而来，安装IIS、Oracle数据库、Tomcat、Java、Apache并进行配置。
（10）Windows 7：安装Windows 7企业版或专业版。
（11）Windows 2008：安装Windows Server 2008企业版。
4 实施步骤在机房的一台计算机中，使用“还原卡”重新划分分区，其中一个分区需要50GB、文件系统是NTFS，并且划分出一个5～10GB左右的“共用资料盘”，而硬盘剩余的其他分区，可以根据你机房的规划进行设置。
在这个50GB的分区中，以“安装方式”进入该分区，安装Windows XP With SP2操作系统，安装操作系统之后，安装驱动程序、还原卡驱动程序以及VMware Workstation 7.1主程序。
在安装好VMware Workstation 7.1之后，创建并实现上一节中提到的各个虚拟机，主要步骤包括创建并配置“基础”虚拟机、创建并配置“克隆链接”虚拟机、使用VMware Player启动各虚拟机三部分，下面分别介绍。
4.1 创建基础虚拟机在创建“基础虚拟机”之前，在C盘创建两个文件夹，分别为VMS与Tools，其中VMS文件夹保存虚拟机的文件夹，Tools文件夹复制Windows Server 2003、Windows XP、Red Hat Linux 9、Red Hat Enterprise 5及Windows Server 2008 X86的安装镜像文件（ISO）文件。这样，在创建完虚拟机、在虚拟机中安装操作系统之后，以后学生做实验时，就可以直接使用Tools中的操作系统安装镜像。然后开始创建“基础”虚拟机，步骤如下：
（1）运行VMware Workstation，进入配置页，设置虚拟机默认保存位置为C:\VMS文件夹，如图1所示。
图1 设置虚拟机默认保存位置
（2）创建并配置Windows XP的基础虚拟机。使用VMware Workstation，创建第1台虚拟机，虚拟机的名称为XP_SP2_8GB，为该虚拟机分配512MB内存、8GB虚拟硬盘、使用NAT网卡、1个虚拟CPU。
在创建完虚拟机后，进入虚拟机设置，使用Tools文件夹中的Windows XP安装光盘镜像作为该虚拟机的光驱，然后启动虚拟机，并在该虚拟机中安装Windows XP操作系统。在安装操作系统的时候，将8GB的虚拟硬盘划分为1个分区并使用NTFS文件系统。
安装完成后，安装VMware Tools、安装IE、WinRAR、输入法等必需软件。
在完成上述设置后，关闭虚拟机，并创建“快照”，如图2所示。
图2 创建快照
（3）创建并配置Windows Server 2003 R2的基础虚拟机。使用VMware Workstation，创建第2台虚拟机，虚拟机的名称为WS03R2，为该虚拟机分配1GB内存、8GB虚拟硬盘、使用NAT网卡、1个虚拟CPU。
在创建完虚拟机后，进入虚拟机设置，使用Tools文件夹中的第1张Windows Server 2003R2安装光盘镜像作为该虚拟机的光驱，然后启动虚拟机，并在该虚拟机中安装Windows Server 2003 R2的操作系统。在安装操作系统的时候，将8GB的虚拟硬盘划分为1个分区并使用NTFS文件系统。
安装完成后，安装VMware Tools、安装IE、WinRAR、输入法等必需软件。
在完成上述设置后，关闭虚拟机，并创建“快照”。
（4）创建并配置Windows Server 2008（32位）的基础虚拟机。使用VMware Workstation，创建第3台虚拟机，虚拟机的名称为WS08-X86，为该虚拟机分配1GB内存、20GB虚拟硬盘、使用NAT网卡、1个虚拟CPU。
在创建完虚拟机后，进入虚拟机设置，使用Tools文件夹中的Windows Server 2008（32位）的DVD安装光盘镜像作为该虚拟机的光驱，然后启动虚拟机，并在该虚拟机中安装Windows Server 2008操作系统。在安装操作系统的时候，将20GB的虚拟硬盘划分为1个分区并使用NTFS文件系统。
安装完成后，安装VMware Tools、安装IE、WinRAR、输入法等必需软件。
在完成上述设置后，关闭虚拟机，并创建“快照”。
（5）创建并配置Red Hat Linux 9的基础虚拟机。使用VMware Workstation，创建第4台虚拟机，虚拟机名称为Linux，为该虚拟机分配256MB内存、8GB虚拟硬盘、使用NAT网卡、1个虚拟CPU。
在创建完虚拟机后，进入虚拟机设置，使用Tools文件夹中的Red Hat Linux 9的第1张光盘镜像作为虚拟机的光驱，启动虚拟机，并安装Linux，在安装的过程中，安装所有的软件。
安装完成后，安装VMware Tools，关闭虚拟机，并创建快照。
（6）创建并配置Red Hat Enterprise 5的基础虚拟机。使用VMware Workstation，创建第5台虚拟机，虚拟机名称为RHES5-X86，为该虚拟机分配512MB内存、20GB虚拟硬盘、使用NAT网卡、1个虚拟CPU。
在创建完虚拟机后，进入虚拟机设置，使用Tools文件夹中的Red Hat Enterprise 5的DVD光盘镜像作为虚拟机的光驱，启动虚拟机，并安装Linux，在安装的过程中，安装所有的软件。
安装完成后，安装VMware Tools，关闭虚拟机，并创建快照。
4.2 创建克隆链接虚拟机在创建好“基础”虚拟机之后，接下来，从“基础”虚拟机，创建用于不同软件的“链接”克隆虚拟机，这主要涉及到Linux、Windows XP与Windows Server 2003的虚拟机，主要步骤如下：
小知识：链接克隆虚拟机，是VMware Workstation提供的一种虚拟机方式，链接克隆虚拟机，从一个“基础”虚拟机创建克隆链接，并使用基础虚拟机的磁盘，新创建的链接克隆的虚拟机，保存启动虚拟机后的数据，但并不影响基础数据。例如，安装Windows Server 2003需要3GB的空间，创建克隆链接虚拟机后，当克隆链接虚拟机启动后，只会占用很小的空间（大约几MB），只有在克隆链接虚拟机中安装或删除软件、添加或删除数据后，才会根据新的更改占用相应的空间。使用链接克隆虚拟机，可以减少磁盘空间的占用。
（1）从Red Hat Enterprise 5克隆出两个虚拟机，分别是RHES For TEXT与RHES For X Window，然后分别启动，修改RHES For TEXT虚拟机的启动方式为默认进入文本界面，而后者则默认启动到图形界面，你可以修改/etc/inittab配置文件中的
id:5:initdefault
运行级别达到这一目的，当ID后面的数字为3时默认进入“文本”界面，图数字为5时默认进入“图形”界面。
（2）从Windows XP的虚拟机，创建两个克隆链接的虚拟机，安装相应的软件。例如，在PS的虚拟机中，安装Dreamweaver、Photoshop等软件，如图3所示。安装完成后，关闭该虚拟机。
图3 创建PS虚拟机并安装相应的软件
（3）从Windows Server 2003的虚拟机，创建4个克隆链接的虚拟机，其中“Oracle”的虚拟机，安装Oracle数据库、IIS；SQL虚拟机，安装IIS、SQL Server 2000等软件；SQL 2005虚拟机，安装SQL Server 2005等软件（详见上文）。
并且，当在虚拟机中安装好软件后，还要编辑一个文本文件或者网页，写清当前虚拟机安装的系统、数据库名称、连接的地址、管理员帐户与密码等，并且修改“桌面”以显示这个帮助信息，如图4所示，这样，当学生启动虚拟机的时候就可以看到“帮助”。
图4 虚拟机自动启动并显示帮助信息
由于当前虚拟机安装的是Windows Server 2003操作系统，还需要设置让计算机自动以Administrator帐户登录，你可以在“运行”菜单键入control userpasswords2命令，设置自动登录信息。
（4）按照前面的规划，创建每个虚拟机，并进行相应的配置。设置的原则是：
如果虚拟机是Windows XP、Windows 7操作系统，则设置管理员密码为空，如果是Windows Server 2003、Windows Server 2008，则可以统一设置密码并且设置自动登录，并且当用户启动每个虚拟机的时候，可以看到相应的信息。
4.3 使用VMware Player打开并运行各种虚拟机在准备好上述所有这些虚拟机并进行测试后，创建VMware Player的快捷方式，用VMware Player打开并运行这些虚拟机。下面，以创建“VC”虚拟机的快捷方式为例介绍。
（1）在本例中，创建的名为“VC”的克隆链接的虚拟机，保存在C盘C:\VMS\JFVM-VC目录中，虚拟机的配置文件名称为JFVM-VC.vmx，如图5所示。
图5 VC虚拟机的保存位置及配置文件名
（2）将“VMware”程序组中的“VMware Player”快捷方式发送到“桌面”，如图6所示。
图6 创建桌面快捷方式
（3）然后修改该快捷方式，在“快捷方式”选项卡中，在“目标”后面，将快捷方式修改为：
"C:\Program Files\VMware\VMware Workstation\vmplayer.exe" "C:\VMS\JFVM-VC\JFVM-VC.vmx"
注意，一定要用英文的双引号，其中前面
"C:\Program Files\VMware\VMware Workstation\vmplayer.exe"
是VMware Player的快捷方式，后面的参数
"C:\VMS\JFVM-VC\JFVM-VC.vmx"
是指定让VMware Player运行的虚拟机，如图7所示。
图7 修改快捷方式
（4）然后在“常规”选项卡中，修改快捷方式的名称为VC，如图8所示，然后单击“确定”按钮，为名为VC的虚拟机创建好了快捷方式，以后双击桌面上的VC图标，就会用VMware Player自动打开并运行该虚拟机，如图8所示。
图8 使用VMware Player运行的虚拟机
（5）参照上面（1）～（4）的步骤，为每个虚拟机创建快捷方式，包括Windows Server 2008及Linux的虚拟机。
图9 创建多个使用VMware Player运行虚拟机的快捷方式
（6）为了让学生“习惯”并“掌握”虚拟机的使用，以及各虚拟机包括的内容，你可以编写一个简单的使用说明文件，并且在主机启动之后自动打开该说明，如图10所示，这是一个示例帮助文件，介绍了当前系统中安装的虚拟机内容及基本使用方法。
图10 VMware Player基本使用及虚拟机的说明
在实际使用中，发现学生习惯性的“关闭”VMware Player退出虚拟机，而在默认的情况下，如果单击“右上角”的关闭按钮，关闭VMware Player，VMware Player会“休眠”正在运行的虚拟机。实际上，你可以将默认“关闭”VMware Player的行为，由“休眠”改为“立刻”关机，这样可以加快VMware Player虚拟机的退出时间，方法如下：
（1）打开VMware Player，在“File”菜单中选择“Player Preferences”命令，如图11所示。
图11 VMware Player设置
（2）在“Preferences”对话框中，将“When closing a virtual machine”修改为“Power off the virtual machine”即可，如图12所示。
图12 修改关机方式
如果创建了Linux的虚拟机，学生们在实验时，会使用Ctrl+Alt+F1～F7热键切换到不同的终端，但这与VMware Workstation默认的热键“冲突”，所以，为了避免这种情况，你可以修改VMware Workstation的热键为“Ctrl+Shift+Alt”键，如图13所示。
图13 修改VMware Workstation热键
4.4 不用VMware ACE Workstation的原因在我以前的图书中，介绍了使用VMware ACE Workstation实现高校机房虚拟化解决方案。经过一段时间的使用，之所以使用VMware Player而不用VMware ACE Workstation，有以下两点考虑：
（1）VMware ACE Workstation是商业软件，需要授权费用；而VMware Player是免费软件。
（2）VMware ACE Workstation的虚拟机，在创建的时候需要加密，而在使用的时候，会有一个检查的步骤。VMware ACE Workstation强调的是“安全”，而VMware Player，强调的是“快速”。对于高校机房来说，不存在“安全”的问题，看重的是实验的速度及学生的易用性。
（3）VMware ACE Workstation部署虚拟机比VMware Player繁琐，不如VMware Player易用。
