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1引言
近年来，随着就业形势日趋严峻，用人单位的需求和高校毕业生实际动手能力的差距迫使各高校纷纷大幅度增加课程的实践教学，这就需要各高校加大实验仪器设备和场地的投入。计算机技术发展日新月异，技术更新快，对实验设备的要求更高。这些因素导致实验仪器设备无法满足大量的实际需求，部分课程实验项目不能真实进行，理论和实践相脱节，进一步恶化毕业生和用人单位的需求矛盾。
虚拟机技术引入教学和实验环境的构建中，大大缓解了这些矛盾，利用VMware虚拟机，既满足实践教学要求又减少资金和场地投入，为计算机实践教学创造良好的教学条件。
2关于虚拟机VMware
早在上世纪60年代，虚拟化技术出现并被用于大型机，以便充分利用昂贵的大型机资源。随着X86服务器性能的提升和应用普及，VMware公司率先将服务器虚拟化的技术引入PC平台。
虚拟机是支持多操作系统并行运行在单个物理服务器上的一种系统，它包含自己的虚拟(即基于软件实现的)CPU、RAM、硬盘和网卡。操作系统、应用程序和网络中的其他计算机无法分辨虚拟机与真实物理机之间的差异。虚拟机完全由软件组成，不含任何硬件组件。因此，虚拟机具备物理硬件所没有的很多独特优势。目前基于Windows平台的虚拟机软件主要有Vmware和Virtual PC，前者还有Linux平台的版本。
VMware Workstation是VMware公司出品的专业的虚拟机软件。该软件可以在一台真实的计算机上同时模拟出多台虚拟机,每个虚拟机实例可以单独运行其自己的操作系统,如Windows、Linux、NetWare、Solaris等。运行VMware Workstation软件的计算机称为宿主机(Host)。利用该软件在宿主机中虚拟出来的逻辑计算机被称为客户机(Guest),常称为虚拟机。
3磁盘阵列
磁盘阵列（RAID，是Redundant Array of Independent Disks的简称，中文为廉价冗余磁盘阵列），1987年由加州大学伯克利分校提出的，初衷是为了将较廉价的多个小磁盘进行组合来替代价格昂贵的大容量磁盘，希望单个磁盘损坏后不会影响到其它磁盘的继续使用，使数据更加的安全。RAID作为一种廉价的磁盘冗余阵列，能够提供一个独立的大型存储设备解决方案。在提高硬盘容量的同时，还能够充分提高硬盘的速度，使数据更加安全，更加易于磁盘的管理。磁盘阵列有两种方式可以实现，那就是“软件阵列”与“硬件阵列”。
软件阵列是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列。如微软的Windows NT/2000 Server/Server 2003和NetVoll的NetWare两种操作系统都可以提供软件阵列功能。软件阵列可以提供数据冗余功能，但是磁盘子系统的性能会有所降低，有的降代还比较大，达30%左右。硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的，代价比较高，这不是本文要介绍的。
4常见磁盘阵列工作模式
RAID0：无差错控制的带区组
要实现RAID0必须要有两个以上硬盘驱动器，RAID0实现了带区组，数据并不是保存在一个硬盘上，而是分成数据块保存在不同驱动器上。因为将数据分布在不同驱动器上，所以数据吞吐率大大提高，驱动器的负载也比较平衡。如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。它不需要计算校验码，实现容易。它的缺点是它没有数据差错控制，如果一个驱动器中的数据发生错误，即使其它盘上的数据正确也无济于事了。不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。如果用户进行图象（包括动画）编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较合适。同时，RAID可以提高数据传输速率，比如所需读取的文件分布在两个硬盘上，这两个硬盘可以同时读取。那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。
RAID1：镜象结构
对于使用这种RAID1结构的设备来说，RAID控制器必须能够同时对两个盘进行读操作和对两个镜象盘进行写操作。通过下面的结构图可以看到必须有两个驱动器。因为是镜象结构在一组盘出现问题时，可以使用镜象，提高系统的容错能力。它比较容易设计和实现。每读一次盘只能读出一块数据，也就是说数据块传送速率与单独的盘的读取速率相同。因为RAID1的校验十分完备，因此对系统的处理能力有很大的影响，通常的 RAID功能由软件实现，而这样的实现方法在服务器负载比较重的时候会大大影响服务器效率。当系统需要极高的可靠性时，如进行数据统计，RAID1比较合适，而且RAID1技术支持“热替换”，即不断电的情况下对故障磁盘进行更换，更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。当主硬盘损坏时，镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。镜像硬盘相当于一个备份盘，这种硬盘模式的安全性是非常高，但带来的后果是硬盘容量利用率很低，只有50%，是所有RAID级别中最低的。
RAID0+1
从RAID 0+1名称上我们便可以看出是RAID0与RAID1的结合体。在我们单独使用RAID 1也会出现类似单独使用RAID 0那样的问题，即在同一时间内只能向一块磁盘写入数据，不能充分利用所有的资源。为了解决这一问题，我们可以在磁盘镜像中建立带区集。因为这种配置方式综合了带区集和镜像的优势，所以被称为RAID 0+1。把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影响数据可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立带区集至少4个硬盘。
RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构
从它的示意图上可以看到，它的奇偶校验码存在于所有磁盘上，其中的p0代表第0带区的奇偶校验值，其它的意思也相同。RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以提高了可靠性。但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。RAID 3与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。
RAID级别的选择有三个主要因素：可用性（数据冗余）、性能和成本。如果不要求可用性，选择RAID0以获得最佳性能。如果可用性和性能是重要的而成本不是一个主要因素，则根据硬盘数量选择RAID 1。如果可用性、成本和性能都同样重要，则根据一般的数据传输和硬盘的数量选择RAID3、RAID5。
5在Vmware+Windows Server 2003(Win2003)中文企业版环境实现磁盘阵列实验
本文中具体实验环境:虚拟机软件是VMware Workstation 5.5中文版，宿主机是Windows XP professional(WinXP) SP2，虚拟机是Windows Server 2003(Win2003)中文企业版SP2。
搭建这个网络很简单,首先安装好VM，然后通过“虚拟机-设置-添加-硬盘-创建一个新的虚拟磁盘-SCSI（推荐）-磁盘大小1G”，反复添加几次，有6-7个SCSI就足够了，然后安装Win2003虚拟机，在虚拟机中“计算机管理-磁盘管理-转换动态磁盘”除系统盘外将所有硬盘转换为动态磁盘，然后选择2个动态盘创建跨区卷，2个动态盘创建镜像盘，3个动态盘创建RAID-5，如此常用各类磁盘阵列实验均能完成。
6结束语
虚拟机技术在计算机实践教学的应用，为实践教学提供了一种有效的手段。虚拟机模拟出真实的实验环境，为学生自主学习和创造性实验提供软硬件保障。增加学生学习兴趣,锻炼动手实践能力，而且节约教学成本，提高教学效率，值得推广。
参考文献
[1]石硕《计算机网络实验技术》（第2版）电子工业出版社2007[2]平寒《WindowsServer2003配置管理项目实训教程》中国水利
水电出版社2009
近年来，随着就业形势日趋严峻，用人单位的需求和高校毕业生实际动手能力的差距迫使各高校纷纷大幅度增加课程的实践教学，这就需要各高校加大实验仪器设备和场地的投入。计算机技术发展日新月异，技术更新快，对实验设备的要求更高。这些因素导致实验仪器设备无法满足大量的实际需求，部分课程实验项目不能真实进行，理论和实践相脱节，进一步恶化毕业生和用人单位的需求矛盾。
虚拟机技术引入教学和实验环境的构建中，大大缓解了这些矛盾，利用VMware虚拟机，既满足实践教学要求又减少资金和场地投入，为计算机实践教学创造良好的教学条件。
2关于虚拟机VMware
早在上世纪60年代，虚拟化技术出现并被用于大型机，以便充分利用昂贵的大型机资源。随着X86服务器性能的提升和应用普及，VMware公司率先将服务器虚拟化的技术引入PC平台。
虚拟机是支持多操作系统并行运行在单个物理服务器上的一种系统，它包含自己的虚拟(即基于软件实现的)CPU、RAM、硬盘和网卡。操作系统、应用程序和网络中的其他计算机无法分辨虚拟机与真实物理机之间的差异。虚拟机完全由软件组成，不含任何硬件组件。因此，虚拟机具备物理硬件所没有的很多独特优势。目前基于Windows平台的虚拟机软件主要有Vmware和Virtual PC，前者还有Linux平台的版本。
VMware Workstation是VMware公司出品的专业的虚拟机软件。该软件可以在一台真实的计算机上同时模拟出多台虚拟机,每个虚拟机实例可以单独运行其自己的操作系统,如Windows、Linux、NetWare、Solaris等。运行VMware Workstation软件的计算机称为宿主机(Host)。利用该软件在宿主机中虚拟出来的逻辑计算机被称为客户机(Guest),常称为虚拟机。
3磁盘阵列
磁盘阵列（RAID，是Redundant Array of Independent Disks的简称，中文为廉价冗余磁盘阵列），1987年由加州大学伯克利分校提出的，初衷是为了将较廉价的多个小磁盘进行组合来替代价格昂贵的大容量磁盘，希望单个磁盘损坏后不会影响到其它磁盘的继续使用，使数据更加的安全。RAID作为一种廉价的磁盘冗余阵列，能够提供一个独立的大型存储设备解决方案。在提高硬盘容量的同时，还能够充分提高硬盘的速度，使数据更加安全，更加易于磁盘的管理。磁盘阵列有两种方式可以实现，那就是“软件阵列”与“硬件阵列”。
软件阵列是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列。如微软的Windows NT/2000 Server/Server 2003和NetVoll的NetWare两种操作系统都可以提供软件阵列功能。软件阵列可以提供数据冗余功能，但是磁盘子系统的性能会有所降低，有的降代还比较大，达30%左右。硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的，代价比较高，这不是本文要介绍的。
4常见磁盘阵列工作模式
RAID0：无差错控制的带区组
要实现RAID0必须要有两个以上硬盘驱动器，RAID0实现了带区组，数据并不是保存在一个硬盘上，而是分成数据块保存在不同驱动器上。因为将数据分布在不同驱动器上，所以数据吞吐率大大提高，驱动器的负载也比较平衡。如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。它不需要计算校验码，实现容易。它的缺点是它没有数据差错控制，如果一个驱动器中的数据发生错误，即使其它盘上的数据正确也无济于事了。不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。如果用户进行图象（包括动画）编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较合适。同时，RAID可以提高数据传输速率，比如所需读取的文件分布在两个硬盘上，这两个硬盘可以同时读取。那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。
RAID1：镜象结构
对于使用这种RAID1结构的设备来说，RAID控制器必须能够同时对两个盘进行读操作和对两个镜象盘进行写操作。通过下面的结构图可以看到必须有两个驱动器。因为是镜象结构在一组盘出现问题时，可以使用镜象，提高系统的容错能力。它比较容易设计和实现。每读一次盘只能读出一块数据，也就是说数据块传送速率与单独的盘的读取速率相同。因为RAID1的校验十分完备，因此对系统的处理能力有很大的影响，通常的 RAID功能由软件实现，而这样的实现方法在服务器负载比较重的时候会大大影响服务器效率。当系统需要极高的可靠性时，如进行数据统计，RAID1比较合适，而且RAID1技术支持“热替换”，即不断电的情况下对故障磁盘进行更换，更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。当主硬盘损坏时，镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。镜像硬盘相当于一个备份盘，这种硬盘模式的安全性是非常高，但带来的后果是硬盘容量利用率很低，只有50%，是所有RAID级别中最低的。
RAID0+1
从RAID 0+1名称上我们便可以看出是RAID0与RAID1的结合体。在我们单独使用RAID 1也会出现类似单独使用RAID 0那样的问题，即在同一时间内只能向一块磁盘写入数据，不能充分利用所有的资源。为了解决这一问题，我们可以在磁盘镜像中建立带区集。因为这种配置方式综合了带区集和镜像的优势，所以被称为RAID 0+1。把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影响数据可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立带区集至少4个硬盘。
RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构
从它的示意图上可以看到，它的奇偶校验码存在于所有磁盘上，其中的p0代表第0带区的奇偶校验值，其它的意思也相同。RAID5的读出效率很高，写入效率一般，块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上，所以提高了可靠性。但是它对数据传输的并行性解决不好，而且控制器的设计也相当困难。RAID 3与RAID 5相比，重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输，需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作，将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。
RAID级别的选择有三个主要因素：可用性（数据冗余）、性能和成本。如果不要求可用性，选择RAID0以获得最佳性能。如果可用性和性能是重要的而成本不是一个主要因素，则根据硬盘数量选择RAID 1。如果可用性、成本和性能都同样重要，则根据一般的数据传输和硬盘的数量选择RAID3、RAID5。
5在Vmware+Windows Server 2003(Win2003)中文企业版环境实现磁盘阵列实验
本文中具体实验环境:虚拟机软件是VMware Workstation 5.5中文版，宿主机是Windows XP professional(WinXP) SP2，虚拟机是Windows Server 2003(Win2003)中文企业版SP2。
搭建这个网络很简单,首先安装好VM，然后通过“虚拟机-设置-添加-硬盘-创建一个新的虚拟磁盘-SCSI（推荐）-磁盘大小1G”，反复添加几次，有6-7个SCSI就足够了，然后安装Win2003虚拟机，在虚拟机中“计算机管理-磁盘管理-转换动态磁盘”除系统盘外将所有硬盘转换为动态磁盘，然后选择2个动态盘创建跨区卷，2个动态盘创建镜像盘，3个动态盘创建RAID-5，如此常用各类磁盘阵列实验均能完成。
6结束语
虚拟机技术在计算机实践教学的应用，为实践教学提供了一种有效的手段。虚拟机模拟出真实的实验环境，为学生自主学习和创造性实验提供软硬件保障。增加学生学习兴趣,锻炼动手实践能力，而且节约教学成本，提高教学效率，值得推广。
参考文献
[1]石硕《计算机网络实验技术》（第2版）电子工业出版社2007[2]平寒《WindowsServer2003配置管理项目实训教程》中国水利
水电出版社2009