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第２４卷第４期
２０１１年８月
高等函授学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｃｏｒｒｅｓｐ０ｎｄｅｎｃｅ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）
Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．４
２０１１
・
大学教学・
ＶＭｗａｒｅ在Ｌｉｎｕｘ内核编程课程实验教学中的应用
周 伟 陈 柳
（１．华中师范大学计算机科学系，武汉４３００７９；２．武汉Ｔ程大学电气信息学院，武汉４３００７３）
摘 要：针对当前Ｌｉｎｕｘ内核编程课程实验教学出现的各种问题，提出应用虚拟机软件
ＶＭｗａｒｅ来解决。通过对传统的实验教学方法和利用ＶＭｗａｒｅ的实验教学方法进行比较，得出利
用ＶＭｗａｒｅ进行Ｌｉｎｕｘ内核编程课程实验教学的优点。
关键词：ＶＭｗａｒｅ；虚拟机；Ｌｉｎｕｘ内核编程；实验教学
中图分类号：Ｇ６４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７３５３（２０１１）Ｏ４—００３３一Ｏ３
安排都是很紧张的［２］。在这样的情况下，单独设
１ Ｌｉｎｕｘ内核编程课程的特点
置一个或几个只安装Ｌｉｎｕｘ作为操作系统的机
Ｌｉｎｕｘ操作系统作为一种类Ｕｎｉｘ操作系统，
是当前唯一可以和ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统抗衡的通
用操作系统，它可以应用在一般个人电脑，也可运
行在高端的服务器，目前还成为了一种重要的嵌
入式操作系统。由于Ｌｉｎｕｘ系统具有开放源码的
优点，可以让学生有机会亲自通过动手来学习操
房，显然是很难实现的。但是如果不安装Ｌｉｎｕｘ
操作系统，课程的内容又难以消化理解透彻。为
了解决这样的矛盾，通常有以两种主要方法［１］：
第一种方法：用硬盘保护系统形成多系统启
动，装入Ｗｉｎｄｏｗｓ和Ｌｉｎｕｘ系统。这种方法有一
定的普遍性，比较适合全新的电脑安装。问题在
作系统，因此是很好的操作系统学习实例［１］。目
前在高校的计算机相关专业操作系统系列课程中
于除非在硬盘保护系统安装时已经为Ｌｉｎｕｘ预留
分区，否则无法再额外加装Ｌｉｎｕｘ系统；另外大多
普遍开设了Ｌｉｎｕｘ内核编程课程，使学生不仅可
以深入操作系统内部，获得对操作系统的感性认
识，而且可以通过阅读优秀的源程序，来提升编程
能力，同时可以获得分析开源系统的方法和经验，
提升综合能力，甚至如果需要可以还定制自己的
操作系统。作为一门实践性很强的课程，Ｌｉｎｕｘ
数硬盘保护系统对Ｌｉｎｕｘ系统的支持并不好，在
Ｌｉｎｕｘ系统下系统还原功能往往形同虚设，可能
导致系统被破坏。
第二种方法：将计算机硬盘全部格式化，装入
Ｗｉｎｄｏｗｓ和Ｌｉｎｕｘ双系统。但是这种方法会对
原有系统完全破坏，而且工作量很大，操作起来比
较麻烦。
最重要的是，上述两种方法可以满足部分
内核编程课程的主要教学都是通过机房实验来完
成，但是传统的机房环境在适应Ｌｉｎｕｘ内核编程
课程实验的需求方面存在很多问题。
２传统的Ｌｉｎｕｘ内核编程课程实验教学方法
Ｌｉｎｕｘ课程的实验要求，但是不能满足Ｌｉｎｕｘ内
核编程课程实验教学的要求，原因在于：①Ｌｉｎｕｘ
目前高校里的实验平台大多建立在
内核编程课程实验中经常需要编译Ｌｉｎｕｘ系统内
核，而编译内核过程中容易出错，一旦出错就会破
坏原有的Ｌｉｎｕｘ系统和启动程序，造成无法正常
启动。②Ｌｉｎｕｘ内核编程课程实验需要往Ｌｉｎｕｘ
Ｗｉｎｄｏｗｓ系统之上，机房安装的大多是Ｗｉｎｄｏｗｓ
系列操作系统，但为了进行Ｌｉｎｕｘ相关课程教学，
需要在机房配置Ｌｉｎｕｘ的实验环境，通常机房的
收稿日期：２０１１－－０５—１６．
作者简介：周伟（１９８０一），男，湖北省襄阳人，硕士，讲师，研究方向：网络安全．
陈柳（１９７９一），女，湖北省丹江口人，硕士，讲师，研究方向：多媒体信息检索．
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第２４卷第４期
２０１１年８月
高等函授学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）
Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．４
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系统中添加系统调用、内核模块和中断等系统模
块，这些实验也可能破坏原有的Ｌｉｎｕｘ系统。③
４使用ＶＭｗａｒｅ构建实验平台
４．１安装ＶＭｗａｒｅ
Ｌｉｎｕｘ内核编程课程实验关联性强。Ｌｉｎｕｘ内核
编程实验相对比较长、各实验间联系较多，本次的
ＶＭｗａｒｅ软件的安装和其他软件的安装没有
什么区别，安装文件可在其官方网站下载，然后按
照安装向导一步步完成虚拟机的安装和配置
过程。
实验状态往往是下一个实验的起点，如增加内核
模块需要在编译内核的基础上进行。而实验室的
机器不是专用的，如何保存不同学生的实验状态，
以便下次实验继续，至关重要。
３ ＶＭｗａｒｅ简介
４．２新建虚拟机
点“文件”一“新建”一“虚拟机”，会弹出向导，
按操作提示选择将要安装的Ｌｉｎｕｘ版本和网络类
型等。
４．３编辑虚拟机设置
上述提到的Ｌｉｎｕｘ内核编程课程实验中的各
种问题，通过ＶＭｗａｒｅ虚拟机技术，都可以在一
定程度上得到很好的解决。
ＶＭｗａｒｅＷｏｒｋｓｔａｔｌｏｎ就是一款具有代表意
点“虚拟机”一“设置”。这里可对建立的虚拟
机中的硬件进行设置，包括ＣＰＵ、内存、硬盘、网卡
义的虚拟机软件，利用它可以在一台计算机上模
拟出若干台计算机，这些模拟出来的计算机称之
为虚拟机，那台真实的计算机称之为宿主机。在
使用中，这些虚拟机就像真正的计算机一样，拥有
自己独立的ＣＰＵ、硬盘、内存及其他硬件，可以像
等。在虚拟机里面安装操作系统，比用真实计算机
更方便些，ＣＤ－－Ｒｏｏｍ既可以直接连接到真实计算
机的物理光驱驱动器，也可以直接装载光盘镜像
ＩＳＯ文件。因此可以直接用保存在计算机上的
ＩＳ０文件，而不必用光盘，就可以进行安装操作。
４．４安装Ｌｉｎｕｘ
使用真正机器一样对它们进行分区、格式化、安装
系统和应用软件等操作，并且这些在虚拟机上的
操作对宿主机不会造成任何影响和破坏［３］。
使用ＶＭｗａｒｅ的给Ｌｉｎｕｘ内核编程课程实
验带来的好处有：
第一，支持状态快照。ＶＭｗａｒｅ快照功能会
保存进行快照时刻虚拟机的所有状态，实验中可
这个过程跟在普通的计算机上安装Ｌｉｎｕｘ是
完全一样的，都是通过系统光盘或ＩＳＯ镜像启
动，然后分区、格式化、安装。
４．５在实验中使用虚拟机
现在一台和真实计算机一样的机器已经建立
起来了。单击虚拟机窗口，鼠标就融入了虚拟系
统，如果想回到主机系统，则可以按Ｃｔｒｌ＋Ａｈ键
使鼠标回到主机系统。若感觉在虚拟机和主机间
鼠标切换麻烦，可以通过安装ＶＭｗａｒｅＴｏｏｌｓ后
重新启动，这样无论是鼠标切换还是虚拟机与主
在任意时刻保存当前状态为快照。如果在进行一
系列操作后实验出现问题，想恢复到快照时刻的
状态，只需要使用还原快照，便可恢复到虚拟机任
何一个快照的状态，这样从进行快照到恢复快照
之间所有对虚拟机的操作都会撤销。这样在进行
实验过程中如果Ｌｉｎｕｘ系统被破坏了，可以使用
快照恢复，对现有的系统不会造成任何损失。
机问通过网络复制文件等问题都可得到有效解
决。在虚拟机中做实验，一切都是“真实”的，与在
真实的计算机上实验效果完全一样，而且任何设
置都不会影响到主机。
５ ＶＭｗａｒｅ在Ｌｉｎｕｘ内核编程实验中应用
第二，电影捕获功能。在Ｌｉｎｕｘ内核编程课程
实验学习过程中对配置过程各个步骤的掌握是学
生学习过程中的难点，ＶＭｗａｒｅ的电影捕获功能可
以把教师的操作录制成电影，供学生按步骤进行操
作，这样就解决了配置过程难以掌握的问题。
第三，方便携带。学生可以在课下也可以做
相关课程实验，只需把自己的虚拟机拷贝到Ｕ盘
华中师范大学计算机科学系Ｌｉｎｕｘ内核编程
课程的实验共１８课时，都是在ＶＭｗａｒｅ上安装
的ＲｅｄＨａｔＬｉｎｕｘ９．０操作系统上完成的。１８个
学时的实验内容及学时分配如下：
实验１：Ｌｉｎｕｘ系统安装（２课时）；
实验２：Ｌｉｎｕｘ常用命令、编辑器ｖｉ、编译器
ｇｃｃ和调试器ｇｄｂ的回顾（２课时）；
等移动存储设备中，在任何安装ＶＭｗａｒｅ的电脑
上均可以继续做实验，实验状态得以保存。
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高等函授学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）
Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．４
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实验３：通过读取ｐｒｏｃ文件，观察Ｌｉｎｕｘ的行
为；（２学时）；
实验４：用ｓｏｃｋｅｔ实现进程问的通信（２课时）；
实验５：下载最新的Ｌｉｎｕｘ内核，重新编译内
核（２课时）；
的实验环境很适合用于高校机房，一些破坏性实
验可以在ＶＭｗａｒｅ中轻松的完成，并且对原有
Ｗｉｎｄｏｗｓ系统不产生任何影响，而且可以很容易
地做到教师演示与学生实践的同步，为实践教学
提供了一种有效的辅助工具。
参考文献
实验６：编写内核模块，进行内核模块的加载
和卸载（４课时）；
实验７：给Ｌｉｎｕｘ增加系统调用（４课时）；
Ｅｌｉ夏晶．构建基于ＶＭｗａｒｅ的Ｌｉｎｕｘ实验环境ｌ－Ｊ］．办公
自动化杂志，２０１０（１１）：５２—５３．
经过两个学期的实践，学生普遍认为使用
ＶＭｗａｒｅ可以帮助他们克服对Ｌｉｎｕｘ系统安装和
学习的担忧，激发了他们的学习兴趣。
５总结
［２］吴微，刘陟升．ＶＭｗａｒｅ在Ｌｉｎｕｘ实验教学中的应用
口］．沈阳教育学院学报，２００９，１１（５）：９９—１０１．
［３］郭风．基于ＶＭｗａｒｅ的Ｌｉｎｕｘ实验平台构建口］．考试
周刊，２０１０（４３）：１５６～１５８．
通过ＶＭｗａｒｅ来构建Ｌｉｎｕｘ内核编程课程
（上接第１９页）
回也！一箪食，一瓢饮，在陋巷，人不堪其忧，
回也不改其乐。贤哉，回也！”这是对贤者的赞
许，其中，“乐”是核心。子日：“知之者不如好知
者，好知者不如乐知者。”这是对知识的态度：乐
知者为上。叶公问孔子于子路，子路不对。子
日：“女奚不日，‘其为人也，发愤忘食，乐以忘
忧，不知老之将至云尔。”这是自我评价：乐以忘
忧，不知老之将至。孔子看重将“乐”作为自己的
一
此吗？比如一个负数如何写，集合如何表示，这是
人类的规范，怎么探索，又如何讨论？又比如，运
用多媒体，我们可以把在传统教具下无法表现的东
西表现出来。但我们又注意到，正是在一个模型
无法表现的情况下，才需要想像力，也才可以激发
出想像力。在我们的教育元素中，有什么东西比
想像力更重要呢？可见，并不是每节课都要用多
媒体。既然不可以“非此即彼”，那么，我们如何对
待一节课呢？《论语》提到了“君子之于天下也，无
种品格，为人之道。同时，论语中曾有“卫公孙
朝问于子贡日：‘仲尼焉学？’子贡日：‘文武之道，
适也，无莫也，义之与比。”这就是孔子的思想。
４学而时习之。不亦说乎？有朋自远方来，不亦
乐乎？
未坠于地，在人。贤者识其大者，不贤者识其小
者，莫不有文武之道焉。夫子焉不学？而亦何常
师之有？”孔子的学问从何而来？从他人身上，那
么是简单的学习吗？不是的。这是综合感悟而形
成的体系。正所谓“三人行，必有我师焉，择其善
学习，应该是当作一种快乐的行为，而不能是
被动的。从《论语》中我们看出，孔子将“乐”作为
了学习的最高境界。论语，学而第一。子日：“学
而时习之，不亦说乎？有朋自远方来，不亦乐乎？
人不知而不愠，不亦君子乎？”此处，说乎、乐乎与
君子乎是并列的。可见孔子将高兴、快乐作为了
者而从之，其不善者而改之。”一个人内心有智慧，
敏而多思，乐学，善学，甚至愿意向比自己差的人
去请教问题，这是一种难得的态度。对我们教师
而言，不论学生的优劣都应该“乐”教，从而真正的
达到同“乐”。
参考文献
最高标准。子贡日：“贫而无谄，富而无骄，何
如？”子日：“可也。未若贫而乐，富而好礼者也。”
可见，孔子认为“乐”比“无谄”更为重要，层次更
高。那么是否因“贫”而“乐”呢？不是的。子日：
“富与贵，是人之所欲也。不以其道得之，不处
也。贫与贱，是人之所恶也，不与其道得之，不
去也。”由此可见“贫而乐”，贫并不是乐的前提。
［１］于丹．《论语》感悟［Ｍ］．北京：中华书局，２０００．
［２］李泽厚．论语今读［Ｍ］．北京：生活・读书・新知三联
书店，２００５．
［３］论语．ｈｔｔｐ：／／ｂａｉｋｅ．ｂａｉｄｕ［ＥＢ／ＯＬ］．ｃｏｍｖｉｅｗｌ９１８３．
ｈｔｍ．
贫，你还在乐，那才是一种境界。子日：“贤哉，
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