ISVK 2014 FPE
VYUŽITÍ VIRTUALIZACE VE VÝUCE USE OF VIRTUALIZATION IN EDUCATION Petr Simbartl Abstrakt Pro výuku operačních systémů je vhodné, aby studenti prošli kompletní instalací i jeho správou. Pokud by používali přímo školní počítače, mohli by provést nastavení, která by poškodily operační systém a další skupiny by je nemohli hned používat. Nejsnadnější je tak použití virtualizace, když je tento systém oddělen od hostujícího systému. Ten zůstane nepoškozen. Levným a vhodným řešením je použití aplikace Oracle VirtualBox. Také virtualizace má však své nedostatky a jde například o bezchybnost instalace a správy. V reálném prostředí tak řešíme problémy, se kterými se ve virtualizaci nesetkáme. Klíčová slova: virtualizace, VirtualBox, MS Windows, Linux Abstract For teaching operating systems it is recommended to take students through the complete installation and its administration. If you use the school computers, they could make settings that would damage the operating system and other groups would not immediately use. The easiest way is to use virtualization, when the system is separated from the host system. He will remain unharmed. Cheap and good solution is to use Oracle VirtualBox. Virtualization also has its shortcomings and for example, the perfection installation and administration. In a real environment and we solve problems with which do not find in virtualization. Key words: virtualization, VirtualBox, MS Windows, Linux
1 Úvod Přestože se instalace a nastavení operačních systémů velmi zjednodušuje, stále je tam nutné provádět různé úpravy. Tyto úpravy už nebývají tak destruktivní jako dříve, přesto mohou operační systém částečně poškodit nebo znemožnit práci v dalších aplikací. Pro tyto účely je možné využít virtualizace. Budeme-li virtualizovat operační systém, máme několik možností. Pořízením serveru, kde poběží virtualizované desktopové prostředí pro studenty. Tento způsob má výhodu v lepší správě a údržbě. Pro tyto účely je vhodný software od společnosti VMware. Pokud se škola nezabývá instalací operačních systémů do velké míry (menší počet studentů) či obor, který se nezaměřuje pouze na informatiku je vhodné k použití freewarového řešení virtualizace operačních systémů. Sníží to i náklady na výuku. K použití je dostupný software Oracle VirtualBox, který je zdarma. Rovněž lze použít i VMware Player.
2 O program VirtualBox V tomto softwaru lze vytvořit kompletní virtuální počítač. Jediné co tam přímo není je zobrazení BIOSu či UEFI. Všechna potřebná nastavení, jako incializace disků nebo 23
ISVK 2014 FPE
pořadí při bootování se nastaví ještě v prostředí programu. Tento program je k dispozici pro většinu verzí MS Windows, Linux či Mac OSX. Omezení jsme však v tom, co lze virtuálně testovat. Mnohé Linuxové distribuce můžeme používat bez omezení. MS Windows můžeme instalovat testovací verze nebo běžné, pokud si zakoupíme licenci navíc. Pro instalaci nelze použít stejné číslo jako je na běžícím, tzv. hostujícím počítači. Mac OS X se samostatně neprodává a není tak možné legálně toto testovat, přestože je to technicky možné.
3 Příprava prvního počítače Pro spuštění některého počítače je vhodný ISO obraz instalačního média. Při vytváření počítače zadáváte několik hodnot. Program je pro většinu OS připravený a tak po napsání části názvu sám doporučí OS a při průvodci pro HW nastavení vašeho virtualizovaného PC doporučí hodnoty. Je nutné zvolit zda je systém 32 nebo 64 bitový. Při špatném nastavení se občasně vyskytují komplikace. Pro virtualizaci je vhodné mít zapnuté ve vašem počítači podporu virtualizace, pokud je umožněna. (Nastavení provedeme v BIOSu či UEFI) Dále se volí velikost RAM paměti. Není vhodné volit velmi mnoho, aby byl dostatek i pro váš hostující počítač. Barevná škála napoví kolik nastavit. Při virtualizaci na počítači s 4 GB, tak zvolíme maximálně 2 GB. Je nutné mít v hostujícím počítači dostatek RAM. Následuje výběr pevného disku, kdy můžete použít existující či často vytváříte nový. Zvolí se typ virtuálního disku, kde lze nastavit i jiný v případě přenosu na další virtualizační systém. Poslední fází volby disku je dynamické nebo pevné přidělení velikosti disku. Nejvhodnější pro běžné použití je dynamické. Velikost disku v OS bude podle toho kolik nastavíte, ale na vašem fyzickém disku to zabere pouze tolik, kolik je nutné. V případě pevné velikosti se na začátku zdržíte, program si vymezí na vašem disku předem zvolený prostor, tak aby měl vámi zvolenou velikost disku k dispozici. Velikost disku volíme v závislosti na OS. Je dobré nezapomenout, že dnešní verze Windows zabírají poměrně mnoho místa. Zvolí se jen umístění souboru virtualizovaného disku a nastavení je hotové.
24
ISVK 2014 FPE
Obrázek 1 VirtualBox – nastavení
Potřebným nastavením je vložení disku do mechaniky. Lze přidávat řadiče (IDE, SATA, SCSI, SAS, disketová mechanika) od každého typu pouze jeden a do nich virtuální zařízení či disky. Na kartě systému nastavíme správné pořadí bootování
Obrázek 2 Nastavení bootování
Následně můžeme virtualizovaný OS spustit. Tento systém umožňuje běh v okně či přes celou obrazovku. Ovládání myší a klávesnicí je samozřejmostí. Buď je integrováno nebo v případě starších OS zachytáváno a hodnoty jsou předány. U obrazovky lze nastavit velikost grafické paměti. Také povolení či zakázání zvukové karty a volba typu. Podstatné je nastavení sítě. Zde je více nastavení ale využijeme často buď nastavení NAT. Hostující PC se tváří jako router a virtualizovaný PC má vlastní IP ale z jiné řady (subnetu). Vhodný je síťový most, kdy je možné počítač zařadit do sítě a bez problémů se k němu připojovat. Spuštěný systém pak tak umí využívat sdílenou schránku nebo přesun souborů metodou drag-n-drop. Pro tuto funkci je nutné doinstalovat doplňky pro hosta. Ty se hodí i pro správné rozlišení ve virtualizovaném systému. Také lze nastavit sdílenou složku, kdy se ve virtualizovaném počítači tváří jako síťová složka. Soubory máte však uložené ve vašem počítači v běžné složce, kterou jen v počítači označíte jako síťovou.
25
ISVK 2014 FPE
4 Využití ve škole Hlavní důvody proč používat virtualizovaný OS •
Studenti nepoškodí OS pro běžnou práci.
•
Odpadá strach, že něco zkazím a bude problém.
•
Vyučující si může virtualizované systémy pro studenty připravit.
•
Snadná možnost testování jiných OS než jsou na školních PC.
•
Tvorba návodů pro studenty
Na obrázku je možné vidět virtualizovaný operační systém Windows 10 Technical Preview for Enterprise. Právě i k takovýmto účelům je možné využívat virtualizace. Nabízené menu je v okně či v režimu plné obrazovky je umístěno na spodní straně. Je možné počítač vypnout, měnit náhledy. V části zařízení je možné přidávat a odebírat média. Zařízení připojená například přes USB k hostujícímu počítači se při virtualizaci automaticky nepřepojí, například flashdisk. V tomto menu můžeme ale zvolit přepojení a hostujícího počítače se flashdisk přepojí na hosta.
Obrázek 3 Virtualizace MS Windows 10
Program nás neomezuje ani v počtu spuštěných virtualizovaných systémech, je jich možné pustit několik najednou, vyžaduje to však vyšší výkon počítače. Dobře se ve
26
ISVK 2014 FPE
Virtualboxu testují i staré operační systémy a v něm programy. Ani virtualizování Androidu není problém. Je tak vhodné na testování vlastních programů.
Obrázek 4 Přehled virtualizovaných systémů
Možná řešení ve škole Pro výuku je nejlepší, aby měl každý student svůj vlastní počítač. V učebnách k dispozici bývají také instalace dalšího systému přes první operační systém s boot menu. Mohou nastat komplikace při reinstalacích, kdy student může omylem první operační systém smazat. Dalším řešením je bootovat z externího disku (flashdisku), avšak aby to nebylo finančně náročné, lze to využít pouze pro Linux. Pro systémy Windows je vhodné mít minimálně 32 GB či 64 GB. Dnešní flashdisky dosahují vysokých rychlostí a to při zapojení do USB 3. Poslední možnost je virtualizace, kde si každý student vytvoří svůj virtuální počítač a pokud je na škole více skupin, není s tím žádný problém. Dnes mají počítače většinou velké disky a tak několik virtuálních počítačů nezabere celý disk. Nevýhodou virtualizace a testování operačních systémů a instalace je ten, že zde není nutné instalovat nějaké další ovladače (Windows) pro grafické, zvukové karty apod. Průběh instalace je tak bezproblémový a student se nesetká s běžnými problémy vznikajících při instalacích na fyzickém počítači vlivem HW. Další nevýhodou je, že zde vznikají někdy jiné problémy vlivem běhu ve Virtualboxu.
27
ISVK 2014 FPE
Obrazy instalačních disků Linuxu jsou volně k dispozici. Časově omezené verze lze spouštět při nezadání sériového čísla. Testovací verze jsou ke stažení na webových stránkách Microsoftu. Program je intuitivní a velmi jednoduchý na ovládání. Chyby v běhu programu nejsou časté.
5 Závěr Pokud škola hledá rychlé a levné řešení pro výuku instalace operačních systémů je použití Oracle VM VirtualBox nejlepší volbou. Při používání tohoto programu, jsem se nesetkal s žádnými výtkami ze strany studentů. Na začátku jen chvíli trvá, než se studenti seznámí se všemi možnostmi programu a vkládání virtuálních médií. Výhodou především zůstává to, že se nepoškozuje operační systém školních počítačů pro výuku jiných předmětů, ale také to, že si to studenti mohou vše vyzkoušet i doma. Použitá literatura 1. Networking in VirtualBox. FAT BLOKE. The Fat Bloke Sings [online]. [cit. 2014-10-11]. Dostupné z: https://blogs.oracle.com/fatbloke/entry/networking_in_virtualbox1 2. ORACLE CORPORATION. VirtualBox [online]. 2014 [cit. 2014-10-11]. Dostupné z: https://www.virtualbox.org/
Kontaktní údaje Mgr. Petr Simbartl Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta pedagogická Klatovská tř. 51, 306 19 Plzeň Tel: 377 636 448 e-mail:
[email protected]
28
