数据治理 | 社科研究软硬件体系搭建——虚拟化技术概述与实践
我们将在数据治理板块中推出一系列原创推文，帮助读者搭建一个完整的社科研究数据治理软硬件体系。该板块将涉及以下几个模块：
计算机基础知识 编程基础 数据采集 数据存储 数据清洗 数据实验室搭建
本文【虚拟化技术概述与实践】，属于计算机基础知识模块，是读者理解和掌握后续推文的知识基础。
一、什么是虚拟化
近年来，大家可能经常听到“云计算”一词，也在“不经意间”用过基于“云计算”技术的相关产品，例如：铁路12306把网站访问量最大的查询业务分担到“云端”，系统查询能力大幅上升，方便用户快速查询到的列车班次信息。
云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，计算机软硬件资源和信息可以按需提供给需要的用户或服务。云计算被称为个人计算机、互联网之后的第三次IT浪潮，给生活、生产和商业模式带了巨大变革。
本文主要向大家介绍云计算中的关键技术：虚拟化。虚拟化技术将硬件资源抽象成一个资源池，可以实现按需分配资源提高硬件资源的利用率。更通俗的说，虚拟化就是让多个操作系统安装在一套计算机的硬件上。
如果把个人电脑的计算资源看做一口水井，那么提供云计算的服务商就像一个自来水厂，他维护了大量的计算资源与硬件设备，而网线就像是一条水管。消费者只需向云计算服务商购买计算资源，就可以通过网络随时使用计算资源。
其实，我们个人也可以做一个小型云计算服务的提供商。假设我们有一台性能强劲的个人电脑，可以让其他人通过网络访问我们的操作系统（目前主流的操作系统都支持多用户），我们和其他用户一起使用这台电脑的计算资源。但这样做的问题是，多人共用一个操作系统会有安全隐患也不方便。还有一种方法就是使用虚拟化技术，将一个性能强劲的个人电脑，“拆分”成多个小电脑，我们可以给小电脑自由分配内存、CPU和硬盘，然后将这些小电脑提供给其他人使用，用户之间有良好的隔离。
二、如何实现虚拟化
常见的虚拟化是通过虚拟化软件实现的，例如：VMware公司开发的“VMware WorkStation”软件和“VMware ESXI”软件、微软公司开发的“Hyper-V”软件、Quramnet开发的“KVM”等等。
这些软件的基本原理，我们简单地用下面两张图概况：
图1中，虚拟化软件（例如：VMware EXSI）可以看做一款简化的操作系统，计算机硬件由该虚拟化软件调度分配。虚拟化软件可以创建出一个一个的虚拟机，可以把它们看作一台台独立的裸机（未装操作系统），虚拟机装上操作系统后，就可以给用户使用了。
图2中，虚拟机软件（例如：VMware Workstation）可以看作一款普通的应用程序，它需要向主机的操作系统申请资源，创建出虚拟机。与图1相比，这种虚拟化软件配置出来的虚拟机性能较差，但使用和配置较为简单，适合新手使用。
三、安装虚拟化软件
相信大家已经迫不及待想体验一下虚拟化技术了。本小节将带领大家完成虚拟机软件（Vmware Workstation）的安装。
开始之前，需要在进入主机的BIOS，打开CPU的虚拟化支持（注意，不同主机的BIOS界面不同）。
我们推荐 Vmware Workstation 的 Player 版本，非商业使用是免费的，非常适合我们学习。
下载地址：https://www.vmware.com/cn/products/workstation-player.html ，选择 Windows 安装版本。
下载完毕后，打开安装程序。点击【下一步】。
接受许可，点击【下一步】。
选择安装位置，然后勾选两个选项，点击【下一步】。
不检查更新，不加入客户体验，点击【下一步】。
创建快捷方式和开始菜单文件夹，点击【下一步】。
点击【安装】。
稍等片刻后，安装完成，点击【完成】，不需要填写【许可证】。
然后重启电脑。
打开软件，选择免费试用，点击【继续】，然后点击【完成】。
最后打开应用程序就可以使用了，Player 版本功能较少，界面整洁。
上面是 Player 版本的安装方法，Pro版本也一样，下载地址：https://www.vmware.com/cn/products/workstation-pro/workstation-pro-evaluation.html，安装方式相同。安装后，我们可以选择30天试用。
Pro 版本拥有更多的功能，打开后的界面与 Player 版本有所不同。
四、创建虚拟机
本节我们使用虚拟化软件 VMware Workstation Player 配置两台虚拟机，一台装 Windows Server 2016 操作系统，另一台安装 CentOS Linux 操作系统。
（一）创建 windows 虚拟机
接下来，我们使用 VMware Workstation 安装一个虚拟机，虚拟机使用的操作系统是 Windows Server 2016 。实验使用的主机是一台装有8GB内存，240GB固态硬盘，操作系统为windows10的笔记本电脑，相信大多数读者的电脑配置都比实验主机的配置更高。
首先，我们需要准备 Windows Server 2016 的操作系统，我们可以从网站"next i tell you" （https://next.itellyou.cn/）上下载，系统镜像文件。
复制 ED2K 连接后，可以使用迅雷等下载工具进行下载（注意：下载工具需要支持 ED2K ）。
下载完成后，我们打开 VMware Workstation Player ，在程序界面中点击【创建新虚拟机】。
在选择【稍后安装操作系统】，点击【下一步】。
【客户机操作系统】选择 Microsoft Windows，【版本】选择 Windows Server 2016。
设置好【虚拟机名称】，以及虚拟机存储【位置】，点击【下一步】。
给虚拟机添加一个 100GB 的虚拟磁盘（一种文件类型），勾选【将虚拟磁盘存储为单个文件】便于管理，否则这100GB的磁盘将被拆分成多个虚拟机磁盘，然后点击【下一步】。
然后点击【完成】。
左侧主页窗口会出现我们创建好的虚拟机。
此时的虚拟机还没有安装操作系统，因此，在虚拟机开机前，我们还需要进行一些配置，点击【编辑虚拟机设置】。
在【虚拟机设置】弹窗中，首先将内存设置为4GB。【处理器】保存两个不变。
在【CD/DVD (SATA)】选项中，点击【使用 ISO 映像文件】，选择我们下载好的 Windows Server 2016 操作系统的镜像文件。
在【网络适配器】中，勾选【桥接模式(B)：直接连接物理网络】。
上述选项配置完毕后，点击下方【确定】。
现在，我们可以打开让虚拟机开机了，右击虚拟机名称，选择【开机】。
开机后，按任意键进入操作系统安装界面。
稍等片刻后，出现 【Windows 安装程序】界面，点击【下一步】。
点击【现在安装】。
选择【Windows Server 2016 Standard (桌面体验) 】，然后点击【下一步】。
点击【我接受许可条款】后，点击【下一步】。
点击【自定义】安装。
对驱动器0进行分区，这个驱动器0就是我们设置的100GB虚拟磁盘。点击【新建】，然后在【大小】一栏中，填写 50000 （单位MB），从驱动器0中分出一个约50GB的空间。
点击【应用】，出现弹窗，表示windows除了创建一个约50GB的空间外，还会创建一些用于系统功能的其他空间，点击【确定】。
上述操作完成后，我们可以看到，驱动器0出现了 1~4，这四个分区，其中分区4大小约50GB是根据我们的需求生成的，但分区1~3则是为了系统管理需要，由安装程序自动生成。
驱动器0 未分配空间还有51GB，我们选择它，然后点击【新建】，【大小】一栏中默认填充所有剩余的空间大小，最后点击应用。
我们【选中驱动器0 分区4】，点击【下一步】。这一步很关键，表示我们需要在【分区4】
中安装操作系统。
然后，安装程序开始在【驱动器0 分区4】中安装操作系统，这要花费一段时间。
安装完毕后，自动重启，我们也可以点击【立即重启】。
重启后，稍等片刻，进入Windows 初始化设置界面，设置好密码后，点击【完成】。
Windows server 操作系统需要 按【ctrl + alt + delete】进行解锁，如果我们同时按下这些按键，我们的主机会调出【安全窗口】，因此，我们需要用 VMware Workstation 的按键，向虚拟机发送这些组合建，如图所示。
输入密码后就可以使用了。
进入虚拟机后，我们需要配置网络，点击左下角的小电脑图标，然后点击【网络设置】。
在【设置】弹窗中，点击【更改适配器选项】。
双击网卡【Ethernet 0】。
在弹窗中，点击【属性】。
双击【Internet 协议版本 4 (TCP/IPv4) 】
勾选【使用下面的 IP 地址】。
如何填写这些信息呢？我们在实验主机上打开【命令提示图符】，输入：ipconfig，可以看到我们实验主机的IPv4 地址是：192.168.50.99，子网掩码是：255.255.255.0，默认网关是：192.168.50.1（读者的电脑中的网络设置可能与书中的有所不同，请以读者的实际情况为准）。
由于我们的虚拟机网络采用了【桥接模式】，该模式下，虚拟机共享主机的网卡，需要把虚拟机的IP地址设置到与主机一致的网段。虚拟机网络设置如下，然后点击【确认】。
设置完网络后，我们进行测试，打开虚拟机中的【命令提示符】，输入：ping www.baidu.com，回车运行，如果出现图中所示结果，说明网络畅通。
Windows Server 2016 创建完毕，现在我们可以使用虚拟机了。
（二）创建 Linux 虚拟机
我们所说的Linux系统，通常是指一个使用Linux内核的操作系统的集合。Linux内核由林纳斯·本纳第克特·托瓦兹的团队维护，他是Linux内核的创始人。其他开发者团体在Linux内核基础上进行了拓展开发，形成一个又一个的发行版本，我们要安装的Linux操作系统，就是发行版本。
Linux的发行版本有很多，例如：红帽、中标麒麟、银河麒麟、CentOS Linux、Rocky Linux、Ubuntu等等。我们带大家安装一下CentOS操作系统，它是与Windows不同，是免费的操作系统。
我们先下载CentOS的镜像文件，地址：http://mirrors.163.com/centos/7.9.2009/isos/x86_64/ 。
下载完镜像后，我们打开VMware Workstation 16 Player，点击【新建虚拟机】，
在弹出的向导窗口中，点击【稍后安装操作系统】，然后点击【下一步】。
选择【Linux】选项，版本选择【CentOS 7 64 位】。
输入【虚拟机名称】，选择虚拟机保存位置。
设置【最大磁盘大小】为100GB，选择【将虚拟磁盘存储为单个文件】。
最后点击【完成】。
在运行虚拟机之前，我们需要进一步配置。点击【编辑虚拟机设置】。
【内存】设置为4GB。
【处理器】数量设置2个，可以选择开启【虚拟化引擎】，也可以保持默认，如果开启虚拟化引擎，则虚拟机也可以安装虚拟化软件，可以实现在虚拟机中创建虚拟机这样的“套娃”操作。
在 【CD/DVD】一栏中，选择刚才下载好的镜像文件，并选择【启动时连接】。
在【网络适配器】一栏中，选择【桥接模式】。
配置完毕后，选择【确定】。
在左侧窗口中，右击创建好的虚拟机，点击【开机】。
使用键盘上的方向键，选中第一项【Install CentOS 7】。
稍等片刻后，进入CentOS7系统安装界面。将安装程序的界面语言设置为你中文，然后继续。
首先设置【日期和时间】。
设置好后点击【完成】。
然后，设置【语言支持】。
默认已经勾选【中文】，我们需要添加【English】，勾选后点击【完成】。
然后，我们设置【软件选择】。
选择【带 GUI 的服务器】，然后点击【完成】。
接着，我们点击【安装位置】。
选择【自动配置分区】，然后点击【完成】。
然后，我们设置【网络和主机名】。
设置主机名，然后点击应用。
接着，打开网络开关。我们在配置虚拟机的时候，选择了【桥接模式】，此时安装软件会帮我们配置好网络。
我们还需要对网络进行进一步配置，点击【配置】。
点击【常规】，勾选【可用时自动连接到这个网络】，然后点击【保存】，回到【网络和主机】设置界面后，点击【完成】。
然后，我们点击【开始安装】。
我们还需要设置ROOT密码，ROOT是Linux系统的超级管理员，它的密码要设置的复杂一些。
两次输入密码后，点击完成。
我们还需要创建一个用户，毕竟用超级管理员操作，存在安全隐患。
输入用户名和密码后，点击【完成】即可，如果密码过于简单，则连续点击【完成】即可生效。
稍等片刻后，进度条加载完毕，点击【重启】。
重启后，接受许可，最后点击【完成配置】，系统会进行重启。
片刻后，出现用户登录界面，点击用户，然后输入密码，再点击【登录】。
登录后进入欢迎界面。点击【前进】即可。
鼠标右击，点击【打开终端】。
输入，ping www.baidu.com 测试网络是否畅通，出现途中结果表示网络畅通。
CentOS操作系统至此安装结束，大家可以尝试使用Linux操作系统了。
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文 | 陈煌杰
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