淺析高校計算機實驗室維護技術

◆黃文武

淺析高校計算機實驗室維護技術

◆黃文武

首先分析當前高校計算機實驗室面臨的問題，然后對計算機實驗室常用的3種維護技術（硬盤保護卡、基于VDI的桌面虛擬化、基于VOI的桌面虛擬化）進行分析和比較，闡述每種技術的功能、作用和不足，為高校計算機實驗室的維護技術選擇提供參考。

計算機；實驗室；維護技術

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.12.018

隨著信息時代的到來，計算機成為人們工作、學習和生活越來越離不開的重要工具。計算機應用能力已成為人在社會生存所必備的一項基本技能。高校計算機實驗室是培養學生計算機應用能力的重要場所，是學校教學和科研的重要基地。像筆者工作所在的財經院校，實驗室大多是計算機加實驗軟件或專業應用軟件形式的計算機機房。隨著經濟社會發展對人才實踐創新能力要求的提高，實驗室在高校人才培養體系中的地位和作用得以加強，實驗室的開放共享日益增多，對實驗室的運行保障和功能服務提出更高的要求。這就要求提高計算機實驗室的維護效率和水平，充分發揮實驗室的功能和作用，以滿足學校發展對實驗室的各種要求。

1　當前高校計算機實驗室面臨的問題

實驗室的開放服務日益增多 一方面，使用計算機實驗室開展實驗、實踐教學的課程日益增多；另一方面，計算機實驗室還承擔著科研、培訓、考試等功能服務，共享開放要求也越來越多，這使得實驗室的開放服務時間越來越長，負荷越來越重。這就需要在維護時間較少的情況下，提高實驗室正常安全運行的保障能力。

實驗室使用人員多樣，技術水平參差不齊 計算機實驗室除正常教學和科研使用外，還承擔著部分社會考試、培訓等功能任務，實驗室使用人員來源廣泛且多樣，技術水平也差參不齊，使用過程中難免會出現計算機誤操作、刪除或感染病毒等問題，造成計算機系統軟件故障或損壞無法使用，嚴重影響實驗室的正常使用。這就需要采取有效的技術手段來保護計算機系統軟件的安全完好。

實驗室的軟件環境日益復雜而多樣 實驗室課程的日益增多，不同的教師和課程對實驗軟件環境的要求也不盡相同。此外，承擔的科研、培訓、考試等功能服務也要求提供不同的系統軟件環境，需要安裝的軟件越來越多，而且有些軟件之間還存在不兼容或沖突。這使得實驗室的軟件環境越來越復雜，需要構建相互獨立、多樣化的系統軟件環境來滿足不同的用戶需求。

2　高校計算機實驗室的維護技術

綜上所述，高校計算機實驗室的維護技術需要解決的兩大問題是：一是能夠有效地保護計算機系統軟件的安全，避免因計算機誤操作、刪除或感染病毒等造成的系統軟件故障，保障計算機實驗室的正常使用；二是能夠構建相互獨立、多樣化的系統軟件環境，根據不同的用戶需求，靈活交付不同的系統軟件環境，滿足多樣化的應用場景。

目前，高校的計算機實驗室除了采用普通計算機外，還有采用瘦客戶端的，以下將對計算機實驗室的幾種主流維護技術進行分析和比較。

硬盤保護卡技術 硬盤保護卡是用于保護計算機系統軟件的一種PCI擴展卡，可以讓計算機每次啟動時，自動還原到先前的系統狀態，學生上課時對系統的任何修改都是暫時的，不會永久保存，起到保護計算機系統軟件安全的作用，是計算機實驗室常用的一種傳統維護技術。硬盤保護卡技術經多年的發展，其功能和性能得到不斷完善和提升（如兼容性、穩定性、網絡拷貝速度、差異拷貝、多點還原、軟件統一注冊等）?？傮w來說，硬盤保護卡技術已經從單一的系統保護功能逐漸擴展成為批量計算機系統維護和綜合管理的工具，其用于計算機實驗室維護的主要功能和作用如下：

1）保護計算機系統軟件環境不被修改或破壞，可還原系統回不同的還原點狀態；

2）在一臺計算機可構建和安裝多個系統軟件環境，并且互相隔離，互不影響，用戶可根據使用需要，選擇進入不同的系統軟件環境，滿足多樣化的應用需求；

3）具有強大的軟件統一部署功能，如網絡拷貝、差異拷貝、軟件統一注冊、計算機名及IP地址自動分配等，批量安裝和更新計算機系統軟件十分簡便；

4）具有方便、實用的計算機綜合管理功能，如遠程喚醒、遠程重啟、遠程關機、端口控制等，提升計算機實驗室的整體維護效率。

作者：黃文武，中央財經大學教學技術服務中心工程師，研究方向為計算機技術、教育技術（100081）。

硬盤保護卡技術在應用過程中存在的缺陷和不足主要有：1）容易受破解程序或有關計算機病毒的影響，使保護卡系統的功能失效或被穿透；2）硬盤保護卡使用時間長后，會出現接口松動、接觸不良等問題，導致計算機故障無法使用；3）計算機硬盤分區規劃好后，不能調整分區大小，否則將破壞整個系統，只能重新安裝；4）批量統一安裝和部署系統軟件時，要求計算機的硬件配置都是一樣的，否則會出現硬件驅動程序問題，導致系統異常。

基于VDI的桌面虛擬化技術 隨著桌面虛擬化技術的發展與成熟，不少高校的計算機實驗室也開始采用桌面虛擬化技術。基于VDI的桌面虛擬化是虛擬化廠商VMware最先提出的一種基于服務器的計算模型［1］，采用“集中管理、集中計算”的模式，通過服務器虛擬化，構建多個獨立的虛擬機（虛擬桌面），然后通過網絡為客戶端提供軟件應用服務。用戶可利用多種終端設備，使用客戶端程序或瀏覽器窗口登錄使用虛擬桌面，打破傳統實驗室的時空限制，有利于提高實驗室資源的利用率。而且由于瘦客戶端的功耗和價格比普通計算機要低得多，使用瘦客戶端代替普通計算機的實驗室，還能帶來節約能源和降低成本的效益。

當前，市場上基于VDI桌面虛擬化的主流技術有3種，分別來自VMware、Citrix、Microsoft公司?；赩DI的桌面虛擬化應用于計算機實驗室，其主要功能和作用如下：

1）虛擬機具有快照功能，可快速還原虛擬機系統至不同的快照狀態，有效保護虛擬桌面的安全正常，為用戶提供可靠的虛擬桌面應用；

2）在一臺物理服務器上可構建多個獨立的虛擬機，安裝不同的操作系統和軟件，為用戶提供多樣化的虛擬桌面應用；

3）在服務器端只需維護好少量的虛擬機模板、鏡像和應用，利用虛擬機的復制、克隆、共享等強大功能，可批量生成大量的虛擬桌面，實現用戶桌面環境的統一部署、靈活交付；

4）虛擬桌面集中在服務器端運行和管理，對客戶端性能要求不高，可支持多種終端設備訪問使用，設備適用性好；

5）虛擬機的硬件配置可動態調整，虛擬桌面可隨時隨地通過網絡來訪問使用，應用擴展性好。

基于VDI的桌面虛擬化在應用過程中存在的不足主要有：1）過于依賴于服務器和網絡，一旦網絡斷開則終端應用癱瘓，終端應用受服務器和網絡性能影響較大；2）有些軟件不能在虛擬環境中安裝使用，對視頻制作、圖像處理等顯示質量要求高的應用適用性不好；3）VDI基于端口映射的方式無法滿足實驗室部分使用特殊端口和外設接口的需求［2］。

基于VOI的桌面虛擬化技術 對基于VDI的桌面虛擬化在實際應用中存在一些不足，如終端的大量登錄應用對服務器的壓力非常大，網絡必須保持通暢等，對計算機實驗室的一些特定應用來說是一個較大的風險隱患，如在計算機考試時出現斷網，則全部癱瘓。為此，一些公司研發了基于VOI的桌面虛擬化技術，它以客戶端虛擬容器技術為底層基礎，將客戶端完全虛擬化，建立虛擬容器池，在容器池上部署操作系統和軟件［3］。基于VOI的桌面虛擬化采用“集中管理、分布式計算”的模式，與基于VDI的桌面虛擬化只交付桌面顯示數據不同，它將服務器上的終端虛擬鏡像部署到終端設備上，讓虛擬系統直接運行在終端的硬件平臺之上?；赩OI的桌面虛擬化對服務器性能要求不高，對不同硬件的終端設備，可以單鏡像異構交付，靈活部署虛擬桌面，且安全可靠?；赩OI的桌面虛擬化應用于計算機實驗室，其主要功能和作用如下：

1）終端虛擬系統可重啟還原，保護終端虛擬系統不被修改或破壞，可還原虛擬系統至不同的鏡像狀態；

2）在一臺終端設備上可部署多個虛擬系統環境，并且互相隔離，互不影響，為用戶提供多樣化的系統軟件環境，用戶可根據需要選擇進入不同的系統環境；

3）終端虛擬鏡像（系統軟件環境）可靈活構建和發布，滿足不同的用戶需求，單鏡像異構交付，硬件不同的終端可共享使用一個鏡像，可自動批量安裝部署終端的虛擬系統和軟件；

4）虛擬桌面運行在終端的硬件平臺上，當虛擬鏡像完全部署到終端設備上后，終端上的虛擬系統便可完全脫離網絡運行，提高終端應用的安全性和可靠性。

基于VOI的桌面虛擬化在應用過程中存在的不足主要有：1）對異構設備的支持不如基于VDI的桌面虛擬化靈活、方便；2）首次向終端設備部署虛擬鏡像時數據較多，時間較長。

以上3種技術在計算機實驗室進行應用測試，其性能綜合比較如表1所示。

3　結語

以上3種維護技術各有優缺點，需要根據實際情況進行選擇。高校計算機實驗室的維護是一項重要的基礎工作，保障著學校日常實驗教學和科研活動的順利進行。計算機實驗室因通用性強，可共享性高，承擔的功能任務越來越多，這就要求技術人員提高計算機實驗室的維護效率和水平，以滿足學校多樣化的應用需求，充分發揮計算機實驗室的效用?！?/p>

表1　3種技術的性能綜合對比

［1］金彪，鄭小建，姚志強，等.桌面虛擬化與計算機實驗室管理［J］.實驗技術與管理，2014（2）：85-88.

［2］刑高峰.淺析高校計算機機房管理［J］.計算機安全，2014（5）：60-62.

［3］劉期建，馮靈林，張大敏，等.基于VOI模式的多媒體教學環境構建研究［J］.電腦知識與技術，2014（12）：8289-8290.

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