基于PXE技術的軟件在實踐教學中的應用

馬 光，宋麗新

（北京聯合大學商務學院，北京 100025）

基于PXE技術的軟件在實踐教學中的應用

馬 光，宋麗新

（北京聯合大學商務學院，北京 100025）

基于PXE技術的管理軟件在計算機類實驗室的集中管理方面使用日益普遍。因為該技術具有集中管理能力強、管理方式靈活、使用操作和維護方便、有利于提高實驗室的綜合利用率及降低綜合管理成本等優點。文章結合北京聯合大學商務學院實驗教學中心的實際應用特點，對基于PXE技術的3種管理軟件的使用效果進行了實際的應用對比分析，最后給出了適用于經管類實驗教學環節應用特點的、基于PXE技術的管理軟件的使用建議。

PXE技術；管理軟件；計算機類實驗室

1 計算機實驗室課程所用軟件特點

計算機類實驗室的特點是硬件基本上是由服務器、網絡和計算機組成，只是各專業實踐課程所用的軟件不同。為了提高實驗室的綜合利用率，就需要盡量提高同一臺計算機承擔各種不同實驗教學任務的能力，而要想讓一臺計算機能承擔起更多的實踐教學任務，比較好的解決辦法就是在這臺計算機上部署多個操作系統，因為部署多個操作系統有利于解決不同軟件或同一個軟件但是軟件版本不同所導致的使用沖突問題。當在計算機中部署多個操作系統時，如何提高部署與應用的效果，這是一個需要加強統籌管理的問題。基于PXE技術的管理軟件，能夠使多操作系統的部署與管理更加靈活，對提高實驗室的綜合利用率提供了良好的解決方案。

北京聯合大學商務學院的經貿實驗教學中心作為專職從事經管類實驗教學工作的部門，在實行院內實驗教學資源整合與共享的過程中，為了便于集中管理和提高所有實驗室的整體利用率，多年來在計算機中部署和使用多個操作系統的實踐過程中，從管理軟件的易用性、可靠性、穩定性和性價比等方面，筆者針對基于PXE技術的幾種管理軟件進行了較大范圍和較長時間的使用對比，積累了比較豐富的實際使用經驗。在此就部署和使用基于PXE技術的管理軟件在實踐教學中的使用效果進行對比分析。

2 基于PXE技術管理軟件

PXE是由Intel公司開發的最新技術，工作于Client/ Server的網絡模式，支持工作站通過網絡從遠端服務器下載鏡像，并由此支持來自網絡的操作系統的啟動過程，其啟動過程中，終端要求服務器分配IP地址，再用TFTP或MTFTP協議下載一個啟動軟件包到本機內存中并執行，由這個啟動軟件包完成終端基本軟件設置，從而引導預先安裝在服務器中的終端操作系統。PXE可以引導多種操作系統，如：Windows XP，Windows 7，Linux等。

要想在計算機上部署多操作系統時使用PXE技術，就需要依賴服務器、網絡來支持客戶端計算機的正常運行，因此硬件平臺是由各實驗室的計算機、服務器、交換機等搭建組成的。經過多年的對比與使用，目前我們正在使用的有3套基于PXE技術的管理軟件，分別是：中國科學院曙光計算所的“NBC虛擬存儲管理系統”，北京晨光溢海數碼科技有限公司的“Phantosys桌面虛擬化平臺”，東方易盟公司的“集智（ADS）自動部署與管理系統”。

3 基于PXE技術的管理軟件的部署和應用

在部署基于PXE技術管理軟件之前，各實驗室的計算機使用的是硬盤保護卡的管理方式。這種管理方式有許多不盡如人意的地方，如：有的計算機經常莫名其妙發生藍屏及保護卡故障；安裝完成軟件后需要重新傳送硬盤數據，但傳送完成后總會有個別計算機需要重新傳送硬盤數據；在對于計算機病毒的防范方面也不夠理想……采用基于PXE技術管理軟件進行部署運行，它通過虛擬存儲將客戶端的操作系統和應用軟件存于服務器端，同時，它的還原技術可以支持用戶對數據及應用進行選擇性還原，保持系統處于最佳狀態，實驗室計算機通過網絡將保存于服務器端的操作系統鏡像文件下載到本地運行，有效地解決上面提到的硬盤保護卡所遇到的問題。但對網絡設備及服務器提出很高的要求，因為實驗室計算機所存取的各種數據都集中儲存在服務器上，實驗室計算機運行時要不斷地從服務器上下載索要使用的軟件，對網絡、服務器之間的數據轉換非常頻繁，網絡設備越好，服務器性能越好越穩定，就越能保障基于PXE技術管理軟件的部署和順利運行。

核心交換機選用的是銳捷網絡RG-S6810如圖1所示；各實驗室選用的是銳捷網絡RG-S2352G交換機，它有兩個千兆網口，48個百兆網口，以前的網線使用的是百兆的五類線，整改后實驗室里是超五類線，實驗室的交換機連接到核心交換機的網線使用的是千兆網線或者是光纖，使得網絡環境得到較大的提升。

銳捷網絡RG-S2352G交換機有兩個千兆網口，對這兩個千兆網口進行聚合，使之變為一個2 000 M的網口再與核心交換機連接，服務器使用的是當時比較新的戴爾機架式服務器。

圖1 網絡環境示意

3.1 NBC虛擬存儲管理系統

“NBC虛擬存儲管理系統”是一套局域網管理軟件，是基于PXE技術的無盤工作站模式的管理軟件，結合了PC網絡、無盤網絡、NC網絡的優勢，通過虛擬存儲將客戶端的操作系統和應用軟件存于服務器端，并充分發揮客戶端的本地計算能力。下面就是筆者在經過幾年的使用后對它的評價。

（1）在安裝和部署方面方便簡單。

（2）維護起來也比較簡單，性能穩定。

（3）它對網絡環境（如網絡交換機和服務器）的要求比較高，早期選用的戴爾Poweredge2950服務器，后來改用戴爾PoweredgeR720服務器，經過當時的測試，一臺服務器管理最多不超過40臺計算機效果比較理想，它理論上能管理80臺，但客戶端計算機啟動速度不理想，NBC虛擬存儲管理系統支持多服務器管理，即一個80臺計算機的機房可以使用兩臺服務器管理，為了使實驗室里客戶端計算機啟動得迅速快捷，也必須使用兩臺服務器才能保證實踐教學的使用效果。

（4）操作簡單靈活，系統的還原性能比較好，在還原與不還原之間點擊一下就設定成功了，平時上課就設定為還原狀態，學生考試時就設定為不還原狀態。

（5）在添加刪除客戶端軟件方面操作簡單，雖然一個80臺計算機的實驗室需要兩臺服務器，但只要將這兩臺服務器關聯同步上，在某一臺服務器管理的客戶端計算機上添加刪除軟件完成后，只要點擊接收按鈕，兩臺服務器里的操作系統鏡像文件都能夠得到更新。

（6）NBC虛擬存儲管理系統是基于PXE技術管理軟件的無盤工作站模式，對于計算機客戶端不需要使用本地硬盤，本地硬盤可以當作數據盤使用，它能較好地對U盤、本地硬盤進行屏蔽，操作簡單，但它不能虛擬較大的數據盤。

（7）支持客戶端計算機多操作系統啟動，但啟動界面只是英文界面，不太直觀。

3.2 Phantosys桌面虛擬化平臺

Phantosys桌面虛擬化平臺是北京晨光溢海數碼科技有限公司的產品，全名“Phantosys Desktop Virtual Platform桌面虛擬化平臺”，是基于PXE技術的管理軟件，當時在這個平臺上布置了大約100臺實驗室計算機。它具有無盤工作站的特點，又能和計算機的本地硬盤結合起來使用，它的對象就是有盤的計算機。因為它能和計算機本地硬盤結合使用，大大降低了服務器的工作運行壓力，這也是它較NBC虛擬存儲管理系統而言的優勢所在。使用Phantosys桌面虛擬化平臺，一臺服務器帶100臺計算機感覺使用效果還是很好的。下面就是在經過一年的使用后對該平臺的評價：

（1）Phantosys桌面虛擬化平臺在安裝和部署的過程中比較方便簡單。

（2）系統維護方面簡單靈活，性能穩定。

（3）對網絡環境方面要求較高，但是比較NBC虛擬存儲管理系統可以帶更多的客戶端，筆者使用的是一臺戴爾PoweredgeR720服務器，管理了100臺計算機，而且計算機啟動速度較快。

（4）還原性能比較好，在還原與不還原之間設定比較簡單，平時上課就設定為還原狀態，學生考試時就設定為不還原狀態。

（5）添加刪除客戶端軟件比較復雜，當對一臺客戶端計算機安裝完成軟件的添加或刪除后，不僅要對所有的客戶端進行更新，還需要開啟所有的客戶端將新的添加或刪除的軟件從服務器下發到每一臺客戶端計算機的本地硬盤中，如果不做軟件下發本地硬盤的操作就會影響使用效果，在更新完客戶端計算機軟件后第一次開機時會顯得非常慢，而且它不能有效地保護好下發的系統。

（6）Phantosys桌面虛擬化平臺一定程度上依賴于客戶端計算機本地的硬盤，當客戶端計算機的本地硬盤出現故障，客戶端計算機就不能啟動系統。解決的方法是暫時將出現事故的客戶端計算機設置為無盤工作站啟動方式，不使用本地硬盤，等本地硬盤修好后再對該客戶端重新下發軟件。使用這種工作模式，在保證客戶端訪問速度的前提下，系統服務器端可以比無盤工作站模式帶動更多的客戶端，這正是該系統的主要特點。另，Phantosys桌面虛擬化平臺還支持大容量的虛擬數據盤。

（7）支持客戶端計算機多操作系統啟動，操作界面友好、直觀。

3.3 集智（ADS）自動部署與管理系統

目前集智（ADS）自動部署與管理系統在試用階段，一臺戴爾PoweredgeR710服務器帶了一個小實驗室40臺客戶端計算機，由于帶客戶端的數量少，客戶端計算機在啟動和更新軟件時感覺都很完美，支持客戶端計算機多操作系統啟動，操作界面友好、直觀；系統穩定，使用集智（ADS）自動部署與管理系統必須要求客戶端計算機有本地硬盤，客戶端計算機的系統由服務器下發到本地計算機硬盤并能夠很好地保護起來，下發完成后客戶端計算機就不再依賴服務器，即使服務器關閉，網絡出現故障客戶端計算機也能獨立運行，這和以上兩款“NBC虛擬存儲管理系統”、“Phantosys桌面虛擬化平臺”相比較也是它最大的優勢所在。但它也還有不盡如人意處，實驗室目前的網絡環境，由于前期已經安裝和部署有NBC虛擬存儲管理系統及Phantosys桌面虛擬化平臺，都需要客戶端計算機通過PXE技術網絡啟動，而集智（ADS）自動部署與管理系統也設定為PXE技術網絡啟動，集智（ADS）自動部署與管理系統在處理客戶端計算機時和NBC虛擬存儲管理系統的DHCP服務發生沖突，目前的解決辦法是通過對核心交換機劃分VLAN的方法來處理的，這就使得這個教室在教學過程中出現有部分不支持跨VLAN的課件服務軟件不能使用的情況發生，關于DHCP服務沖突的問題還有待生產廠家解決，在DHCP服務這個問題方面Phantosys桌面虛擬化平臺處理地比較好。

4 部署和使用基于PXE技術管理軟件的體會

通過對以上3款機房管理部署的基于PXE技術的管理軟件進行比較，不難看出，NBC虛擬存儲管理系統是無盤工作站的模式，屬于早期的產品，需要強大的網絡及服務器的支持；而Phantosys桌面虛擬化平臺比較NBC虛擬存儲管理系統而言，減輕了服務器的壓力，不需要投入許多臺服務器來維持虛擬存儲管理平臺的正常運行，但操作相對于NBC虛擬存儲管理系統較為復雜，每一次更新客戶端計算機的軟件后需要一定的時間下發系統，而更新客戶端計算機軟件是發生較多的事情，并且Phantosys桌面虛擬化平臺不能有效的保護好下發的系統，也對網絡環境及服務器有高度的依賴；集智（ADS）自動部署與管理系統較好地解決了虛擬系統對服務器的依賴問題，也解決了把系統下發到客戶端計算機本地硬盤的保護問題。

在使用以上3種基于PXE技術的管理軟件的過程中，使人們深深地認識到要想用好基于PXE技術的管理軟件，好的服務器及好的網絡環境非常關鍵。在早期部署第一個教室時總是覺得這種虛擬存儲方式不好用，以至于都有放棄部署NBC虛擬存儲管理系統的想法，當改善了網絡環境等硬件條件后就使用得非常好，以至于以后部署的Phantosys桌面虛擬化平臺及集智自動部署與管理系統時基本上1～2天就能部署完，所以良好的硬件環境保障對于使用基于PXE技術的管理軟件是不可或缺的必備的條件。

利用基于PXE技術的管理軟件能在每一臺計算機上部署多操作系統特點安裝多操作系統，如：Windows 7中文版、Windows 7英文版、專門為英語語音練習建立的系統、為學習數據庫開發的學生建立的專門的系統、為影像影音處理的系統及Linux系統等，較好地滿足了實驗教學的使用需求，使每個計算機房都能承擔盡可能多地經管類課程的實踐教學任務，不僅方便了教務人員的排課，更方便了學生的自主上機學習，極大地提高了實驗室的綜合利用率。

5 結語

只要對實驗室的管理采用先進的技術手段，良好的管理方法和運行機制，就能充分發揮實驗室的功能。多年的使用實踐使人們認識到，采用基于PXE技術的管理軟件這類的操作系統管理平臺，有利于保證和提高實踐教學的使用效果和質量，更有利于提高實驗室的綜合利用率。總之，只有通過科學有效和富有針對性的建設與管理，才能真正發揮好實踐教學環節的使用功能，才能進一步提高實驗室的綜合利用率，達到資源有效共享和滿足實驗教學需求的目的。

[1]謝國強.淺談局域網與無盤網絡[J].科技情報開發與經濟，2010（33）：116-118.

[2]陳志軍，馮小明，趙春琴.無盤系統在計算機實驗室管理中的應用[J].中國教育技術裝備，2010（2）：92-93.

[3]梁仁海.計算機實驗室管理存在問題初探[J].信息與電腦（理論版），2010（9）：192.

[4]陶星名，紀偉昌，張建英，等.高校計算機實驗室管理與維護研探討[J].實驗技術與管理，2007（5）：142-144.

[5]蔡旭瑩.高校計算機實驗室的有效管理[J].科技風，2010（9）：23.

Application of software based on PXE technology in practice teaching

Ma Guang, Song Lixin
（Business College of Beijing Union University, Beijing 100025, China）

Manage software based on PXE is increasingly used to manage computer labs. PXE has the advantages of strong centralized management ability, fexible operation and convenient maintenance, easy maintenance, which can help us to improve laboratory utilization and reduce management costs. According to PXE’application in practice teaching center of our college, the application effect of 3 management software based on PXE technology is compared and analyzed, and at last gives some suggestions of their usage in economic and management practice teaching.

PXE technology; management software; computer lab

馬光（1962— ），男，江蘇蘇州。