高校文科類實驗教學示范中心云桌面建設探索

孫玉良, 黃漫紅

(北京農學院 經管學院, 北京 102206)

高校文科類實驗教學示范中心云桌面建設探索

孫玉良, 黃漫紅

(北京農學院 經管學院, 北京 102206)

根據高校文科類實驗室的實際需求,探索出能夠實現中心服務器、存儲空間到機房終端的虛擬化,形成更適合高校文科類實驗教學示范中心的安全、綠色的云端教學環境,提高資源利用率,降低能耗,提升集中管理水平,實現教育信息化發展新目標。

文科類實驗教學示范中心； 云桌面； 虛擬化

傳統的高校文科類實驗機房以各種型號的PC為主,所有組件都綁定在用戶的PC 上,機房多采用PC+還原卡的模式,任何一個組件出現問題都可導致系統無法正常工作,而且應用軟件更新和維護困難[1]。由于機房人流量大,需花費大量的人力和各種資源來進行維護和管理各種硬件與軟件,保證系統應用的可靠性與安全性。無休止的應用升級、操作系統補丁、防病毒更新造成人力和綜合資源的浪費。由于設備使用時間的延長和用戶數據量的增加,設備與數據的備份與恢復難度越來越大,各種故障頻繁出現,用戶數據與設置易丟失,給教學帶來損失,影響教學的正常進程[2]。

基于云計算桌面虛擬化技術的桌面云系統,在物理服務器和桌面虛擬化技術基礎上,將計算機、服務器的硬件、教學軟件、網絡、數據等不同的應用,用虛擬化手段調配計算資源,將這些應用分開,使更新、升級、維護更易實施,簡化了管理,能夠更有效地利用IT資源,滿足隨時隨地提供或更新數據資源的靈活性。桌面云技術實現了一臺機器上運行多個操作系統,不同的用戶終端以虛擬機的方式來獨立運行,這些虛擬機共用物理存儲、中央處理器、網絡接口等底層物理硬件資源,將終端用戶的桌面虛擬化,把不同的用戶隔絕開來,達到桌面使用的安全性和靈活性,使每位用戶都擁有獨立的操作系統,實現精確的資源分配,滿足各種不同需求讀者的應用需求[3-4]。此外,該技術采用鏈接克隆技術快速置備所需的虛擬桌面,大幅減少設備及應用環境的維護和管理成本。

云計算應用的方案更方便、成本更低、安全性更高,可以靈活快捷操作,越來越來實用。

1 文科類實驗室維護復雜

文科類的實驗絕大部分都是在實驗室、計算機房依靠計算機、網絡和模擬軟件完成的,文科類的實驗室主要為本科生、研究生、?？粕母鞣N教學模擬軟件的課程實習、實驗提供相應的計算機環境,每學期都要承擔繁重的教學任務,除此以外,有的時候還要為學生提供額外的自由上機時間,以保證部分學生在課外繼續學習的需求[5]。所以實驗室所承擔的計算機機房的日常維護和管理工作非常復雜,具體體現在：

(1) 計算機的更新速度不可能趕得上教學模擬軟件更新的速度。教學軟件的不斷更新,導致授課內容不斷更新,隨之機房軟件需要時時更新。軟件更新后,老的計算機不能適應這些軟件環境,被閑置或淘汰,因此不少計算機使用幾年就需要更新換代[6]。

(2) 經常部署教學系統,更新軟件越來越困難。為了快速跟上教學軟件環境的需要,每學期課程軟件升級更新需求更加旺盛,為提高學生學習環境跟上信息發展的要求,學校會經常對現有的軟件教學環境進行更新,對新的要求進行開發,也會更新一個全新的操作系統。而傳統的環境已經不能滿足教學多樣化的要求,學生的軟件應用環境僵化,如果對某一個軟件進行更新,則整個機房進行維護時都需要對整個操作系統進行改變,而每次的改變都需要進行網絡的或單機的系統復制,費時費力[6]。

(3) 多環境多應用。由于學校開設課程眾多,現在的課程內容每次都不一樣,每次課如果都把軟件安裝在一個系統上可能有沖突,而每臺計算機一天之內要換多個人使用,環境應用變化多,每個使用者的習慣也不一樣[7],計算機維護存在問題較多。

(4) 計算機機房電腦品類多,維護管理沒有統一方案?，F在計算機機房的計算機有不同時代采購的,配置不一樣,安裝的軟件不一樣,每次維護都不能統一維護,只能單獨維護,不能提高維護效率,同時也不能發揮計算機的最佳效能。

(5) 計算機機房運行維護成本高。計算機使用導致的硬件損壞頻繁、更換快速,而隨著年限的增加,實驗室機房的PC如果每3～4年都更新一次,總體PC投入成本居高不下,并且軟件部署、更新以及打補丁都需要管理人員實時操作。對各種事后的應用進行測試部署與審核缺少統一標準,如果需要專業技術人員上門服務來指導解決處理問題及支持,成本會更高[8]。

云計算教室方案是將若干高性能的去主機作為云端計算機中心,終端采用綠色節能的云終端。教師和學生通過云終端即可使用集中部署于云主機的桌面環境,體驗與高性能計算機完全一致。通過這種方式,學校的計算機室、備課室、辦公室都可以在云端統一進行部署和管理。文科類實驗機房的改革已經迫在眉睫,急需一批有卓越遠見,敢于創新的IT人員及決策者開始重新審視學生機房的管理,開辟出一條改革文科類實驗機房設備合理化道路[6]。

2 云教室虛擬桌面要滿足的要素

云教室的虛擬桌面要能夠提供與目前用戶使用的PC一樣的各種功能,如順暢地使用教學所需要的軟件等,重要的是要滿足如下要素:

(1) 簡化管理,提升效率,推進教育信息化改革。對于學校來說,使用桌面云建設方案,使學校機房教育裝備、實驗教學、實驗室管理上一個新臺階,建設成集中統一管理的云數據中心,更好地為教學服務,可使IT設備使用周期更長、使用效率更高、靈活云端訪問、降低運維成本、簡化關鍵IT 流程、提高安全性和合規性、提高IT長期投入回報,引領計算機IT環境進入云時代[9]。

(2) 提高應用訪問及系統安全性。由于能夠將數據從 IT 環境的邊緣移到數據中心內,從本質上降低了 IT 部門所面臨的安全風險,不易遭受惡意攻擊,所有用戶的桌面都可以遠程集中得到升級,將系統風險降低到最低。同時數據訪問集中化能夠緩解數據泄漏和失竊的風險，并簡化和規范工作程序。

(3) 實現移動化教學。提供更安全的教學、學習環境,提供更靈活的使用方式,用戶在任何地點都可以通過任何一種滿足接入要求的設備訪問虛擬桌面,實現移動教學學習。

(4) 提高資源靈活分配,實現資源最大化使用?？舍槍虒W不同要求分配不同的硬件資源,實現資源最大化使用,且可隨時切換IT環境的使用場景,讓學更加靈活。

(5) 綠色環保,降低運維成本。計算存儲集中在云端,所以客戶端的壓力大大降低,更簡化的客戶端可以得到廣泛使用。終端可使用一體化設計,無風扇和機械硬盤等易損元件，并且能耗更低的云終端,其壽命比PC機更久、使用周期更長,節省開支的同時大大減少電子垃圾,響應國家倡導的綠色節能號召,同時從管理、維護、終端更新換代、業務擴展、終端用戶持續增長等各方面綜合考慮,長期投資回報率高[10]。

3 文科類實驗室云桌面的功能特性

一個成熟的適合高校文科類實驗室的教育云桌面,應該能為文科類教學而設計的網絡、服務器資源池(云)通過云架構集中化管理,根據教學業務需要動態創建、刪除、備份,快速搭建教學的業務環境,動態遷移教學環境保證教學業務的連續性,并提供數據安全共享存儲管理、實時性能監測、故障報警等,具體說來應該具有以下的功能特性:

(1) 云服務器集群管理?？赏瓿蓪υ品掌鳌⒃平K端、虛擬桌面、網絡、教室、課表等管理?？梢詫W校的電腦教室、多媒體教室、備課室、教師辦公電腦納入平臺統一管理。一個教室一朵云,云服務器分散部署在各個教室,每臺云服務器都有獨立的管理平臺,需要對每一臺服務器進行單獨配置。多個單獨管理平臺,有獨立的管理平臺,也有集群的管理平臺,每個管理平臺的管理范圍和作用不同,某些操作需要頻繁切換各個管理平臺。一套真正的集群模式管理平臺,可完成所有的管理端操作。

(2) 雙桌面模式。云教室桌面應該擁有2種以上模式,在教學機房使用教學桌面,在教室辦公、多媒體教室等場景下使用個人桌面,實現教師移動辦公和備課。賬號管理登錄的個人桌面,用戶可以通過賬號與密碼在任意連接的終端設備上使用虛擬桌面,實現移動辦公、教學的目的。無需要賬號密碼直接登錄的教學桌面,桌面與終端設備或教室綁定,可為桌面設置多種還原模式,可批量修改計算機名等信息,方便管理。

(3) 完善的終端管理。云教室應該擁有非常完善的終端管理功能,除了以上列出的部分功能外,可讓終端設備與桌椅一一對應,大大簡化教學管理。一般桌面云對終端管理主要完成終端的遠程開機,關機、重啟動等任務。除此之外,終端還可以批量修改計算機名、IP地址信息，可設置客戶端模式、可對終端排號等。

(4) 課表計劃。課表應具備不同的課表自動切換系統,適用于不同課程的桌面環境,根據課表安排對應的啟動或關閉[11]。

4 結語

云教室教學體驗更快、作業空間更大、系統保障更安全、教學場景更豐富、環境低碳環保、運維效率高、外設兼容性多,可增加移動辦公,校本資源空間高效應用。桌面云虛擬化技術的可靠性、低維護、高安全性、靈活應用特點,非常適用于高校文科類的實驗機房。

References)

[1] 徐友誼.高校機房的管理與維護[J].池州師專學報,2006(5):20-21,41.

[2] 陳華予,陳曦,臧冠男.高校機房管理的現狀與思考[J].吉林廣播電視大學學報,2009(5):30-32，81.

[3] 劉夏.云桌面應用研究概述[J].計算機系統應用,2014(7):12-16.

[4] 周娟.云桌面技術在航運經貿類實驗室管理中的優勢[J].廣州航海學院學報,2016(4):45-47,54.

[5] 匡鈺.本科院校文科實驗室建設現狀及對策探析[J].岳陽職業技術學院學報,2011(1):33-36.

[6] 趙紅,李著成.高校文科實驗室建設探討[J].實驗室研究與探索,2011,30(3):169-171.

[7] 陳曉梅.高校文科實驗室建設現狀、問題及對策研究[J].高校實驗室工作研究,2008(4):62-64,70.

[8] 王麗瓊.經濟管理實踐教學示范中心建設與管理[J].實驗科學與技術,2012,10(2):150-152,187.

[9] 李博.淺談虛擬化桌面云在高校中的應用[J].數字技術與應用,2015(4):59-60.

[10] 謝振壇.云桌面實驗室構建初探[J].電子商務,2015(9):61-62.

[11] 鄭俊.虛擬化云桌面在高校計算機實驗室中的應用[J].電腦知識與技術,2015(14):249-251.

Exploration on construction of cloud desktop of liberal arts experimental demonstration teaching center in colleges and universities

Sun Yuliang, Huang Manhong

(Economics & Management School, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206, China)

According to the practical requirements, this paper explores how to achieve virtual center server and storage space to the computer terminal, and the formation is more suitable for the college liberal arts experimental demonstration center’ safety and green cloud teaching environment, to improve the resource utilization, reduce energy consumption, improve the centralized management level, and realize the informatization of education development with the new target.

college liberal arts experimental teaching demonstration center; cloud desktop; virtualization

10.16791/j.cnki.sjg.2017.05.053

2016-11-01 修改日期：2017-01-16

孫玉良(1980—),男,安徽蕭縣,碩士,實驗師,主要從事實驗室建設與管理研究.

E-mail：29456791@qq.com

G482

B

1002-4956(2017)5-0212-03