云桌面系統協助中職學校教學工作實施

鄭敏躍

【中圖分類號】TP311.52 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）06-0100-02

一、背景和意義

（一）信息化校園發展的需要

《浙江省教育信息化“十三五”發展規劃》中指出：信息技術對教育改革和發展具有革命性影響。以信息技術推進教育公平和創新，構建網絡化、數字化、個性化、終身化的教育體系，是全面實現教育現代化的重要內容。

隨著計算機技術、互聯網、多媒體進入學校，老師的教學方式發生了改變：使用多媒體投影儀展示教學內容，信息表達更加快捷方便；老師通過計算機軟件，能模擬出更準確圖形；網絡中出現很多教學資源、在線課程。

（二）傳統PC市場面臨挑戰，云桌面技術快速發展

傳統PC存在硬件更新換代較快、系統軟件的兼容等問題，IT運維人員的壓力繁重，“云桌面”系統是云計算的一種應用，它把計算機網絡進行簡化，把計算、存儲功能集中到服務器端進行統一資源分配，而客戶端只是具有輸入輸出功能的簡單終端，利用服務器虛擬化技術，在服務器端部署大量的虛擬機，而用戶則可以在終端進行查看。這種部署方式下可以最大化的壓榨設備的運行能力，為企業實現最大利用率。

（三）使用云桌面系統有較大的現實意義

使用云桌面系統的總體成本將低于傳統PC機的成本，這包括部署時間的成本、維護成本、以及人工成本等，有利于提高資金使用率，它是一種共享經濟，例如某企業100人中最高只有30人同時在使用電腦，則只需要配置40人性能的云桌面系統，供大家交替使用。

二、方案的實施過程

（一）前期調研

云計算技術是比較熱門的技術，參與開發的廠商也很多，但是市面上各個廠家產品繁多，很多廠家在學生機房這個簡單環境中使用云桌面技術，但是在整個校園各個教室、辦公室使用的還很少，存在很多未知性，所以需要全面評估云桌面技術在學校教學環境中使用的可能風險。

1.“云桌面”系統的選擇

目前世界上比較成熟的桌面虛擬化技術有四大類：1.VMWare的EXSI軟件，有良好的穩定性，但是授權費用較高，配置管理復雜；2.思捷的XEN，運行于底層有較好的性能，但是軟件版權集中參與者少；3.微軟的Hyper-V與自身的Windows產品兼容性最好，但是可擴展性較弱；4.基于開源Linux的KVM技術，兼容性較高。可以說每款產品都有自身的優點和缺點。在傳輸帶寬方面，Linux版的要求最低，同時圖像展示體驗最佳，雙向音視頻傳輸支持度較高，且安全性也不錯，所以也是比較適合推行的一種技術。

2.“云桌面”系統供應商的比較

國內很多廠商都有提供云桌面系統，著名的有華為、中興、H3C、銳捷、噢易云、深信服等非常多的廠家，基本上國內廠家的桌面云都是基于開源Linux的KVM技術，且各自都有一些特點。華為、H3C等基于企業用戶市場；銳捷、噢易云等面對教育行業有所特長，也有相關的云課堂產品，相關產品較豐富；深信服等安全廠家主打云桌面的安全性。有些可以在舊機器上安裝客戶端實現登錄，節約投入，有些同時具有共享桌面和個性桌面模式，各個廠家的云桌面技術在圖像處理方面都有所欠缺，但是總的來說會有一些跟傳統PC電腦不一樣的體驗。

（二）前期準備

1.對教室網絡結構的梳理和升級

在確定項目實施的方向后，對全校網絡環境等軟硬件設施設備進行了調查梳理，對全部教室的信息接入點進行了維修，保證每個教室能接入信息網絡。同時對教學樓接入交換機進行升級，將百兆交換機更換為千兆交換機，滿足云桌面系統數據傳輸的要求。

2.限制網絡，使用賬號登錄上網

教室電腦接入互聯網，設置成需要驗證賬號密碼訪問，限制學生的隨意使用。雖然“域用戶”技術可以實現老師使用賬號多地登陸，但是這個技術無法解決現有的一些問題：校園內病毒肆虐，軟件出錯，舊電腦機器的性能不足，故障頻發，影響教學，維修人員工作繁重。

3.選擇瘦終端作為教室電腦終端

在選擇云桌面的終端時，挑選精簡的ARM結構終端，為避免日后出現因零件松動接觸不良等原因造成的故障。在ARM結構終端上，零部件全部采用焊接連接，沒有像傳統X86電腦那樣接硬盤、接內存，所以不會因為接觸不良造成系統無法正常啟動。雖然ARM結構處理器的性能會低于X86處理器，但用作信號輸入輸出的中轉設備還是可以的，例如智能手機就是ARM結構。

（三）安裝實施

云桌面系統不同于傳統電腦的地方在于它所有的操作系統都是運行在服務器上，客戶終端只負責顯示輸出、輸入，服務器提供強大的性能和數據可靠性保證，同時具備的還原功能可以幫助終端用戶快速排除計算機病毒的干擾。

1.“云桌面”的架構設計

部署“云桌面”系統的第一要求是所有終端設備都能和服務器網絡相通，并且節點網速不低于100M，主干網速不低于1000M，網絡用于傳輸顯示的畫面。由于各個教室、機房在校園中較分散，為了便于管理，整個網絡采用樹狀結構。同時服務器采用雙機熱備，共同承擔全校壓力，提高可靠性。

（1）服務器熱備

主備服務器之間搭建HA（高可用性）心跳網絡，時刻相互監測，當其中一臺服務器宕機時，另一臺能馬上發現并接管它的業務，為用戶提供服務。兩臺服務器的硬盤數據做鏡像陣列，通過萬兆光纖對接，當其中主服務器上的操作系統修改時，通過萬兆線路同步到備用服務器，使兩邊數據一致。兩臺服務器提供了80個操作系統桌面的運算能力，而平時在線桌面保持在40%左右，可以以較好的性能維持全部教室的電腦交替使用。

從成本上講，可以起到很好的共享作用。例如300人的公司如果每人配一臺5000元的電腦，需要花費150萬，而平時這300人中，有些在出差，有些做其他事情，最多時也只有100人在同時使用電腦，閑置的電腦大于在使用的電腦。而如果使用云桌面系統，300人每人只需要配備一個終端盒子、顯示器，再配備能滿足120人的運行性能的云桌面服務器，整體費用約75萬，這是原來300臺獨立電腦費用的一半，而且電費、維護費更省。

（2）通信線路聚合

通信網絡采用樹形網絡結構，核心交換機是整個網絡的轉發節點，大量的數據通過核心交換機匯總到云服務器，此時跟云服務器的線路需要提升網速，在交換機上配置端口聚合，將服務器的兩條千兆線路聚合成一條兩千兆的聚合線路，以增加服務器出口帶寬。服務器之間的存儲也通過線路聚合，將四條萬兆線路聚合，保證存儲的快速傳輸。

2.“云桌面”的軟件結構

管理員在統一管理界面可以管理系統鏡像、用戶賬號、地址分配、系統分配等。

（1）個性模式

個性模式下用戶可以對操作系統進行更改，這種模式符合人們的使用習慣。但是，在個性模式下，云桌面系統需要保存用戶的更改，每個系統單獨存儲，這樣系統存儲硬盤空間就不夠了，兩臺服務器只能滿足50人的使用，而我們教室70個，老師300人，無法很好的分配這些賬號，所以在大面積使用中無法使用個性模式。

（2）共享模式

共享模式下同一個組的用戶使用同一個鏡像系統，這樣鏡像系統只占一份空間，此時云桌面系統的使用瓶頸落在了數據存儲硬盤上，2臺存儲服務器可以給300多個用戶每人分配40G的存儲空間。共享模式下用戶關機后系統就會還原，所以無法安裝軟件，不過這種模式也可以極大的防范系統安全問題。系統發生故障，中病毒等問題，都可以通過關機還原系統得到解決。

3.解決方案

考慮到全校三百多個老師都要交替使用教室的云桌面電腦，所以最后選擇共享模式，這樣就可以創建幾百個賬號。

在共享模式下，用戶無法自己安裝軟件，所以由管理員提前將用到的軟件安裝到云桌面系統里，同時，考慮到不同教研組的需要，分配了多個不同軟件的云桌面系統，用戶在登錄時可以選擇適合自己的版本登錄。

用戶如果要安裝軟件，有兩種方案：1.如果是大家都能用的公共軟件，由系統管理員安裝到云桌面系統里；2.使用面很低的軟件由用戶自己使用時安裝，使用后不關閉電腦，可以繼續使用。

4.使用培訓

“云桌面”技術給教學帶來便利離不開教師、學生的熟練使用。所以，對教師的培訓顯得尤為重要。首先要解決普及“云桌面”的工作原理，讓“云桌面”技術能深入人心；其次解決用戶操作習慣上的不同，讓正確的操作方式普及；最后要解決用戶工作中的問題，使用云計算技術能提供更多可靠的使用環境。

5.總結對比

通過一段時間的使用，我們將云桌面和以往管理技術進行對比，總結出各自的特點。目前很多學校在多媒體教室使用的電腦有普通PC電腦、筆記本電腦，在資源傳輸、管理方面使用了FTP、域用戶、第三方云存儲等方式。以下對他們進行比較：

三、云桌面在教學工作中應用的效果

（一）提高教學準備效率

過去教室電腦沒有網絡，老師需要在辦公室里準備上課資料，通過U盤拷貝到教室電腦，然而教室電腦病毒肆虐，教學資料經常無法正常打開。使用云桌面系統后，老師在辦公室就可以準備資料并查看效果。

例如：張老師要上軟件課，在辦公室的時候，張老師登錄他的云桌面系統，把上課用的資料提前放到云桌面系統里，提前安裝好仿真軟件并調試完畢。上課時來到A班，登錄教室里的云桌面系統，就可以看到剛才上傳的課件資料，打開仿真軟件。上課過程中，對資料做了修改補充，下節課到B班登錄打開可以看到同樣的文件，不需要再重新拷貝、重新安裝。

不同于以往的FTP、文件共享、域用戶管理，云桌面是把整個操作系統跟著老師的賬號走，統一了使用環境，減少了干擾因素。

（二）利于學生過程性作業保存

中職學校有些課程需要在計算機專業軟件上操作，一些大項目在一兩節課里無法完工，而且有些操作過程是在軟件中的，無法保存，而電腦關機后就會還原系統。使用“云桌面”后，學生對軟件的操作都可以保存在自己賬號的云桌面里，其他班上課不會相互影響。

例如：計算機專業有服務器操作系統配置課，使用云桌面后，每個學生有自己的空間保存虛擬機，下一次上課可以接著做。其他班級的學生過來上課可以在自己的基礎上完成作業。

（三）提高管理人員的維護效率

傳統PC機不僅在硬件方面容易出現故障，而且大量的軟件問題也同樣讓人頭疼。“云桌面”技術將主機集中在服務器上，用戶端是極簡結構的終端盒子，基本上不需要維護修理，出現問題時關閉系統重新打開就能還原，而服務器的冗余結構保證了性能的穩定，更新軟件也只需要更新服務器上的母版鏡像就可以了，極大的簡化了維護人員的工作程序，提高了效率和可靠性。