虛擬化的云語音教室建設(shè)初探

郭艷紅

在以信息為載體的現(xiàn)代社會(huì)，虛擬化技術(shù)為核心的“云計(jì)算”已經(jīng)成為一個(gè)新的熱點(diǎn)技術(shù)，各種相關(guān)的資源和商業(yè)軟件如雨后春筍般相繼出現(xiàn)。云計(jì)算是一種新的資源利用方式，跟許多新興的技術(shù)一樣，其也是基于互聯(lián)網(wǎng)的，它的資源是動(dòng)態(tài)化、虛擬化，優(yōu)點(diǎn)是易擴(kuò)展。云計(jì)算可以分為IAAS、PAAS和SAAS，云計(jì)算平臺(tái)有PAAS，商業(yè)平臺(tái)軟件包括金蝶、ERP、SAP等。而IAAS，目前商業(yè)的主要有VM的VCenter、RedHat的RHEVM等。從相關(guān)的參考文獻(xiàn)可以看到，現(xiàn)階段我國基于互聯(lián)網(wǎng)的各種虛擬化技術(shù)已經(jīng)形成規(guī)模，可以說已經(jīng)較為成熟，關(guān)于云計(jì)算的各項(xiàng)獨(dú)立研究也已經(jīng)較為深入，但綜縱觀全局，關(guān)于教學(xué)，尤其是英語教學(xué)的云計(jì)算技術(shù)產(chǎn)品還相對(duì)欠缺，范圍還比較局限，關(guān)于教學(xué)方面的云計(jì)算應(yīng)用還有待于進(jìn)一步擴(kuò)大。本文在基于論述傳統(tǒng)語音教室存在的弊端基礎(chǔ)上，羅列出一些英語教學(xué)中語音教室對(duì)于虛擬化平臺(tái)的搭建的關(guān)鍵技術(shù)問題及針對(duì)不足的方面的解決方法。為進(jìn)一步提高教學(xué)的效率，為教學(xué)資源達(dá)到充分的利用提供了可借鑒的理論依據(jù)。

一、傳統(tǒng)的語音教室存在的弊端

（一）教學(xué)體驗(yàn)差

如采用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教室模式，教師及學(xué)生經(jīng)常需要等待漫長的系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間，60%的計(jì)算機(jī)教室PC開機(jī)需要2分30秒以上，浪費(fèi)了大量的教學(xué)時(shí)間在系統(tǒng)啟動(dòng)及重啟的過程中。為此，學(xué)校需要謀求一種行之有效的解決方案：即能實(shí)現(xiàn)終端桌面的集中管理又可以保障計(jì)算機(jī)教室易部署、易管理、易使用，為計(jì)算機(jī)教學(xué)保駕護(hù)航，達(dá)到管理員、教師和學(xué)生多贏的目的。

（二）運(yùn)維管理難

學(xué)校內(nèi)的PC數(shù)量往往有幾百臺(tái)甚至上千臺(tái)。針對(duì)這些數(shù)量極大的PC機(jī)進(jìn)行日常維護(hù)和教學(xué)部署，顯然對(duì)于運(yùn)維人員來說是非常復(fù)雜且龐大的工程。就目前各高校來看，大部分仍然是使用獨(dú)立的PC機(jī)方式進(jìn)日常的教學(xué)和管理，這種傳統(tǒng)運(yùn)行方式具備一定的優(yōu)勢，那就是對(duì)于學(xué)生來說較為方便靈活，具有很高的自由度，即便這樣，筆者認(rèn)為仍然是弊大于利，因?yàn)樵囅朊總€(gè)學(xué)校都有成百上千的PC獨(dú)立運(yùn)行，為了不影響教學(xué)隨時(shí)需要售后人員和運(yùn)維人員在很短的時(shí)間內(nèi)到位，這在很大程度是難度很大的，并且這樣的獨(dú)立運(yùn)行也勢必給學(xué)校帶來了很多的不安全因素。除此之外，每臺(tái)獨(dú)立的PC機(jī)的操作系統(tǒng)都需要逐臺(tái)進(jìn)行操作系統(tǒng)的升級(jí)、打補(bǔ)丁等操作，當(dāng)課程需要升級(jí)或者更換，就必須由學(xué)校的運(yùn)維人員或者機(jī)房管理員提前重新升級(jí)操作系統(tǒng)及逐臺(tái)安裝應(yīng)用程序，這種重復(fù)性的工作不但工作量巨大，且效率低下，浪費(fèi)了時(shí)間，同時(shí)也大大增加了管理成本。

（三）多場景切換慢

根據(jù)課程不同，老師上課所需要的軟件往往也是有差異的，但是很多軟件又只能在某種類型的操作系統(tǒng)上才能正常運(yùn)行（比如需要32位系統(tǒng)支持），所以很多課程受限于當(dāng)前電腦中已有的環(huán)境而無法有效地開展。同時(shí)，當(dāng)每次學(xué)校的機(jī)房用于承辦各級(jí)考試時(shí)，IT管理員往往需要浪費(fèi)一天甚至更多的時(shí)間用于機(jī)房中電腦的操作系統(tǒng)變更或者軟件的安裝。

（四）綜合成本高

一般情況下，語音教室的硬件投入成本較大，隨著時(shí)間的流逝和硬件的飛速發(fā)展，導(dǎo)致性能一旦落后就需立馬淘汰和更新?lián)Q代，這種反復(fù)采購、淘汰、再采購、再淘汰的方式無疑是一種嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。

二、云教室定義

所謂云教室，它是通過桌面虛擬化技術(shù)和傳輸協(xié)議兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)提供集中管理、運(yùn)行流暢的Windows教學(xué)桌面。桌面虛擬化是一種基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，即通過虛擬化技術(shù)將數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器虛擬出大量獨(dú)立的虛擬PC桌面，然后依據(jù)加密的傳輸協(xié)議將虛擬PC桌面推送給客戶端設(shè)備。將桌面或者客戶端操作系統(tǒng)與原來的物理硬件進(jìn)行分割，用戶可以靈活地、自由地，不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，能夠通過任何終端設(shè)備，訪問在網(wǎng)絡(luò)上的屬于個(gè)人的桌面系統(tǒng)。

三、云教室構(gòu)成核心技術(shù)探索

（一）桌面云架構(gòu)解析

桌面云它是一種新型桌面交付模式，采用給予服務(wù)器的計(jì)算模型，不同用戶桌面以虛擬機(jī)的形式獨(dú)立運(yùn)行，但是又可以同時(shí)共享CPU、內(nèi)存等物理資源，此架構(gòu)將所有的用戶隔離，使每個(gè)用戶都擁有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)資源的精確分配與管理。桌面云在IBM云計(jì)算智能桌面的有很詳細(xì)的介紹，它定義為跨平臺(tái)的應(yīng)用程序，它通過瘦客戶端或者其他任何形式的網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備來訪問，它采用的是集中化的桌面管理核心技術(shù)，這種技術(shù)可以從很大程度提高教學(xué)資源的利用率，并且降低教學(xué)投入的總體成本，它完全可以實(shí)現(xiàn)按需分配，它將個(gè)人桌面環(huán)境集中起來存放于一個(gè)固定的數(shù)據(jù)中心，從而取代客戶端的本地功能。

桌面云的主要構(gòu)成如下：

終端接入層：教師及學(xué)生可通過普通PC、筆記本、瘦客戶機(jī)aDesk、手機(jī)及平板電腦等各種類型的終端接入設(shè)備，把教師或者學(xué)生個(gè)人指令和操作信息回傳到虛擬的云桌面，并且最終輸出到顯示器上來。除此之外還具有不同終端切換桌面的功能，它為保持會(huì)話的這個(gè)功能帶來了簡便。終端接入層可以讓桌面云的運(yùn)行保持持續(xù)，不中斷，最終可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)業(yè)務(wù)無處不在的功能。

虛擬桌面接入系統(tǒng)：虛擬桌面是通過專有的帶有加密功能的桌面控制器來接入，它不僅可以為教師端提供登錄認(rèn)證，還可以分配訪問權(quán)限，傳輸協(xié)議的優(yōu)化及數(shù)據(jù)加密?通過虛擬桌面系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，最終為教學(xué)提供可靠及性能高的桌面?zhèn)魉铜h(huán)境。

虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)：基礎(chǔ)架構(gòu)目的是為了二度提高教學(xué)資源的利用率，它通過專有的虛擬桌面管理軟件把物理服務(wù)器劃分為可動(dòng)態(tài)管理的資源存儲(chǔ)池，用來創(chuàng)建合理高效的虛擬機(jī)，最終為教學(xué)端提供高效的桌面環(huán)境。

通過終端接入層、虛擬桌面接入系統(tǒng)和虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)，形成瘦客戶機(jī)，虛擬桌面控制器、虛擬機(jī)管理軟件，通過這三大組件可以為用戶端提供優(yōu)化的、一站式桌面云建設(shè)解決方案。新時(shí)代我們要打造全新的英語教學(xué)模式，運(yùn)用云桌面的教學(xué)硬件模式是促進(jìn)英語教育信息化、現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。

云教室基于虛擬化技術(shù)，以虛擬網(wǎng)絡(luò)為承接，分布式存儲(chǔ)為存儲(chǔ)方式，客戶端負(fù)責(zé)內(nèi)容輸出，并由其相應(yīng)的管理系統(tǒng)作為管理運(yùn)維體系保障高效管理。如圖1：

圖1

云教室是由“服務(wù)器+云存儲(chǔ)+云終端+交換機(jī)+教學(xué)管理軟件”組成，采用先進(jìn)的云計(jì)算和虛擬化技術(shù)構(gòu)建的云教室軟硬件一體化平臺(tái)。

（二）云教室服務(wù)器

云教室服務(wù)器可以通過桌面虛擬化，讓一臺(tái)、幾十臺(tái)、上百臺(tái)的服務(wù)器不會(huì)受地理、距離等物理限制，讓這些服務(wù)的硬件設(shè)施，如CPU、內(nèi)存、硬盤，變成動(dòng)態(tài)管理的資源池。它把服務(wù)器等物理資源抽象為邏輯資源，這樣不但可以二度提高教學(xué)資源的利用率，而且可以把物力資源進(jìn)行二度整合，從而達(dá)到簡化系統(tǒng)管理的功能。

（三）云教室存儲(chǔ)

云教室存儲(chǔ)通常意義上是指把一個(gè)特有的虛擬層加在物理存儲(chǔ)系統(tǒng)和云教室服務(wù)器之間，也叫作存儲(chǔ)虛擬化。這種模式之下的服務(wù)器與存儲(chǔ)硬件沒有直接的聯(lián)系，存儲(chǔ)硬件的增加減少、分拆調(diào)換等動(dòng)作完全透明。云教室存儲(chǔ)單元不僅位服務(wù)器提供服務(wù)，而且還管理控制著所有存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)不僅簡化了虛擬PC的存儲(chǔ)操作過程，還大大減少了直接利用無中心的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)消除單點(diǎn)失效的風(fēng)險(xiǎn)，從而方便了橫向擴(kuò)容、在線擴(kuò)容等擴(kuò)容功能。云教室存儲(chǔ)通過對(duì)用戶的所有存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理，形成一個(gè)存儲(chǔ)池，管理員依據(jù)需要能夠?qū)⒋鎯?chǔ)池中的存儲(chǔ)空間靈活劃分給不同的應(yīng)用和不同的用戶來使用。

（四）云教室客戶端

云教室客戶端是通過桌面虛擬化技術(shù)，將PC的桌面進(jìn)行虛擬化，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性。桌面虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)借助網(wǎng)絡(luò)和終端隨時(shí)使用計(jì)算和存儲(chǔ)，用以替代傳統(tǒng)的商用PC，同時(shí)提升整體安全性，加強(qiáng)統(tǒng)一管控，降低擁有成本，促進(jìn)綠色節(jié)能。

（五）云教學(xué)管理軟件

云語音教室管理軟件具有語音教學(xué)、聽力教學(xué)、聽說訓(xùn)練、多媒體教學(xué)評(píng)測及課堂管等強(qiáng)大的功能，還具有教學(xué)資源使用管理、教學(xué)準(zhǔn)備、屏幕廣播、屏幕轉(zhuǎn)播、文件推送、視頻管理、云盤、自動(dòng)排位、集群管理等功能，這需要基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是交互式語音教學(xué)系統(tǒng)，能擴(kuò)大學(xué)生學(xué)習(xí)的范圍，學(xué)生可不受物理空間的限制，只需借助于網(wǎng)絡(luò)，就可以完全實(shí)現(xiàn)與教師、同學(xué)的遠(yuǎn)程互動(dòng)學(xué)習(xí)。

（六）桌面云方案總結(jié)

桌面虛擬化改變了常規(guī)意義上的計(jì)算機(jī)體系。以我們熟悉的個(gè)人電腦為例，計(jì)算體系結(jié)構(gòu)可分為硬件、操作系統(tǒng)、配置文件及使用者幾個(gè)層次。就目前的技術(shù)而言，在這個(gè)層次結(jié)構(gòu)中，任意兩層之前都存在著緊密的邏輯聯(lián)系，也叫作“耦合”，正因?yàn)橛辛诉@樣的“耦合”，這些層次架構(gòu)把硬件和操作系統(tǒng)之間、操作系統(tǒng)和使用者之間進(jìn)行了打包。這是常規(guī)的層次架構(gòu)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)化，在新時(shí)代下對(duì)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)計(jì)算硬件設(shè)備更新?lián)Q代的需求，及終端設(shè)備的靈活性、可靠性、多樣性、個(gè)性化等需求都越來越高。所以說，傳統(tǒng)常規(guī)的“耦合”型架構(gòu)已經(jīng)趨于淘汰。所以現(xiàn)階段需要由大量的理論支持來作為指導(dǎo)，此領(lǐng)域的理論指導(dǎo)的缺乏和本身的一系列不足的問題導(dǎo)致其普及速度受到一定的影響。目前在語音教室的建設(shè)的領(lǐng)域部分生產(chǎn)商及制作商的產(chǎn)品雖然在性能和穩(wěn)定可靠性有了很大的提高，但其成本也有較大的提高，使得桌面云的初始投資成本與普通桌面PC相比沒有優(yōu)勢，是導(dǎo)致桌面云應(yīng)用模式?jīng)]有快速普及的原因之一。但筆者相信在IT界廠商及大量理論支持的共同努力下，這些不足在不久的將來將會(huì)被解決，桌面云應(yīng)用模式將更快速普及，以桌面技術(shù)為核心的云語音教室的普及也就指日可待。

四、結(jié)語

教育部明確提出“新的教學(xué)模式應(yīng)以現(xiàn)代化信息技術(shù)為支撐，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使英語教學(xué)朝著個(gè)性化學(xué)習(xí)，不受時(shí)間和地點(diǎn)限制的學(xué)習(xí)、主動(dòng)式學(xué)習(xí)方向發(fā)展。”教育手段的信息化改造，是教育信息化改造最基礎(chǔ)，最先進(jìn)行的一部分。為此，建立云語音教室，為學(xué)生提供優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，是高校英語課程教學(xué)跟上新的信息化時(shí)代的標(biāo)志，更是大力推動(dòng)英語教學(xué)改革的硬件基礎(chǔ)。以云想云終端為平臺(tái)的多媒體網(wǎng)絡(luò)教室的實(shí)施，不僅為英語基礎(chǔ)教育的發(fā)展注入了新的活力，而且為教育裝備的更新，教育觀念的更新帶來新的契機(jī)，并且孕育著英語教育的跨越式發(fā)展。