基于虛擬化技術(shù)的高校教學(xué)管理模式探究

李佳明（四川文化產(chǎn)業(yè)職業(yè)學(xué)院 四川 成都 610213）

一、目前以傳統(tǒng)PC機建設(shè)的機房的困境

（一）管理困境

政府、企業(yè)、學(xué)校等不同行業(yè)為提升員工工作技能，實現(xiàn)業(yè)務(wù)標準化，會建設(shè)培訓(xùn)教室用于定期業(yè)務(wù)教學(xué)；中小學(xué)、職教、高校等教育客戶也會有不同規(guī)模的教學(xué)機房，幫助學(xué)生進行自主實驗，實現(xiàn)多種教學(xué)活動或各種考試培訓(xùn)。目前電腦已深入到教學(xué)的各個方面，對系統(tǒng)環(huán)境改變的彈性和靈活提出了更高要求，而傳統(tǒng)PC模式面對新需求時已然力不從心，主要問題如下：

1.終端機房屬于終端密集型應(yīng)用場景，由于是公共PC，異常問題較多，而且需要頻繁更換教學(xué)環(huán)境，讓日常桌面運維工作量變得相當驚人，特別是教育行業(yè)，權(quán)威機構(gòu)也統(tǒng)計過，人均電腦維護量較大，問題十分突出。

2.在政府、企業(yè)等客戶的培訓(xùn)教室一般僅供日常業(yè)務(wù)教學(xué)，性能要求低、無個性化桌面操作需求，采用傳統(tǒng)PC容易資源浪費且無法形成標準化管理，系統(tǒng)升級和應(yīng)用更新非常麻煩，用戶的隨意操作也讓故障問題頻繁發(fā)生，加大了終端管理難度。

3.在教育行業(yè)，既要能夠提供純凈的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生能夠?qū)Ｐ纳险n，又需要做到不同語言、不同學(xué)科、不同系統(tǒng)、不同年級、不同課程的教學(xué)環(huán)境都可以單個學(xué)生實訓(xùn)室輕松、快速地提供，同時非教學(xué)時間還能允許等級考試、校外培訓(xùn)、自由上機、成人教育、社會辦學(xué)等，以充分利用昂貴的設(shè)備投資。

為了滿足教學(xué)方法和模式的變化和需求，需要一種新型的桌面交付模式：瘦終端+云桌面，此種模式可以同時提供標準化和個性化的教學(xué)保障，滿足學(xué)校多種教學(xué)環(huán)境的快速切換，以提升軟硬件資源的利用率。

（二）常用技術(shù)手段優(yōu)缺點分析

1.Ghost

優(yōu)點：系統(tǒng)快速恢復(fù)，且支持網(wǎng)絡(luò)克隆。

缺點：在課時安排很滿、很雜的情況下，無法在課間休息時間快速切換多種桌面教學(xué)環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)克隆受限于網(wǎng)絡(luò)速度，而且依然需要每臺客戶端配合才能實現(xiàn)。

2.還原卡

優(yōu)點：自動和手動恢復(fù)，實現(xiàn)半自動化維護。

缺點：還原卡容易失效、藍屏現(xiàn)象常見、補丁統(tǒng)一升級麻煩。

二、基于虛擬化技術(shù)的桌面云管理模式

瘦終端+云桌面是一種新型的桌面交付模式，可以通過集中化的桌面管理，提升資源利用率，降低總體擁有成本。將教學(xué)桌面環(huán)境集中存放于數(shù)據(jù)中心，取代客戶端的本地計算，實現(xiàn)教學(xué)桌面環(huán)境的標準化管理、按需分配和隨時隨地交付。

將考試教室或?qū)W生教學(xué)機房原本安裝在本地電腦的桌面系統(tǒng)都通過后端服務(wù)器群進行集中托管，前端設(shè)備無系統(tǒng)、無數(shù)據(jù)，瘦終端只是作為一個輸入輸出及顯示設(shè)備，然后替換傳統(tǒng)PC而部署于實訓(xùn)室中，連接上網(wǎng)絡(luò)后即可按需訪問教學(xué)桌面。IT管理員不再需要花費大量精力幫助業(yè)務(wù)部門維護數(shù)量較多的培訓(xùn)PC，而僅需保障服務(wù)器群的正常運轉(zhuǎn)，那么培訓(xùn)或教學(xué)工作便可以快速展開。

（一）平臺體系架構(gòu)

企業(yè)、政府、教育等不同行業(yè)在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)機房時，對桌面的發(fā)布需求是不一樣，有些需要簡易、標準化的桌面，有些需要高性能、個性化的桌面，利用桌面交付技術(shù)可以滿足多種類型的桌面，具體方案組件如下：

（1）虛擬機管理軟件：將服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件資源轉(zhuǎn)換成可以動態(tài)管理的“資源池”，讓一臺服務(wù)器變成幾臺甚至上百臺虛擬服務(wù)器（虛擬機），從而提升服務(wù)器資源利用率，并實現(xiàn)具有透明負載均衡、動態(tài)遷移、故障自動隔離、系統(tǒng)自動重構(gòu)的高可靠服務(wù)器集群環(huán)境。

（2）虛擬桌面控制器：提供桌面用戶認證管理、桌面/應(yīng)用資源訪問控制、虛擬桌面創(chuàng)建及啟動、桌面監(jiān)控等功能，實現(xiàn)以更低成本、更安全、更可靠地交付Windows桌面；需與協(xié)同工作，并提供軟件和硬件兩種類型。

（3）瘦終端：外觀小巧精致，性能強勁，處理速度快。

（二）體系模塊優(yōu)勢

教學(xué)機房多用途化：傳統(tǒng)PC如果要滿足不同業(yè)務(wù)教學(xué)需求，需要安裝N多種教學(xué)軟件或進行復(fù)雜的桌面更換。當采用了云桌面方案之后，可以根據(jù)授課內(nèi)容、團隊培訓(xùn)目的等實際需求，利用桌面模板化技術(shù)快速滿足多種教學(xué)用途，隨時隨地完成教學(xué)桌面切換，提升了教學(xué)質(zhì)量。

（1）個性化教學(xué)：所有教學(xué)環(huán)境虛擬化后，桌面環(huán)境可以隨需選擇，比如需要實現(xiàn)單一化業(yè)務(wù)培訓(xùn)時，則可以選擇僅發(fā)布標準化、涵蓋所需軟件的桌面系統(tǒng)，讓他們只能接觸到和教學(xué)相關(guān)的軟件，精力集中，實現(xiàn)高效培訓(xùn)或教學(xué)，且節(jié)省硬件資源。或者根據(jù)教學(xué)需要為學(xué)生發(fā)布個性化上機桌面，保證學(xué)生可以自由實驗，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)，提供了一個完全開放式的教學(xué)實驗新平臺。

（2）教學(xué)桌面高效管理：強大的桌面還原模式讓操作系統(tǒng)重啟即可恢復(fù)正常，無需擔憂軟故障或故意破壞行為對系統(tǒng)造成的影響，實現(xiàn)對分散化的集中式管理和安全控制能力，無論是重裝系統(tǒng)、更新軟件、甚至是災(zāi)難恢復(fù)，都能在不影響教學(xué)的前提下，在辦公室里遠程、在線輕松地完成。

（三）新舊管理模式上的差異

（1）技術(shù)優(yōu)勢對比

1）桌面云方案提供了比網(wǎng)絡(luò)Ghost更為便利的桌面部署方式，通過桌面模板自動創(chuàng)建鎖定模式、還原模式、專用模式等桌面環(huán)境，在服務(wù)器上分鐘級即可完成此項任務(wù)，而且還可以較好地支持未來實驗室的增加、系統(tǒng)快速升級。

2）桌面云方案提供了比硬件還原卡更為靈活的操作，當系統(tǒng)中毒、使用變慢、誤刪系統(tǒng)文件和應(yīng)用程序的情況下，只需執(zhí)行快照回滾即可回退至系統(tǒng)初始狀態(tài)，甚至于還可以直接設(shè)定為桌面還原模式，在每次注銷時自動還原至初始狀態(tài)。

3）投資回報比分析

注：此表格僅代表一般情況，具體數(shù)字可根據(jù)實際情況計算。

（2）虛擬桌面云在實訓(xùn)室應(yīng)用的價值總結(jié)

云桌面讓桌面環(huán)境改變彈性、靈活，可按照班級、課程、業(yè)務(wù)等創(chuàng)建桌面池；

集中管理可中央控制和管理電腦部署，教學(xué)桌面維護和升級非常快速；

桌面簡潔可以有更多的桌面空間，在空間有限的情況下不再擁擠；

教學(xué)資源可以非教學(xué)時間充分利用，打造一機多用的教學(xué)環(huán)境；

保證性能、效能、功能沒有改變，可按需實時部署、批量管理；

安靜涼爽，學(xué)生機房噪音降低、降溫節(jié)能，建設(shè)綠色IT學(xué)習(xí)環(huán)境。

三、優(yōu)化管理場景

（一）場景一：電子閱覽室/多媒體教室

前期數(shù)字化建設(shè)，吉首大學(xué)已經(jīng)建成了“數(shù)字化的圖書館”，館藏資源有63萬余種電子文獻和多種大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，并在電子閱覽室通過部署PC為學(xué)生提供上網(wǎng)和資料查詢服務(wù)。但在使用過程中，由于PC的公用性、U盤和上網(wǎng)的病毒泛濫，導(dǎo)致軟硬件故障問題較多，給IT管理員造成非常大的困擾，也影響電子閱覽室的正常服務(wù)。

此外，為進一步強化“生均教學(xué)儀器設(shè)備、圖書資源、教學(xué)科研平臺建設(shè)”，以及加強教學(xué)質(zhì)量與改革研究，學(xué)校新建一批多媒體教室，并致力于構(gòu)建移動教學(xué)和教務(wù)辦公。而傳統(tǒng)教學(xué)模式為每位老師配備固定的臺式機，每天老師都需要通過U盤攜帶教學(xué)資料到多媒體教室上課，正是由于U盤或移動硬盤的病毒傳播，還有文檔版本的不兼容問題，容易出現(xiàn)各種異常現(xiàn)象如電腦不可用、文檔無法打開等，影響正常教學(xué)活動，也加大了管理難度。同時，現(xiàn)代教學(xué)模式要求老師能夠進行移動備課（辦公區(qū)、在家、出差等），且能夠隨時隨地訪問教學(xué)桌面為學(xué)生解決問題，總體提升教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

1.圖書電子閱覽室方案

采用“瘦客戶機+共享桌面”模式，通過集中式桌面服務(wù)器實現(xiàn)桌面統(tǒng)一管理和終端快速部署，為管理員節(jié)省運維工作量，同時利用瘦終端的小巧無噪音的特性，實現(xiàn)節(jié)能減排，降低總體擁有成本。

2.優(yōu)化多媒體教室、教學(xué)教務(wù)移動辦公和跨平臺文件方案

采用“瘦終端+獨享桌面”模式，可以為每位教師量身定制個性化的教學(xué)桌面，首先老師在上課時可以快速調(diào)用自己的專屬桌面，無需攜帶課件，簡化多媒體教室的終端管理，不用再擔心教學(xué)環(huán)境不兼容或者軟件沒有以及版本不對等諸多問題；其次老師也可以在校園內(nèi)任何角落通過任意設(shè)備訪問桌面資源，快速幫助學(xué)生解答問題，還可以在家訪問教學(xué)桌面，提高備課效率。

（二）場景二：學(xué)生公共機房

1.采用傳統(tǒng)PC的方式部署擴建機房面臨的挑戰(zhàn)

（1）學(xué)生上機實訓(xùn)室屬于公用機房，學(xué)生的隨意操作、系統(tǒng)頻繁更新、病毒木馬傳播等問題，加大了機房管理難度，也導(dǎo)致了計算機損耗率大，投資回報率低，而整體系統(tǒng)穩(wěn)定性差也容易影響正常教學(xué)活動。

（2）如果不同學(xué)生需要多套獨立的學(xué)習(xí)環(huán)境，則需要占用多臺物理PC或多個機房，利用率比較低。當機房空閑時，如果需要將現(xiàn)有學(xué)生公共機房環(huán)境用于其他活動如等級考試、閱卷等，對于機房管理員來說，其環(huán)境變更難度也是非常大的。

2.機房管理問題優(yōu)化方案

針對學(xué)校遇到的機房管理難題，采用桌面云方案將學(xué)生上機桌面集中化管理，無論是系統(tǒng)升級、教學(xué)環(huán)境配置、故障恢復(fù)等工作都可以快速完成，老師再為不需要為教學(xué)或考試環(huán)境的準備及復(fù)原進行大量工作，提升上機桌面正常使用率，輕松管理工程機械和汽車電氣兩個上課機房。

另外，桌面虛擬化還可以幫助學(xué)校實現(xiàn)更為靈活的教學(xué)模式，比如為老師量身定制個性化的教學(xué)桌面，在不同機房都可以隨時調(diào)用專屬桌面進行上課，也可以為不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生在同一機房打造不同的教學(xué)環(huán)境，在機房空閑時通過虛擬機模板一鍵化替換，可讓機房快速滿足教師閱卷、等級考試等其他用途。

四、結(jié)語

桌面虛擬化以其低成本、低功耗、高安全、易管理，以嶄新的姿態(tài)蓬勃發(fā)展中，在大數(shù)據(jù)的背景下，桌面虛擬化的作用是不可估量的，而且大數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到了社會的各個領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域中，可以通過大數(shù)據(jù)為學(xué)生制定個性化的培養(yǎng)方案，也可以對大數(shù)據(jù)進行分析來指導(dǎo)教育的發(fā)展方向以及完善教育評價機制，不久將來虛擬化技術(shù)必將給我們的生活世界帶來新一輪視覺沖擊、創(chuàng)新和動力。