高校現階段公共機房建設的探討

王曉峰

摘要：隨著計算機、網絡、信息化等技術飛速發展，高校內各種課程都與計算機、網絡密不可分，這使得高校公共機房的使用率不斷上升。高校的公共機房建設與擴建就成了一個首要的問題。為此，促使高校公共機房提高資源使用率、提升集中管理、降低能耗的PC組網建設模式與云桌面建設模式將是我們探討的方向。

關鍵詞：公共機房;計算機;云桌面

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）23-0097-02

Abstract： With the rapid development of computer， network and information technology. All kinds of courses in Colleges and universities are inseparable from computers and networks，It makes the utilization rate of public computer rooms in Colleges and universities rise continuously.The construction and expansion of public computer rooms in Colleges and universities has become a primary problem. to this end，The PC networking construction mode and cloud desktop construction mode， which can promote the utilization rate of resources， enhance the centralized management and reduce the energy consumption， will be our discussion direction.

Key words： public computer room; computer; cloud desktop

計算機、網絡技術的發展，使得各行各業都離不開計算機技術與網絡技術，大數據、云服務等這些新名詞經常出現在我們的生活中，高校為了適應社會的發展，各類課程、實驗都與計算機、網絡等技術相結合授課。這迫使高校公共機房的使用率不斷上升，對新的機房實驗室的建設與老機房實驗室的擴建需求就擺在了我們的面前。而公共機房實驗室內采用什么樣的技術平臺來實現我們的教學實驗則是我們要探討的內容，作為公共機房實驗室的管理人員我們需要從提高資源使用率、提升集中管理、降低能耗等方面出發。目前各高校基本采用這兩模式：PC組網建設模式與云桌面建設模式。下面我們來簡要地分析一下這兩種模式。

1 PC組網建設

1.1硬件組成

PC組網建設，主要是采用購置臺式PC機、交換機等設備，將公共機房實驗室的一間教室組建成一個小型的局域網，用于教學與實驗。它的核心在于臺式PC機的配置，考慮到公共機房的課程、實驗種類多，應用軟件繁雜，需要的機器運算速度也就要快速計算、存儲數據量多。所以這里CPU方面推薦英特爾酷睿i5以上功能的處理器，內存方面采用DDR4、頻率2666以上8～16G存儲為佳，硬盤方面可用存儲在1T～2T、轉速7200的機械硬盤即可，如需快速開機可搭載一個固態硬盤用于操作系統。主板方面選擇則建議選用集成顯卡、聲卡、千兆網卡的主板即可。為了滿足各硬件之間的兼容與優化，更好的保證教學任務的使用可以購置等同配置的品牌臺式PC機（如戴爾、惠普、聯想等）。考慮到部分課程實驗需要訪問互聯網，同時上課實驗人數多，網絡帶寬需求大，建議使用千兆網絡，配備千兆交換機設備。千兆網絡的組網也會為后期的公共機房維護管理帶來一定的便利。

1.2軟件安裝與管理維護

隨著上機課程實驗的增多，需要給公共機房臺式PC機安裝的軟件也在增加，軟件部署過程中也出現了許多難題。主要表現在：操作系統與課程軟件之間的兼容與設置，課程軟件與課程軟件之間的兼容與共存，高版本的課程軟件與低版本的課程軟件之間的同時安裝。此外隨著公共機房上機人次的增加，每個人對PC機操作習慣的不同，對操作系統、課程軟件的參數設置也是“五花八門”，課程結束后想要恢復比較困難。并且學生的作業與實驗報告主要使用U盤等移動存儲設備上交，這就增加了公共機房計算機病毒的感染風險等等。公共機房內少則幾百臺PC機，多則上千臺PC機，這就使得上述問題將成百上千的倍數出現，給日常的管理與維護帶來巨大的壓力。對此還原卡的使用可以幫我們解決這些難題，期初使用還原卡可用來解決學生上課實驗后對PC機的設置改變、病毒的感染等方面的問題，隨著技術的發展，還原卡的版本功能不斷升級，增加了網絡同傳、硬盤分區、虛擬頻道等功能，大大地減輕了公共機房的管理與維護工作。筆者所在學校使用了一款還原卡，該還原卡可以根據臺式PC機的硬盤大小，對硬盤進行物理分區，或設立虛擬頻道安裝互不干涉的操作系統，來解決操作系統與應用軟件之間的兼容、軟件與軟件之間的兼容、高低版本軟件之間的兼容等問題，學生上課實驗可根據課程實驗的需要進入不同的操作系統，調用所需教學應用軟件，來完成課堂實驗。在網絡同傳方面可同時連接500臺PC參加同傳，又加了差異同傳功能大大地減少了從母機同傳硬盤數據的時間，平時更新殺毒軟件的病毒庫，給系統增加補丁，增加零星的小軟件僅需幾分鐘完成。同時在主體還原功能上還分有立即還原、手動還原、定期還原設置，管理者可根據不同的教學實驗需要來進行設置，如上機考試可設為手動還原或一天后還原來保留考試數據。

1.3優勢與不足

PC組網建設的優勢在于穩定性高，故障影響面小，投入成本穩健的特征得到管理者與使用者的認可。當一個新建機房實驗室PC機系統與軟件部署正確后，一般系統與軟件出現問題的概率很低，PC重啟還原后基本能夠得到解決問題。管理人員維護故障的網絡設備時也不會大面積的影響公共機房內的非網絡使用者的上機，畢竟絕大多數的教學資源與軟件是在本機上運行的。即便個別臺式PC出現問題也可通過換機解決，不會影響到整班學生的教學使用。隨著計算機技術的不斷發展優化，臺式PC機的性能不斷增強，價格也逐步走低，使得學校硬件成本投入降低。

PC組網模式不足之處主要體現在管理人員的維護難度上：PC組網下系統與軟件部署是通過網絡同傳到各臺PC機上，母機什么設置，整個機房就是什么設置，所以部署一定要細致，一旦在教學過程中發現問題，勢必影響整個公共機房的教學任務。隨著社會經濟的快速發展，各行各位的應用軟件層出不窮，版本一升再升，作為教學的前沿單位公共機房，為了滿足教學需求，系統與軟件幾乎每學期都要更新升級。不僅使得管理維護人員工作煩瑣，還要辛苦任課老師一遍又一遍的現場確認。同時根據計算機網絡的安全規定，PC機的安全補丁、病毒庫都需要不斷更新，為了不影響正常教學次序，這些工作只能管理人員晚上或周末加班完成。由于公共機房使用率較高，學生主體愛惜都不夠，使得設備損壞率、老化率居高不下，主要在于：鍵盤鼠標、USB接口、耳機接口、主板、硬盤等，增加了管理維護的強度。經費投入的限制，公共機房的PC更新速度，跟不上社會發展速度。使得公共機房內的PC品牌、配置、式樣等多樣化，也在無形中增加了管理維護人員的難度。

2 云桌面建設

2.1 云桌面組成

隨著云計算技術的發展，云桌面的運用慢慢地走到我們的面前。他主要是采用多臺高性能的計算主機作為計算、存儲中心，結合終端顯示設備，通過高速網絡完成互通。使得教師和學生通過終端顯示設備操作計算主機上部署好的實驗教學環境，體驗效果與臺式PC機完全一致。根據公共機房實驗室的規模，建議每30個終端顯示設備配備一臺服務器作為云計算服務器完成計算與數據存儲工作。配置：1）處理器：實配不低于2顆Silver 4116? ?12C/24T 2.1GHz;2）內存：實配不低于256 GB，最大支持3TB? DDR4 RECC，頻率最高支持2933 MHz;3）硬盤：實配3塊1TB SATA硬盤和1塊1TB PCI-E SSD，最大支持8個熱插拔3.5”/2.5” SATA/SAS/SSD硬盤;4）陣列：支持RAID 0、1、10（Only for Windows），獨立陣列卡;5）擴展槽：提供6個PCI-E 擴展插槽（3*PCI-E3.0x8，1*PCI-E3.0x4（inx8），1*PCI-E 3.0x16， 1*PCI-E 2.0x4（inx8））;6）網絡I/O：集成2個10/100/1000M自適應以太網口;7）支持IPMI2.0，對外提供1個100/1000 Mbps RJ45管理網口，集成iKVM，支持遠程管理;8）電源：550W冗余雙電源。終端顯示設備：1）處理器不得低于Intel四核，處理器主頻不得低于2.0GHz，內存容量不低于2GB;提供不少于32GB的SSD存儲空間; 2）I/O端口：≥4個USB2.0端口，1個VGA端口，1個HDMI端口，1個RJ45端口，1個音頻輸入口，1個音頻輸出口;3）支持Spice、RDP虛擬桌面等連接協議。通過千兆交換機與桌面虛擬化軟件完成組建。

2.2 云桌面服務平臺

云桌面服務平臺主體采用了當前流行的VDI（Virtual Desktop Infrastructure，虛擬桌面基礎架構）虛擬化技術，將客戶端的運行計算，全部移植到云服務主機上，在數據中心集中處理，客戶端只負責界面的顯示與用戶的輸入輸出。通過云服務主機數據中心運行所需要的操作系統，將操作系統的桌面虛擬化。每個虛擬化的桌面就相當于一個獨立的PC機，它的好壞不會影響到其他生出的虛擬桌面的訪問操作。在VDI技術下，管理人員可在云桌面服務平臺上根據教學實驗的需要，制作不同的操作系統與教學軟件的虛擬化模板，模板完成后可通過模板克隆技術，批量統一制作出需要的虛擬化的桌面數，并且每個桌面獨有自己獨立的計算機名與IP地址。終端用戶可以使用云服務終端顯示設備來訪問這些在云服務主機上虛擬桌面。在虛擬化的桌面的啟動速度上，使用固態硬盤（SSD）加多內存緩存技術，解決云服務主機上一般硬盤在批量虛擬化的桌面開始啟動時硬盤讀取負載的瓶頸，使得虛擬化的桌面并發啟動、程序運行速度更快。在虛擬化模板維護上，通過云桌面服務平臺可以隨時對現有的模板進行更新，添加運用軟件，軟件版本升級。所有操作與臺式PC操作完全一致，同時使用差異更新技術后臺批量統一更新需要的虛擬化的桌面，更新過程不影響終端用戶的使用。同時管理維護人員可以根據公共機房教學實驗的需要設置不同的虛擬化的桌面是否還原。此外，在VDI技術下，多臺服務器組成云服務主機，通過云桌面服務平臺分配資源管理，達到各個服務器負載均衡，一旦某臺服務器出現問題，可在其他的服務器上重啟虛擬桌面，且原有的計算機名、IP地址等不改變。

2.3 優勢與問題

云桌面建設的公共機房模式可以將所有軟件資源最大化的利用起來，再也不會出現某某課程只能在某個機房實驗室上課的情況。所有公共機房實驗室都是云終端顯示設備，上課實驗時直接調用云服務主機上的虛擬桌面，課表安排變得靈活。軟件升級與更新也變得簡單化，維護更加便利，后臺云服務主機上更新，按模板分配虛擬桌面數，與終端使用無關。再也不需要另行找無課時間完成維護工作，減少了管理人員的加班數與工作量。

同時云桌面建設的公共機房模式也存在一些問題：對網絡的基礎設施依賴性較大，整體網絡環境需要帶寬大，需要新建千兆帶寬基礎設施，原有百兆環境很難實施。一旦網絡設施出現問題，整個公共機房內的教學任務將無法完成。公共機房內開展大型制圖實驗不可避免，如UG、BIM等大型制圖軟件的使用，會占用大量的服務器資源，導致服務器資源緊張。如增加服務器顯卡，投入硬件成本也會相應增加。

隨著計算機、網絡技術的發展，臺式PC機的性能越來越強大，云桌面技術也變得越來越成熟。高校公共機房可以根據自身的經費投入、教學安排需求，結合PC組網建設模式與云桌面建設模式的優缺點，同時也要兼顧管理人員的工作安排，來考慮建設我們的公共機房。此外也需要管理員們不斷摸索、學習，新技術、新模式，總結新經驗，提高技術與管理技能服務于我們的公共機房。

參考文獻：

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【通聯編輯：梁書】