多場景教學需求下實訓室信息系統設計

崔 斌

（浙江經濟職業技術學院，浙江 杭州 310018）

1 多場景教學信息系統需求

隨著互聯網大潮的影響，各類基于互聯網的教學平臺不斷涌現。在課程設計過程中，也出現了新的動向。

第一是傳統授課（即黑板加PPT）的課時占比在下降，而利用計算機軟件系統的課程越來越多。

第二是目前各類教學輔助信息系統較多，分屬不同公司，采用不同的技術平臺，管理的工作量越來越大。

第三是隨著實訓室信息系統課時的增多，需要大量的實訓室，大量的電腦來滿足實訓要求，伴隨而來的是維護管理工作量的激增，管理難度日益加大。

第四是在教學過程中，各類教學類信息系統對基礎平臺的要求不同，對硬件和網絡的依賴程度也不同，如何平衡有限的設備預算與多樣化的平臺需求之間是一個矛盾。

第五是除日常教學以外，實訓室經常會舉辦各類技能證書考試，各類技能比賽。需要安裝特定考試軟件，需要臨時性保存考試數據等。這對日常教學安排又帶來了一定的沖擊。

以上這些必須通過綜合性的技術手段來解決，包括通過基于云技術的虛擬化桌面，通過云桌面自動遷移、虛擬機自動備份和恢復、桌面水印等技術，實現高可靠和安全的云桌面環境[1]。從而滿足不同場景下教學需求的滿足。

2 應用的技術理論與方法

依托云計算技術的云桌面管理平臺具有部署簡單、維護方便、擴展性強的特點，特別適合高校實訓室應用。利用此項技術，可以有效提高實訓室的管理效率，提升管理水平，減少終端投資。同時實現遠程管理、快速部署、快速更新的目標。

1）基于VDI（虛擬桌面架構）的云桌面技術。VDI為在服務器端進行集中存儲，集中管理，統一運算架構的云桌面技術。服務器端承擔了大部分的工作，所有的操作系統和業務軟件都裝在服務器端，在服務器端形成多個系統桌面環境。同時大部分的計算任務也是通過服務器運行的。具有很強的可擴展性和顯著的能源節約優勢[2]。而學生機只是接收操作系統環境，將需要的操作系統展示出來，同時使用過程中的業務處理工作也交給服務器完成，學生機只是展示相關的結果信息，每一個學生機可以根據教學的設置配置適合自己的工作環境。VDI的模式雖然在管理上、客戶端使用上、平臺統一管理和安全等方面具有比較多的優勢，但也并不適用于所有場合。首先是前期一次性服務器投資比較高，同時隨著目前客戶機所用的操作系統越來越龐大，對服務器資源的占用直線上升。一臺中性能服務器能夠服務的客戶端數量已經40臺左右銳減到25臺左右。直接的后果就是服務器的投資額直線上升。其次是對網絡性能非常依賴，尤其是復雜操作系統加大業務量軟件的情況下，如ERP軟件，往往會造成網絡的短時間阻塞，進而帶來整個VDI系統的不可訪問。及在應對數據訪問的“潮汐現象”時，單純采用VDI架構的系統，往往力不從心。

2）基于VOI（虛擬系統架構）的云桌面技術。VOI的核心就是將運算功能下放到客戶端執行，即集中存儲系統鏡像，學生機分布式運算的構架。各類不同類型的操作系統在服務器端建立，并以鏡像的方式存儲到服務器端。學生機可以配置需要的鏡像，并運行相關的系統。在使用過程中，相關的鏡像會下載到學生機上，這樣學生機甚至可以在服務器未啟動的情況下，通過離線的方式進行業務操作。這種模式對服務器的性能要求不高，一臺中性能服務器可以輕松應對100臺左右的學生機，同時由于支持離線運行，與服務器連接的網絡即使意外中斷也不影響上課。同時由于可以輕松管理多個鏡像節點，所以比較容易的進行鏡像的調整和回退。當然此種架構也有自身的劣勢，即對應急性的部署反應較慢，新增鏡像部署的時間較長。同時由于大量的鏡像數據需要下載，在部署過程中對網絡占用較多，會造成網絡的卡頓。還有就是每次軟件調整都需要生成新的鏡像，積累的歷史鏡像較多，管理起來也有一定的難度。

3）基于RDS（遠程桌面服務）的云桌面技術。RDS即遠程桌面服務，其將服務器端安裝共享桌面的軟件，由于在本地端安裝了虛擬機，所以不需要傳輸大量的圖像信息。但該模式僅限于windows操作系統使用，終端利用windows系統賬號進行登錄，在實際應用過程中執行效率不是很高。另外對圖像處理，3D及高清仿真等方面的應用支持效果一般。由于在數據傳輸過程中存在著圖像壓縮的問題，使得圖像的傳輸質量下降，存在丟幀的問題。另外由于windows系統本身消耗資源就較多，而此種模式有需要完全依靠服務器的計算能力，所以會讓服務器的投入成本快速攀升。當然此種模式也有他的優點，就是終端的投資較少，數據集中處理，數據的安全性也較好。

3 在實訓教學中相關模式的應用

在實際實訓室建設過程中，如何規劃桌面類型和數量以及每種桌面所需的硬件資源是核心問題[3]。針對不同云桌面系統的特性，分別采用了幾種處理模式。

1）在以輕型應用，網絡應用教學為主的機房，采用VDI虛擬桌面架構，同時提升實訓機房的網絡能力，做到千兆到桌面，樓層交換能力達到10G。同時在網絡架構上，盡量扁平化，各教室之間的通道進行一定的區隔，直接通過中心交換機進行流量的統一規劃，避免網絡波動對業務的影響。在服務器端應用集群技術和SAN技術，所有服務器網絡升為萬兆，服務器硬盤采用固態快速硬盤，提升服務器的運行速度、穩定性和容災能力。同時為防止極端情況下，VDI服務出現拒絕訪問的情況，在學生機本地預先安裝輕量級操作系統，這樣在極端情況下，學生機本地操作系統可以進行簡單應用、互聯網應用類課程的教學。VDI+本地系統的方式，在實際應用中效果良好，在穩定運行和快速部署兩個需求方面找到了平衡點。

2）在大型應用（如虛擬仿真，ERP應用等）較多的機房，采用VOI虛擬操作系統架構。兼顧系統部署靈活性的同時，通過建立客戶端的鏡像，將大型的應用計算放在各個客戶端進行，保證教學過程中軟件運行的效率。在此類實訓室，配置1T硬盤+4G內存，另外配置千兆網卡。對ERP等系統分別采用不同的鏡像，保證每個操作系統不過分龐大。同時建立一些輕量級的鏡像，對于基于互聯網平臺的教學課程提供支撐。

3）在所有機房都保留著傳統的還原卡模式，主要是用來應對各類臨時性的培訓、考試。還原卡模式比較容易實現各終端過程數據存儲，可以臨時性的保留考試數據，臨時性的安裝考試軟件同時對服務器無依賴性，能夠 較好的保證考試過程的順利。

綜上所述，為應對多場景下對信息系統的要求，需要將不同類型的云桌面技術，傳統還原卡技術進行綜合性的應用，保證各類實訓信息系統穩定、順暢的運行。