基于智能云桌面架構的語言實驗室部署1

謝賢春

(廣東石油化工學院 外國語學院，廣東 茂名525000)

第二次世界大戰期間，美國軍隊建立了陸軍專門訓練計劃(ASTP)，為軍官提供包括外語等戰略技能教育，并通過口頭訓練來教授語言。隨著ASTP擴展到美國各地的高等教育機構，軍隊開發了幾十種語言的音頻光盤[1，2]。20世紀80年代，我國高校在教學中引進語音實驗室[3]。國內語音室的發展主要經歷了早先的模擬語音室、離線語言實驗室、網絡數字語言實驗室到目前較為熱門的云桌面語言實驗室這幾個階段。而歐美中等發達國家正在加大研究并逐漸使用下一代的移動式語言實驗室[4]BYOD(Bring Your Own Device)[5]以及基于AI的語言實驗室。

1 語言實驗室分類

(1)模擬語言室。20世紀80年代，建立的模擬語言實驗室主要由教室控制臺、模擬學生終端和學生耳機組成。模擬語言室主要對學生的口語和聽力方面進行訓練，也稱為視聽教室。其優勢在于設備穩定，音質好。但可移植性太差，教學功能簡單，無法進行教學功能和資源的擴張，現在基本上已被淘汰。

(2)網絡數字語言實驗室。21世紀初，隨著科學技術的發展，網絡數字語言實驗室迅速進入了中國外語教學的領域。數字語音室主要以標準TCP/IP網絡協議為依托，將經過A/D轉換后的文字、圖像、音頻、視頻信號，從教師控制端傳送到學生終端，滿足多樣化教學和學習的需求[6]。

(3)云桌面語言實驗室機房架構。虛擬云桌面是分布式云計算技術的一種應用，是將所有客戶機的用戶數據、操作系統和應用程序轉移到服務器端的數據中心，實現客戶機桌面的集中監控、管理和存儲，使程序操作和程序運行完全分離的一種虛擬技術[7]。目前實際應用的虛擬云桌面主要有虛擬桌面基礎架構(VDI)、智能桌面虛擬化(IDV)和虛擬系統架構(VOI)。由于智能云桌面的語言實驗室具備較強的技術性、可靠性、安全性和優良性價比，其建設、應用與前景被語言教育市場所看好。以下討論基于VDI、IDV和VOI智能云桌面的語言實驗室的部署及其實用性和各自優缺點。

2 VDI、IDV和VOI桌面的語言實驗室的架構

目前，成熟的虛擬云桌面技術主要有VDI、IDV和VOI，在語言實驗室機房建設中，根據自身的需求采用不同的云桌面架構。

2.1 關于VDI

VDI讓大規模的虛擬桌面得以高度集中化的管理，讓每個人的電腦運行在自己看不到的地方，使得VDI在市場上廣泛傳播，但該構架要求所有桌面虛擬機集中在服務端運行，受到硬件工藝和網絡傳輸的限制，造成性能差、成本較高、兼容性較差等諸多問題，其拓撲結構見圖1。

圖1 VDI拓撲結構

由于架構的缺陷，VDI存在諸多問題：(1)數據儲存單一問題。操作系統的更新、用戶產生的數據都可直接存儲在遠程服務器上。(2)實現跨區域、跨廣域網進行部署困難。(3)開機緩慢和網絡安全問題。當全部機器同時啟動時，瞬間占用服務器的資源，導致終端啟動速度慢。VDI架構由服務器提供集中運行資源，服務器的運行狀態直接影響著虛擬桌面終端的運行，這存在著致命的風險。當一個終端感染了病毒后，勢必會沖擊整個服務器群。(4)機考實現不直接， VDI瘦云(瘦終端)幾乎無CPU、內存和硬盤的硬件配置問題，難以實現例如大學英語機考、服務于社會的全國財務考試和全國司法考試等對終端硬件有要求的機考[8]。

圖2 IDV拓撲結構

2.2 關于IDV

針對VDI的先天缺陷，Intel提出了IDV概念——智能桌面虛擬化，采用集中存儲、分布運算的構架。將虛擬桌面的運行于終端的本地電腦，系統鏡像統一存放到服務器端，配置并下發到終端機器硬盤上。終端通過虛擬機運行桌面，不再對網絡過度依賴，不需要大量的圖像傳輸，支持系統離線運行，同樣可以統一管理終端桌面系統。IDV拓撲結構見圖2。

圖3 VOI拓撲結構

2.3 關于VOI

VOI的核心是PXE無盤+緩存技術，在架構上類似IDV，其拓撲結構見圖3。VOI架構的主要優勢有：(1)無虛擬化層的成本；(2)桌面性能完全保持傳統PC的體驗，不存在兼容性問題。基于類似IDV的架構模式，可完全支持PC性能。雖然VOI在IDV等傳統云桌面架構基礎上進行了改進，讓桌面完全運行在本地物理機，支持離線運行，支持桌面系

統集中安全管理，但存在以下缺點：(1)沒有虛擬化層，不利于集中部署和管控；(2)存儲空間低，僅與服務器端共享存儲；(3)硬件配置種類多、系統兼容性較差，管理維護自然也不方便(基本上一種配置一個鏡像)；(4)相對來說依賴網絡(終端需要從PXE網卡啟動)；(5)VOI不支持多終端接入(主要支持PC)。綜上，可以得出結論VOI不是云桌面或稱為偽云桌面。

這三種架構各有優缺點，但基于VDI和IDV相結合的智能云桌面的語言實驗室或許更加符合一線教學的需求。

3 基于VDI與IDV相結合的語言實驗室

語言實驗室教學功能軟件分為兩大類：云平臺(服務器)管理軟件和VDI與IDV相結合的虛擬化云桌面管理軟件系統(簡稱“虛擬化桌面云系統軟件”)。

(1)云平臺(服務器)管理軟件。在瀏覽器上登錄web界面管理平臺，有利于對用戶、云終端、標準桌面鏡像、還原點功能、鏡像更新、系統鏡像管理、監控主機的運行情況、管理客戶機信息進行管理，對個性桌面進行備份、監測云平臺關鍵組件、支撐創建多個網絡策略、支持廣域網環境部署。

(2)虛擬化桌面云系統軟件。支持用戶而非管理員對個性桌面進行備份、支持云終端首次部署免PXE啟動，不需要借助DHCP服務器，也可采用靜態固定IP、支持設置分級客戶機組管理員、支持虛擬化桌面升級、支持云終端的網絡和硬盤雙啟動方式、支持差異方式推送鏡像、支持P2P方式推送鏡像更新、支持針對客戶機進行電源管理、支持學生手動進入課程或者教師指定進入固定教學課程。

通過云系統軟件支持，可下發多個版本語言實驗室教學課程操作系統，滿足不同語言教學課程使用的需求。由于篇幅所限，語言實驗室軟件部分，暫不展開。

4 結語

語言實驗室作為語言(特別是外語)的重要教學手段，其作用毋庸置疑，其應用涵蓋高等教育、基礎教育、培訓機構等許多語言教育領域。選擇部署建設文中提到的何種類型的語言實驗室，需要根據用戶的具體需求而決定?，F有的技術手段下基于VDI與IDV相結合的智能云桌面架構的語言實驗室部署是一種高效、經濟、節能的優選。