桌面云技術在高校多媒體教室建設中的應用研究

柳威 徐堅

摘要：多媒體教室作為高校開展教學活動的主要場所，在高校建設發展中有著舉足輕重的地位。結合當前多媒體教室的現狀，分析多媒體教室存在的問題，探討高校多媒體教室的建設需求，最后基于桌面云技術，提出采用VDI和VOI融合的方法，有效提升多媒體教室的用戶體驗，降低管理人員的運維難度。

關鍵詞：多媒體教室;桌面云;VDI和VOI融合

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）14-0074-03

隨著教育現代化的不斷發展，高校的信息化建設呈現出日新月異的變化，課堂教學逐步發展為多媒體教學為主的形式，多媒體教學一方面提高了課堂教學的效率，另一方面提升了課堂內容的豐富程度和演示內容的多樣性[1]。多媒體教室逐漸發展成為高校主要的教學環境，在高校的教學活動中扮演著重要角色。

1 多媒體教室的現狀

由于受傳統思想的影響，多媒體教室作為教學輔助條件，在高校的發展規劃中總是處于邊緣地帶，不被重視甚至是被忽視。當前，高校多媒體教室存在以下問題。

1.1 運維管理復雜

多媒體教室作為主要的教學環境，遍布學校各教學樓棟，存在著地理位置分散、終端數量多、配置多樣、需求差異等特點。其日常運維管理主要依靠管理人員定期維護和緊急故障處理來實現，這種模式下，需要耗費大量的人力。由于管理人員數量有限，以及臨時故障的優先處理需求，從而造成部分設備無法及時修復，進而影響到教學活動的開展。多媒體教室的建設是分批次進行，設備配置多樣，系統的維護需要按批次進行，進一步增加了管理人員的工作量。多媒體教室涉及不同年級、不同專業的學生，對軟件環境的需求存在較大差異，導致同一批次設備的系統環境也存在較大區別，需要管理人員單獨定制，從而加劇了系統維護的復雜性，也對管理人員的專業技術能力提出了更高的要求[2]。

1.2 資源利用率低

作為公共教學資源，多媒體教室的配置需要盡可能滿足不同專業的課程需求，因此在配置資源時往往需要按照高資源需求來配置，對于其他大部分課程來說，相關設備的資源配置冗余，資源得不到充分的利用。其次，為了均衡設備性能，相關資源的配置并不是按照單一需求來選擇，更多地會根據某一需求，去選擇符合該需求的整體配置，這種情況下，往往會提升其他的配置，額外增加設備配置費用，從而進一步降低了設備的利用率[3]。

1.3 用戶體驗較差

統一維護模式下，為了有效地保障多媒體教室設備的可用性，系統通常處于保護模式，任何個性化設置或更改都不會保存。系統內的各種設置不能滿足任課教師的個性化需求。另外基礎課程和進階課程對同一軟件的需求同樣存在差異。許多重復性的設置會耗費有限的課程教學時間、增加教師課前準備時間，從而降低了多媒體教室的用戶體驗。當課程安排的場所不滿足課程需要時，還需要涉及更改教學計劃，變更場所等事項，進一步惡化了師生的教學體驗[4]。

1.4 安全性低

在多媒體教室中，師生通常使用移動存儲設備拷貝教學素材和課件，設備被病毒感染的風險極高。根據多媒體教室的特點，系統中沒有殺毒軟件或病毒庫未及時更新，或者殺毒軟件被退出、破壞等，師生的移動存儲設備被交叉感染，造成文件損壞、數據丟失等現象，嚴重影響到多媒體教室的使用體驗[5]。

2 高校多媒體教室的建設需求

結合上述高校多媒體教室存在的問題和作者實際工作經驗，高校多媒體教室的建設應滿足以下幾點需求。

2.1 集中管理

隨著高校信息化、智能化建設的開展，高校各辦公、教學場所已實現全千兆網絡覆蓋，借助信息技術手段，將高校多媒體系統進行升級，通過統一管理平臺實現多媒體系統的集中管理。

系統的更新、軟件的安裝按計劃開展。首先，避免因系統補丁更新不及時、系統功能安裝不完整等原因，造成軟件不能安裝或不能使用，例如在windows10系統中默認未啟用.net frameworks3.5，會造成部分軟件無法安裝。其次，也可以避免部分補丁更新后，造成正常使用的軟件不能使用。例如windows10的補丁KB4577586會永久刪除 Adobe Flash Player，造成部分需要調用Adobe Flash Player的軟件無法使用。最后，避免前后安裝的軟件相互沖突，造成不能使用的困局，而這類故障是系統管理員最難排查的一種故障。

2.2 統一部署

不同多媒體教室，因承擔的課程不同，系統內的軟件也不相同。更不用說不同批次的電腦，因其配置存在差異，會加劇軟件的版本差異。因此通過統一部署，盡量使多媒體教室內的軟件只有小的版本差異，不存在軟件類別的差異，而最優的方案是不存在差異。從而避免因教室安排的不同，造成課程教學無法開展。

通過統一部署的方案，管理人員可以避免重復的系統、軟件安裝。借助異構手段，實現不同配置電腦的驅動程序自適應，進一步減少系統、軟件安裝的次數。同時基于統一部署，系統的更新和軟件的安裝、更新均可以實現單次完成，避免重復操作。

2.3 按需分配

由于當前高校多媒體教室的管理和教學計劃的安排，分屬兩個或多個部門管理，因此常出現安排的教室無法滿足課程教學的需要，需要臨時調課等，雖然相關部門也采取了一定措施來緩解這一問題，如要求任課教師須至少提前一周檢查多媒體教室的軟件環境等，但是這并不能從根本上解決問題。

根據多媒體教室的分布，常用教學院系等，可以區分不同多媒體教室的設備配置和軟件需求。例如數學、文史、思政類課程，主要運用PPT、瀏覽器、音視頻播放器等，對系統配置和軟件只是最基本的需求。而編程開發、設計渲染等，對系統的配置要求較高，對軟件也有其獨特的要求。因此在安排多媒體教室時，應適當考慮這些因素，合理高效地利用學校有限的多媒體教室資源。25CCF4D6-0E07-431E-A076-E7A73D270354

2.4 隱形防護

管理人員通過及時更新系統安全補丁、安裝殺毒軟件、設置系統還原等手段，對系統的安全防護起到了一定的效果。但還是無法避免師生在拷貝課件、作業等文檔時，計算機病毒的交叉感染;由于軟件更新時需要解除系統防護和還原設置，如果誤將病毒存儲到設置了還原的系統中，將造成非常嚴重的影響。而設置了系統還原和安裝了殺毒軟件的系統，系統的反應速度會受到較大影響。即使排除病毒感染的可能，當大量的課件或作業需要拷貝時，仍需要花費師生大量的時間等待。

根據課程需求，為師生提供云盤存儲，首先老師可以通過共享功能，方便快捷地分發課件、素材和作業等，其次，學生可以同時上傳作業，并可以合理安排作業上傳時間。最重要的是，通過趨勢等軟件，云盤可以有效地防范病毒，因防病毒軟件運行在系統之外，不影響系統使用者的使用體驗。

3 桌面云技術在高校多媒體教室建設中的應用

20世紀90年代后期，隨著計算機集成技術的發展，其性能已經可以滿足多個系統同時運行。系統日趨強大的計算能力和相對落后的計算模式之間的矛盾日益突出。虛擬化技術應運而生。虛擬化技術通過細化CPU、內存等資源的顆粒度，使得相關資源不再按照傳統方式（以服務器為單位）進行分配，而是根據業務量的實際需求來按需分配。虛擬化技術有助于提高資源的利用率，從而減少物理設備數量，節約建設成本，降低運維難度，同時提高系統靈活性，增加系統安全性，提供更高的可用性、可擴展性和可操作性。虛擬化技術能夠在快速發展的硬件系統和復雜多變的應用需求之間找到新平衡點。

桌面云是基于云計算技術的一種應用，通過虛擬化技術將各種應用程序和數據匯集到服務器集群中，用戶借助網絡按需取用，而不用考慮硬件配置、數據存儲、軟件更新等問題，從而實現了客戶端的輕量化[6]。高校規模的飛速發展，迫使高校跨地域建設的興起，從而催生了移動辦公的迫切需求，進一步推動了桌面云技術在高校信息化建設中的應用。當前桌面云有四種主流架構[7-8]：RDS、VDI、IDV、VOI。RDS（Remote Desktop Services）遠程桌面服務，根據用戶數量配置服務器，通過管理軟件批量創建、管理用戶，所有用戶共享一套系統和軟件;VDI（Virtual Desktop Infrastructure）虛擬桌面架構，計算、存儲、管理均在服務器端進行，通過專有協議連接桌面，可按需動態調整桌面資源如：CPU、內存、存儲等;IDV（Intelligent Desktop Virtualization）智能桌面虛擬化，由Intel提出的為挽救PC市場的“云桌面”，其核心在于服務器端集中管理，虛擬系統在終端本地運行，終端安裝有Hypervisor，將服務器端提供的虛擬機加載到終端運行，最后利用鏡像技術，將客戶端數據同步到服務器上;VOI（virtual OS infrastructure）虛擬系統架構，服務器端存儲、管理系統鏡像，客戶端使用PXE啟動，通過網絡按照服務器端的管理要求，將系統鏡像下載到客戶端存儲、運行，其架構與IDV類似，區別在于使用VOI架構，客戶端沒有虛擬化層。

RDS憑借其低成本、高易用性，以及標準化桌面管理等優點，在國外教育市場很流行，占有的份額比VDI大，由于國內軟件環境的復雜性，RDS一直處于小眾市場;VDI憑借其個性化和高靈活性，可滿足不同部門的需求，但其架構、運維管理復雜，且成本較高，在國外一般只有大型企業才會選用，相反在國內，由于供應商能夠提供優質的售后服務和定制化的軟件環境，VDI在高校及其他行業很流行。反觀IDV，在2012-2013年間，市場上還有很多IDV產品，現在基本上已銷聲匿跡，客戶端有虛擬化層，因此可在8代及以上的CPU上使用Windows7，從而有效解決部分專業軟件與Windows10不兼容的困局，但隨著軟件版本的升級，以及微軟停止Windows7更新，這一舍本逐末的做法已經越來越沒有市場;VOI類似于IDV的架構，且無虛擬化層產生的性能損耗，其在高校和政企等行業得到了良好的發展。

隨著虛擬化和桌面云技術的發展，經過市場的選擇，廣泛適用于高校應用場景的桌面云主要為VDI和VOI兩個架構。VDI和VOI分別適用不同場景，各有優勢，其性能對比見表1。

VDI采用虛擬桌面架構，教師可通過任意終端（平板電腦、手機、臺式電腦等）連接系統桌面，增加了系統使用的靈活性，同時，教師使用的是個人桌面，可以根據個人喜好和課程需要，對系統進行自定義設置，系統運行于服務器集群上，數據安全性高;虛擬化系統之間相互隔離，有效防范了系統相互感染;可根據用戶實際需求，動態調整資源配置，從而有效提升了資源利用率。VOI采用虛擬系統架構，服務器端主要存儲系統鏡像，通過網絡將系統、數據緩存到本地設備上。通過對不同配置的設備進行分組管理，在異構策略的支持下，有效減少了系統、軟件的安裝更新次數。

在滿足大部分課程的系統需求情況下，系統性能相近時，VDI和VOI的成本相近，VDI桌面需要提升系統性能時，需要縱向增加集群運算、存儲性能，且可動態調整;VOI桌面則需要更改設備的CPU、內存或者硬盤。而部分專業課程如3D設計、渲染、圖形處理等高性能需求的課程，使用VDI時，需要應用GPU虛擬化，成本將遠超同等性能的PC，故不建議采用。VDI和VOI架構各有優勢，為滿足不同課程對系統的不同需求，同時滿足移動辦公，任意終端接入的需求，在多媒體教室建設中，采用兩種架構融合的模式，既能滿足教師的差異化需求，又能提升管理人員對各終端設備的監控力度，提升管理能力，及時發現、處理故障，有效提升師生使用體驗。

4 結語

多媒體教室的建設在高校發展過程中越來越受到關注。建設是基礎，運維管理是根本。良好的運維管理能有效提升多媒體教室的使用體驗，為教學活動加分添彩。桌面云技術在多媒體教室建設中的應用，VDI和VOI融合的模式，能有效降低運維管理的復雜程度，提升多媒體教室的整體水平，同時，新技術的應用，能夠促進管理人員技術水平的提升，對多媒體教室建設的發展是一個良性的助力。

參考文獻：

[1] 胡俊毅.多媒體技術創新模式下的高校教學課堂的新變化[J].電腦知識與技術，2020，16（33）：204-205，211.

[2] 黃小麗，姚圣軍，郝雪娟.淺談虛擬桌面技術在高校多媒體教室和實驗室管理上的應用[J].中阿科技論壇（中英文），2020（11）：151-154.

[3] 林健.虛擬化技術在高校多媒體管理系統中的應用研究[J].科技風，2021（14）：94-95.

[4] 鄧文鋒.基于云桌面技術的計算機實驗室應用研究[J].電腦知識與技術，2021，17（13）：200-201，204.

[5] 呂海芳，李春蓉，李文華.虛擬技術在高校計算機實驗室管理中的應用研究[J].電腦知識與技術，2021，17（14）：215-216，227.

[6] 張建華，羅應機，肖中正.云桌面技術在計算機實驗教學中的應用研究[J].電腦知識與技術，2021，17（19）：114-115.

[7] 黃四青，馮凌峰，馮凌云.基于VOI云桌面的高校計算機實驗室應用研究[J].信息技術與信息化，2019（3）：72-75.

[8] 苗桂君，尤楓，劉錦華，等.基于IDV技術的高校公共機房桌面虛擬化平臺研究與實踐[J].實驗技術與管理，2019，36（12）：267-270，277.

收稿日期：2022-01-12

作者簡介：柳威，男，實驗師，研究方向為桌面虛擬化應用、實驗室管理;徐堅，女，實驗師，研究方向為實驗室管理、多媒體應用。25CCF4D6-0E07-431E-A076-E7A73D270354