基于VDI架構的考試環境效能評估與風險防控研究

一、前言

無紙化考試是以現代信息技術為手段，通過隨機組卷生成無紙化試卷進行考試，集閱卷、成績生成等為一體的新型考試管理模式。隨著信息技術的發展，越來越多的學校采用無紙化考試模式，特別是在國家級專業技術資格考試，如會計專業技術資格考試、法律職業資格考試、醫師職業資格考試、經濟專業技術資格考試等，無紙化考試將逐漸代替紙質考試，成為日后考試方式的發展趨勢[。傳統的無紙化考試從單機版發展為網絡化模式，廣泛應用于各類考試場景。但傳統計算機考試存在系統安全性低、資源共享性差、資源浪費等突出問題。云桌面技術的應用可有效解決這些痛點，為無紙化考試的進一步發展提供技術支撐。

二、云桌面在無紙化考試中的應用研究

云桌面技術是云計算虛擬化的應用形式，通過整合硬件和軟件資源，為用戶提供可遠程訪問的虛擬桌面環境。其中，VDI（虛擬桌面基礎架構）是關鍵架構之一，其原理是將數據計算功能集中在服務器，終端設備負責顯示功能，操作虛擬化云桌面，數據通過網絡傳輸到服務器。云計算技術使終端計算機不占用資源，通過服務器集群來實現硬件、軟件、數據存儲、計算分析等不同類型的功能服務[2]。VDI具有資源共享、按需分配、集中管理、多終端訪問等特點，依托虛擬化技術提高資源利用率和管理效率，同時提供類似傳統PC的桌面體驗。為用戶提供可遠程訪問的個性化桌面服務，如圖1所示。

當下已經存在一些有關云桌面技術于無紙化考試中應用的案例，比如說，有部分高校借助云桌面技術搭建考試環境，達成了考試資源的集中管理以及靈活部署，使考試效率得到了提升，然而現有的研究依舊存在欠缺之處。一是對于云桌面技術在無紙化考試中應用的綜合效能評估并不夠周全，缺少系統的評估指標與方法，二是針對云桌面考試環境的風險防控研究不夠到位，沒能充分識別并應對各類潛在風險。本研究將把此作為切入點，全面評估VDI架構考試環境的效能，并且提出有針對性的風險防控策略，完善云桌面技術在無紙化考試中的應用。

三、VDI架構考試環境相較于傳統考試的優勢

（一）資源集中管理

在傳統的考試模式當中，考試資源大多時候是分散存放在各個考試終端設備里的，這樣導致管理的復雜程度增加了，資源浪費的情況也容易出現，VDI架構把考試資源統一存于服務器端，達成了資源的集中管理，通過云桌面管理平臺，管理員可根據考試需求動態調整軟硬件資源，提供個性化的虛擬桌面系統，實現資源按需配置，滿足考試需求[3。以某高校舉辦的大型無紙化會計考試來說，如圖2所示，運用VDI架構后，所有考試需要的軟件、試題庫等資源都存于服務器的資源池當中，管理員借助統一管理平臺，能依據考試安排，迅速把這些資源分配到各個云桌面，供考生使用，這種做法大幅提升了資源利用率，避免了傳統模式下因資源分散致使的部分資源閑置，部分資源緊張的狀況。資源的集中管理方便管理員對資源進行監控與維護，保證資源穩定供應，契合考試過程中對資源的高標準要求。

圖1VDI云桌面考場部署架構圖

（二）靈活部署

與傳統考試環境搭建的繁雜流程相比，VDI架構在考試環境搭建上呈現出十分突出的靈活性，傳統做法是，要給每一臺考試終端逐個安裝操作系統、考試軟件等，耗費時間又消耗精力，而基于VDI架構，只需在服務器端創建考試需要的虛擬機模板，接著依靠簡單的配置和下發操作，就能迅速為眾多終端部署考試環境，如圖3所示。在系統更新與維護層面，傳統考試模式中，要是對考試系統進行升級或者修復漏洞，需要對每臺終端進行操作，工作量大而且容易出錯，但在VDI架構下，管理員只需在服務器端對虛擬機模板進行更新，所有使用該模板的云桌面就能自動同步更新，極大地簡化了更新與維護流程。比如在某次考試前，發現考試軟件有一個小漏洞，采用VDI架構，管理員只花了幾分鐘在服務器端更新軟件，所有考生的云桌面就都完成了更新，保證了考試順利進行，充分顯示出VDI架構在部署與維護方面的便捷，大幅提高了考試準備工作的效率。

（三）數據安全性提升

數據安全對于無紙化考試而言意義重大，VDI架構借助多種安全機制提高了數據的安全性，在數據存儲層面，VDI架構運用數據集中存儲模式，所有考試數據如考生信息、試題內容以及答題結果等，都存于服務器端，服務器一般配有專業存儲設備和數據備份（如RAID技術），可有效防止因硬件故障致使的數據丟失。在數據傳輸階段，VDI架構采用加密傳輸技術比如SSL/TLS協議，對終端與服務器間傳輸的數據給予加密，保證數據在傳輸時不被竊取或篡改，以某關鍵資格認證考試為例，采用VDI架構后，考生的答題數據從云桌面傳輸至服務器過程中經過加密處理，即便網絡被監聽，竊取者也無法獲取有價值的數據。這種數據集中存儲與加密傳輸的安全機制，為考試數據給予了全方位安全保障，有效降低了數據泄露與損壞的風險，維護了考試的公平性與嚴肅性。

四、VDI架構考試環境相較于傳統考試的劣勢

（一）對網絡帶寬要求高VDI架構高度依賴網絡帶寬，其運行需要持續傳輸桌面畫面和操作指令。若帶寬不足會導致系統響應延遲、操作反饋緩慢，嚴重影響考生答題體驗?？赡艹霈F畫面卡頓、傳輸中斷等問題，造成試題加載不全、界面異常。例如某高校醫師資格考試中，帶寬限制導致視頻卡頓，最終被迫重考，造成資源浪費。

圖2VDI云桌面管理平臺部署考試機

（二）初期建設成本較大

VDI架構考試環境的初期建設成本較高。硬件方面需要配置高性能服務器滿足多用戶并發需求，包括高性能處理器、大內存和高速存儲設備，采購成本遠高于傳統計算機。同時需部署高速網絡設備保證傳輸穩定。軟件方面需購買虛擬化和管理軟件授權，費用隨用戶數增加。相比之下，傳統考試僅需基礎計算機和考試軟件，成本明顯更低。

（三）技術兼容性問題

VDI架構在無紙化考試中面臨兩大兼容性挑戰：一是專業考試軟件對特定硬件（如顯卡驅動）的需求難以在虛擬化環境中實現；二是老舊終端設備可能無法穩定運行VDI客戶端。這些問題可能導致考試中斷或影響考生發揮，且解決過程復雜，常需多方調試優化，存在較大技術難度。

五、VDI架構考試環境效能評估

（一）評估指標體系構建

為科學且全面地去評估VDI架構考試環境的效能，挑選考試系統穩定性、運行速度、資源利用率等關鍵指標來構建評估體系，考試系統穩定性，指的是在考試進程中系統維持正常運行狀態，不出現如崩潰、卡頓等故障的概率以及持續能力，穩定的考試系統是保障考試順利開展的基礎，如果系統頻繁出現故障，會對考生的考試體驗以及考試結果的準確性產生嚴重影響。運行速度包含考試系統啟動速度、題目加載速度、考生操作響應速度等方面，快速的運行速度可切實減少考生等待時間，提升考試效率，保證考生在有限時間內順利完成考試，資源利用率主要是考察VDI架構下人力資源、服務器資源、網絡資源等在考試過程中的使用程度，合理的資源利用可降低成本，還可以避免資源浪費，充分發揮VDI架構集中管理的優勢。這些指標從不同維度體現了VDI架構考試環境的效能，對全面評估其性能有著意義。

（二）評估方法選擇

美國學者薩蒂（ThomasL.Saaty）在充分研究人類思維基礎上提出了層次分析法。該方法將對事物的判斷轉變到與事物相關聯的若干評價指標之間兩兩重要度的比較上，從而實現定性問題定量化處理[4。這種方法可把定性分析和定量分析結合起來，讓評估結果更具科學性；模糊綜合評價是美國學者查德（LoftiZadeh）提出的一種基于模糊理論的綜合評價方法。從而將定性評價問題轉變為定量分析，它適用于處理評估指標存在不確定性和模糊性的問題[5]。對于VDI架構考試環境效能評估來說，它涉及多個相互關聯且帶有一定模糊性的指標，例如考試系統穩定性的評判并非單純的非黑即白，存在一定的中間狀態，模糊綜合評價法可較好地處理這種模糊性，綜合考量各指標的影響，得出相對全面、客觀的評估結果，并且該方法能把定性指標轉化為定量分析，方便對不同VDI架構考試環境的效能進行比較。

（三）效能評估實例分析

以某高校一次基于VDI架構的無紙化會計考試作為例子，運用模糊綜合評價法來開展效能評估工作，首先要確定評估指標集，其中覆蓋考試系統穩定性、運行速度以及資源利用率等方面，之后邀請考試組織者、技術人員以及部分考生共同組成評價小組，對各指標進行打分，以此確定各指標的隸屬度向量。比如針對考試系統穩定性指標，評價小組依據考試過程中系統出現故障的頻率、持續時間等諸多因素來打分，確定其隸屬于“穩定”“較穩定”“不穩定”等模糊評價等級的程度，緊接著，按照層次分析法確定各指標的權重，借助構建判斷矩陣并計算特征向量，得出考試系統穩定性權重是0.4，運行速度權重為0.3，資源利用率權重為0.3。把各指標的隸屬度向量與權重進行模糊合成運算，得到該次VDI架構考試環境的綜合效能評估結果，經過計算，該考試環境綜合效能評估為“良好”，在此次無紙化考試中，VDI架構考試環境整體表現不錯，但還是存在一定提升空間，像在資源利用率方面就可以優化。

圖3考試機界面

六、VDI架構考試環境風險防控

（一）風險識別

在VDI架構考試環境里，網絡故障屬于不可忽視的風險，因為VDI架構對網絡在數據傳輸與交互方面有高度依賴性，網絡帶寬不穩定以及網絡連接中斷這類問題，會對考試的開展產生嚴重影響，比如當網絡帶寬不足時，考生端可能會出現考試界面加載緩慢、操作響應延遲等狀況，甚至致使考試中斷。數據泄露風險同樣存在，雖說VDI架構把數據集中存于服務器端，然而一旦服務器的安全防護機制被攻破，或者數據傳輸過程中加密措施不完善，例如考生信息、試題內容等考試數據就有被非法獲取的可能，造成嚴重后果，系統崩潰同樣是潛在風險之一，服務器硬件故障、軟件系統漏洞或者遭受惡意攻擊，都有可能致使整個考試系統無法正常運行，讓考試被迫中斷，影響考試的公平性與公正性。

（二）技術層面防控策略

面對網絡故障風險時可運用網絡冗余設計，構建多條網絡鏈路，主鏈路故障時備用鏈路會自動接管數據傳輸任務，以此保證考試過程中網絡連接穩定，比如接入不同運營商網絡線路或采用雙絞線、光纖等多種網絡傳輸介質，提升網絡可靠性，對于數據泄露風險，數據加密技術是關鍵防控手段。在數據存儲階段，對服務器里的考試數據做加密處理，就算數據被非法獲取，攻擊者也難解讀其中信息，在數據傳輸過程中，采用SSL/TLS等加密協議，保障數據在網絡中傳輸安全，針對系統崩潰風險，系統備份與恢復技術很關鍵，定期對服務器系統和考試數據進行備份并把備份數據存于異地。如此系統故障時能快速從備份恢復系統和數據，將考試中斷的影響降至最低。

（三）管理層面對策

從管理層面來講，制定規范的考試流程乃是保障考試順利開展的根基，要清晰明確從考試準備階段、考試實施階段直至考試結束階段各個環節的具體操作流程以及相關要求，以此保證考試組織工作有序進行，舉例來說，需規定考試前的設備檢查流程以及考生身份驗證流程等。人員培訓同樣是不可或缺的舉措，要對考試工作人員展開全面培訓，讓其熟悉VDI架構考試系統的操作流程、常見問題的解決辦法以及風險防控策略，提升工作人員應對突發狀況的能力，要制定完善的考試應急預案，針對可能出現的網絡故障、數據泄露、系統崩潰等風險，預先制定詳細的應對舉措和解決辦法，明確各部門和人員在應急情況下的職責與分工，以便在風險發生之時可迅速且有效地進行處理，保障考試順利開展。

參考文獻

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[2]廖淑華.基于VDI架構的云桌面管理模式研究[J].現代信息技，2022.6（16）：32-35.

[3]賴翔.云桌面技術在高校教學中的應用研究[J].信息與電腦，2022，34（13）：40-43.

[4]朱福，陳文怡，韓建博.基于模糊層次分析與綜合評價法的礦料級配優選[J].公路工程，2023.48（02）：104-110+135

[5]詹金武，黃明，孫春明，等.基于模糊數學和改進遺傳算法的濱海地層盾構選型研究[J].鐵道科學與工程學報，2022，19（02）：480-490.

[6]邵雨萍，李小孟.基于VDI架構的云桌面實訓室運維管理研究[J]電腦編程技巧與維護，2021（09）：117-119

作者單位：岳陽開放大學

責任編輯：張津平尚丹