◇廣東第二師范學(xué)院 黃思延

隨著教育信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高校計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)備不斷增加，軟件不斷升級(jí)，機(jī)房設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)和管理問(wèn)題日益突出。利用不斷成熟并得到普遍應(yīng)用的云桌面技術(shù)，能比較好的解決高校傳統(tǒng)PC機(jī)房運(yùn)行、維護(hù)和管理方面出現(xiàn)的諸多問(wèn)題，并充分滿足教學(xué)方面不斷增長(zhǎng)的新需求。本文針對(duì)高校傳統(tǒng)PC機(jī)房在運(yùn)行、維護(hù)和管理中出現(xiàn)的問(wèn)題和云桌面技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，并對(duì)云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房管理中應(yīng)用的可行性和出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行思考。

高校計(jì)算機(jī)機(jī)房是進(jìn)行各項(xiàng)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、考試以及自由上機(jī)的重要場(chǎng)所，使用率高，如何提高機(jī)房運(yùn)行、維護(hù)和管理的效率是管理人員一直需要解決的問(wèn)題，日益成熟的云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房的應(yīng)用是一個(gè)比較好的解決方案。

1 高校傳統(tǒng)PC機(jī)房存在的主要問(wèn)題

1.1 硬件更新成本大、系統(tǒng)適應(yīng)性差

隨著教育信息化的不斷深入，各高校都建設(shè)了大量的計(jì)算機(jī)機(jī)房。傳統(tǒng)的PC機(jī)房最主要的硬件是臺(tái)式電腦，每間機(jī)房一般是50～100臺(tái)電腦（大規(guī)模的機(jī)房有100臺(tái)以上），每一臺(tái)硬件配置較好的臺(tái)式電腦一般也要四五千元左右，使用壽命一般為3～5年，因?yàn)镮T技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和各類軟件版本不斷更新升級(jí)，使電腦的性能和硬件配置不斷提高，如果5年后繼續(xù)使用性能會(huì)逐漸降低，硬件的配置很難滿足教學(xué)所需要的軟件環(huán)境要求，從而影響教學(xué)的效果。而每次更新都需要大量的資金投入采購(gòu)臺(tái)式電腦，這種反復(fù)采購(gòu)、淘汰，然后再采購(gòu)、再淘汰的方式會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)。

1.2 維護(hù)困難且工作量大，效率低

由于學(xué)校專業(yè)眾多和教材的不同，每個(gè)學(xué)期機(jī)房都需要收集各個(gè)教師教學(xué)所需求的教學(xué)軟件和各種考試所需要的考試軟件，然后都要在每個(gè)機(jī)房的每臺(tái)電腦對(duì)這些軟件進(jìn)行安裝和調(diào)試，有時(shí)還需要在每一臺(tái)電腦上安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，如果在使用的過(guò)程中機(jī)房的軟件發(fā)生變化，還需要重新進(jìn)行更新和調(diào)試。在日常的維護(hù)工作中，由于使用的人員復(fù)雜，雖然機(jī)房中的電腦都采用了各種硬件保護(hù)、軟件保護(hù)以及其他系統(tǒng)恢復(fù)等維護(hù)方案，但是由于每個(gè)機(jī)房的電腦硬件品牌、型號(hào)和配置以及維護(hù)方式的不同，管理人員需要經(jīng)常到機(jī)房檢查，處理每一臺(tái)電腦運(yùn)行和操作時(shí)隨時(shí)出現(xiàn)的各種軟件和硬件以及網(wǎng)絡(luò)的故障，部分硬件出現(xiàn)損壞時(shí)會(huì)由于型號(hào)停產(chǎn)不能維修導(dǎo)致可以使用的電腦數(shù)量減少，有些電腦出現(xiàn)系統(tǒng)故障還需要重新安裝整個(gè)系統(tǒng)（包括操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件和教學(xué)軟件等），這些維護(hù)的工作量是比較巨大的，需要花費(fèi)大量的人力和時(shí)間，在管理人員比較少故障較多的情況下，故障的處理往往得不到及時(shí)的響應(yīng)。

1.3 軟件兼容性差、安全性低

傳統(tǒng)的PC機(jī)房在日常的使用過(guò)程中，一般會(huì)在同一操作系統(tǒng)中預(yù)裝了大量的教學(xué)軟件其中有些是相同類型的不同版本，比如office 2010和office 2016，有些是不同類型的軟件，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)軟件之間不兼容或者軟件沖突，同時(shí)也會(huì)造成系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行緩慢，甚至系統(tǒng)崩潰等問(wèn)題。在使用的過(guò)程中，由于數(shù)據(jù)都保存在本地硬盤(pán)上，一旦硬盤(pán)出現(xiàn)故障，很容易造成數(shù)據(jù)丟失；另外在機(jī)房中經(jīng)常使用網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，使用U盤(pán)或其他外部存儲(chǔ)設(shè)備讀取文件和保存數(shù)據(jù)，很容易會(huì)使機(jī)房電腦中沒(méi)有保護(hù)的分區(qū)或者使用的U盤(pán)或者其他外部存儲(chǔ)設(shè)備感染病毒。

2 云桌面及云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房管理的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 云桌面及云桌面技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)

（1）云桌面又稱桌面虛擬化，是基于分布式云計(jì)算存儲(chǔ)技術(shù)，集成互聯(lián)網(wǎng)精華應(yīng)用，依托高度加密算法，為互聯(lián)網(wǎng)各個(gè)層次用戶提供最便捷、最豐富、最安全、最貼心的服務(wù)。虛擬云桌面有VDI（虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)）、RDS（遠(yuǎn)程桌面服務(wù)）、IDV（智能桌面虛擬化架構(gòu)）和VOI（虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)）四種典型架構(gòu)。VDI架構(gòu)為集中存儲(chǔ)、集中運(yùn)算的虛擬桌面架構(gòu)，該架構(gòu)是把所有的客戶機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算都集中在服務(wù)器管理，客戶桌面接收的只是操作系統(tǒng)環(huán)境；RDS架構(gòu)僅限于Windows操作系統(tǒng)桌面的連接，是很流行的云桌面技術(shù)；IDV架構(gòu)為集中存儲(chǔ)、分布運(yùn)算的架構(gòu)，該架構(gòu)下服務(wù)器端存放系統(tǒng)鏡像，客戶機(jī)通過(guò)本地虛擬機(jī)運(yùn)行虛擬桌面，不需要大量的圖像傳輸，支持系統(tǒng)離線運(yùn)行；VOI架構(gòu)為集中存儲(chǔ)、分布運(yùn)算的架構(gòu)，該模式是在服務(wù)器端存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在客戶機(jī)上運(yùn)行桌面，客戶機(jī)只需在啟動(dòng)時(shí)從服務(wù)器將操作系統(tǒng)和應(yīng)用加載到本地緩存即可使本地計(jì)算機(jī)能正常使用，該模式也支持離線運(yùn)行，支持集中安全管理，桌面性能完全保持傳統(tǒng)PC的體驗(yàn)。同時(shí)支持本地機(jī)器無(wú)硬盤(pán)啟動(dòng)。

（2）針對(duì)傳統(tǒng)PC機(jī)房存在的主要問(wèn)題，我們可以構(gòu)建簡(jiǎn)單的云桌面系統(tǒng)，采用簡(jiǎn)單的云桌面技術(shù)解決（參見(jiàn)圖1），主要由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，云服務(wù)器/云主機(jī)和機(jī)房云終端組成。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括匯聚交換機(jī)和接入交換機(jī)等，主要是對(duì)云桌面設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和連接。云服務(wù)器/云主機(jī)包括云平臺(tái)管理系統(tǒng)和云存儲(chǔ)等，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向機(jī)房云終端提供虛擬化的云桌面操作環(huán)境或者將操作環(huán)境加載到云終端，并對(duì)這些環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一管理。機(jī)房云終端包括教師機(jī)云終端和學(xué)生機(jī)云終端，功能是云終端設(shè)備（云終端設(shè)備可以是瘦客戶端、平板、手提電腦等）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接云服務(wù)器/云主機(jī)，然后將云服務(wù)器提供的虛擬化操作環(huán)境通過(guò)講臺(tái)多媒體設(shè)備或顯示屏等呈現(xiàn)到前端或者將虛擬化環(huán)境或操作環(huán)境進(jìn)行加載、運(yùn)行并且通過(guò)講臺(tái)多媒體設(shè)備或顯示屏等呈現(xiàn)到前端。

圖1 簡(jiǎn)單的機(jī)房云桌面技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)

2.2 云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）降低運(yùn)行成本，系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)。在使用云桌面技術(shù)的機(jī)房，硬件設(shè)備使用可以達(dá)到5～8年，若需要更新?lián)Q代，只需要對(duì)云服務(wù)器/云主機(jī)的硬件配置進(jìn)行更新或者新增云服務(wù)器/云主機(jī)，一般不需更換機(jī)房云終端設(shè)備，因?yàn)樵谑褂迷谱烂婕夹g(shù)的機(jī)房中，計(jì)算能力一般來(lái)自云服務(wù)器/云主機(jī)，只要網(wǎng)絡(luò)正常，配置較低的云終端都能連接到云服務(wù)器/云主機(jī)，硬件資源可以隨時(shí)交付和回收，也隨時(shí)根據(jù)教學(xué)的不同需求通過(guò)云服務(wù)器/云主機(jī)靈活調(diào)整，以適應(yīng)不斷更新的軟件和教學(xué)的需求，大大降低了因?yàn)樵平K端硬件配置不足造成的硬件替換，提高了云終端設(shè)備的使用周期，同時(shí)節(jié)約了采購(gòu)云終端設(shè)備的成本。

（2）云管理模式，簡(jiǎn)化管理。使用云桌面技術(shù)的機(jī)房采用了云服務(wù)器/云主機(jī)對(duì)云終端桌面的統(tǒng)一部署（包括硬件部署、網(wǎng)絡(luò)部署、存儲(chǔ)部署以及各種環(huán)境部署等[11]）和統(tǒng)一管理（包括用戶管理、存儲(chǔ)管理以及軟件管理等[7]）的云管理模式，實(shí)現(xiàn)了校園網(wǎng)絡(luò)的云桌面資源統(tǒng)一調(diào)度與管理，各種軟件的安裝、更新以及硬件的維護(hù)等日常工作基本上都集中在云服務(wù)器/云主機(jī)上進(jìn)行，同時(shí)管理人員還可以隨時(shí)通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)連接云服務(wù)器/云主機(jī)的云平臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)云桌面系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控（VDI架構(gòu)和RDS架構(gòu)），出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，不需要像傳統(tǒng)PC機(jī)房中花費(fèi)大量的時(shí)間對(duì)機(jī)房的每一臺(tái)電腦進(jìn)行軟件安裝、調(diào)試和更新（特別是每臺(tái)電腦安裝多個(gè)操作系統(tǒng)的情況）以及硬件維護(hù)等，大幅度簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)PC機(jī)房的復(fù)雜管理，減少了大量的日常維護(hù)工作和人力成本，有效提升管理效率。

（3）系統(tǒng)穩(wěn)定，兼容性好，使用安全。由于云服務(wù)器/云主機(jī)采用虛擬化技術(shù)（虛擬化技術(shù)是一種資源管理技術(shù)，具體包括服務(wù)器虛擬技術(shù)、存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)、平臺(tái)虛擬化技術(shù)，本質(zhì)是打破計(jì)算機(jī)實(shí)體結(jié)構(gòu)間不可分割的障礙，將服務(wù)器、內(nèi)存、存儲(chǔ)等物理設(shè)備進(jìn)行虛擬化，提高計(jì)算能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)利用率，從而最大化利用物理硬件，節(jié)約資源[7]），可以根據(jù)不同需求向機(jī)房云終端提供不同的虛擬化環(huán)境（包括教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、考試和上機(jī)）并能快速進(jìn)行部署和切換，避免了傳統(tǒng)PC機(jī)房臺(tái)式電腦在同一操作系統(tǒng)下安裝大量教學(xué)軟件造成的軟件沖突（特別是相同類型不同版本的軟件沖突）和使用問(wèn)題。通過(guò)云服務(wù)器/云主機(jī)可以對(duì)各個(gè)終端虛擬云桌面的系統(tǒng)安全補(bǔ)丁進(jìn)行統(tǒng)一安裝和升級(jí)，在云服務(wù)器/云主機(jī)增加云存儲(chǔ)，設(shè)置云終端禁止使用USB等外部存儲(chǔ)設(shè)備，教師和學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)登錄云服務(wù)器/云主機(jī)中的云存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取，降低了計(jì)算機(jī)引入病毒的風(fēng)險(xiǎn)。

3 云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)用的思考

3.1 云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)用的可行性

不管是從IT技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)還是從教育信息化發(fā)展來(lái)看，云計(jì)算、虛擬化和虛擬桌面等技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)在及未來(lái)教育信息化方向。隨著云桌面技術(shù)的不斷成熟，機(jī)房采用云桌面技術(shù)從管理、維護(hù)、設(shè)備（包括云服務(wù)器/云主機(jī)和云終端）的更新、云終端設(shè)備或者機(jī)房數(shù)量的增加等各方面考慮，長(zhǎng)期回報(bào)率高，而且具有易于部署、易于管理和易于使用等優(yōu)點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)PC機(jī)房具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，目前有很多高校都建設(shè)和使用以云桌面技術(shù)為架構(gòu)的機(jī)房代替了以臺(tái)式電腦為主的傳統(tǒng)PC機(jī)房，解決傳統(tǒng)PC機(jī)房在管理和維護(hù)中存在的各種問(wèn)題，具有高可行性，對(duì)于采用新興技術(shù)提高教育服務(wù)水平是具有應(yīng)用研究的現(xiàn)實(shí)意義。

3.2 云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)用出現(xiàn)的問(wèn)題

（1）前期的投入成本高，一般建設(shè)云桌面技術(shù)機(jī)房比傳統(tǒng)PC機(jī)房投入成本要高，云桌面數(shù)量至少要達(dá)到200臺(tái)以上，才有可能比PC機(jī)成本低[8]。因此，我們?cè)谇捌诮ㄔO(shè)之前要進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研，科學(xué)立項(xiàng)，根據(jù)教學(xué)的需求進(jìn)行分析和規(guī)劃，選擇合適的云桌面技術(shù)架構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行合理配置，才能保證后期投入應(yīng)用的順利進(jìn)行并達(dá)到良好的應(yīng)用效果。

（2）對(duì)云服務(wù)器/云主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的依賴性強(qiáng)，要求高，采用VDI架構(gòu)和RDS架構(gòu)的云機(jī)房由于采用集中管理、集中運(yùn)行，維護(hù)和管理都集中在云服務(wù)器/云主機(jī)，云終端本地不參與所連接的桌面的運(yùn)算工作，云終端僅僅只是連接和顯示的作用，而且云桌面的連接和使用完全是靠網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果云服務(wù)器/云主機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)（包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和線路）出現(xiàn)故障或者問(wèn)題，都會(huì)造成所有或者部分的云終端都不能使用的情況。另外，一些教學(xué)需要高清視頻播放或者三維設(shè)計(jì)（RDS架構(gòu)和IDV架構(gòu)不支持3D渲染，VDI架構(gòu)需要使用顯卡虛擬技術(shù)支持3D[12]）使用，視頻編輯等大型軟件操作時(shí)對(duì)云服務(wù)器/云主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的要求非常高，因?yàn)槿绻品?wù)器/云主機(jī)性能不好或者網(wǎng)絡(luò)帶寬不夠，云桌面在圖像傳遞、復(fù)雜圖形處理或者高清視頻推送等方面會(huì)出現(xiàn)圖形軟件運(yùn)轉(zhuǎn)或者視頻操作時(shí)卡頓等現(xiàn)象[9]。因此，在應(yīng)用時(shí)要考察機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，加強(qiáng)云服務(wù)器/云主機(jī)的性能（最好能配置備用的云服務(wù)器/云主機(jī)），并確保網(wǎng)絡(luò)的暢通和有足夠的帶寬。

（3）采用IDV架構(gòu)和VOI架構(gòu)的機(jī)房由于是將虛擬化系統(tǒng)或者操作系統(tǒng)在加載到云終端設(shè)備運(yùn)行，所以不支持監(jiān)控協(xié)助，數(shù)據(jù)安全性較低，云終端設(shè)備需要承擔(dān)維護(hù)工作。

綜上所述，云桌面技術(shù)在機(jī)房的應(yīng)用是具有可行性的，有效解決了傳統(tǒng)PC機(jī)房中運(yùn)行、管理和維護(hù)中的問(wèn)題，隨著云桌面技術(shù)的不斷成熟，云桌面技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)機(jī)房會(huì)不斷得到應(yīng)用和推廣。但是云桌面技術(shù)也有不足之處，在應(yīng)用時(shí)也會(huì)存在問(wèn)題，學(xué)校應(yīng)該根據(jù)機(jī)房的實(shí)際情況，合理建設(shè)和使用云桌面技術(shù)機(jī)房，充分發(fā)揮云桌面技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，才能使機(jī)房的管理和維護(hù)更具智能化。