馮志強(qiáng)

(營口理工學(xué)院外語教研部 遼寧 營口 115014)

0 引言

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是高校教育資源的重要環(huán)節(jié),對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識及動(dòng)手實(shí)踐能力的提升具有重要作用。隨著教學(xué)信息化的不斷推動(dòng),高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)迫在眉睫。但時(shí)至今日,仍有大部分高校采用原始的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理模式,隨著高校師生對計(jì)算機(jī)使用需求的日益增加,對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模數(shù)量及配置提出了進(jìn)一步的要求,原有的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室已無法滿足當(dāng)下的需求,需要運(yùn)用新技術(shù)對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行建設(shè)與改革。

隨著云計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展,作為其重要應(yīng)用領(lǐng)域的桌面云技術(shù)被廣泛使用。桌面云技術(shù)是一種新興的計(jì)算模式,通過對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)所存儲(chǔ)的資源數(shù)據(jù)遷至云端,與瘦客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程接入,以虛擬的形式獲取信息[1]。在桌面云技術(shù)的支持下對高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行建設(shè),可以將資源有效整合起來,通過集中管理,為高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行現(xiàn)狀及問題

(1)環(huán)境復(fù)雜。高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室需要滿足全校不同專業(yè)的學(xué)生與老師的使用需求,但由于規(guī)模有限,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室無法滿足預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)。由于學(xué)科不同,造成系統(tǒng)的配置及所使用的軟件都不相同,每臺計(jì)算機(jī)都要安裝多種操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件,過多的軟件安裝嚴(yán)重影響了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度,也給相關(guān)管理人員的工作帶來了不利的影響。

(2)操作不規(guī)范。部分使用者由于對計(jì)算機(jī)相關(guān)知識不夠了解,無法正確使用計(jì)算機(jī),又因?yàn)橛?jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室使用人員較多,許多設(shè)備交叉使用,一旦出現(xiàn)計(jì)算機(jī)病毒、木馬病毒等現(xiàn)象,如果未及時(shí)處理,可能造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。計(jì)算機(jī)病毒普遍具有較強(qiáng)的傳播能力,許多殺毒軟件都無法做到徹底清除病毒,這就使系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)及文件的安全性無法得到保障。不規(guī)范的操作帶來的后果在一定程度上增加了管理人員的工作量,阻礙了計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。

(3)運(yùn)營成本高。為了滿足教師及學(xué)生對計(jì)算機(jī)的使用需求,學(xué)校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)量相對較大。計(jì)算機(jī)使用者數(shù)量的增多,相應(yīng)的會(huì)增加設(shè)備的損壞,系統(tǒng)及軟件也需要定期進(jìn)行更新及維護(hù),這些都為學(xué)校的財(cái)政帶來巨大壓力[2]。

(4)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室配備的管理人員有限,無法負(fù)荷多個(gè)機(jī)房的維護(hù)與修復(fù)工作,但計(jì)算機(jī)的使用頻率較高隨之產(chǎn)生的問題也相對較多。若因維修不及時(shí)導(dǎo)致病毒蔓延至整個(gè)系統(tǒng),使計(jì)算機(jī)性能下降,造成系統(tǒng)崩潰,進(jìn)而會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。

2 桌面云技術(shù)

2.1 云計(jì)算

云計(jì)算就是將服務(wù)器、存儲(chǔ)等資源優(yōu)化成為一個(gè)平臺,根據(jù)使用者的需要對資源進(jìn)行重組,最后通過網(wǎng)絡(luò)提供給用戶使用[3]。云計(jì)算的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下6個(gè)方面:①在虛擬化技術(shù)的背景下安排資源或獲取服務(wù);②按需提供資源,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展;③通過網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行整合;④方便用戶進(jìn)行使用;⑤降低用戶終端處理壓力;⑥提升用戶獨(dú)立運(yùn)用計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)的能力。通過云計(jì)算技術(shù),作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的主要供應(yīng)商可以在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)對數(shù)以萬計(jì)的信息進(jìn)行處理,為使用者提供高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

2.2 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)是指在一臺獨(dú)立服務(wù)器上虛擬出多個(gè)機(jī)器,這些虛擬機(jī)器與獨(dú)立服務(wù)器共用硬件資源,提升了硬件的工作效率。而網(wǎng)絡(luò)虛擬化一般是指虛擬專用網(wǎng)絡(luò),這種方式可以使用戶對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問,有效凈化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,阻止病毒入侵。大規(guī)模組網(wǎng)的運(yùn)用提升了網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率,幫助用戶在快速安全訪問網(wǎng)絡(luò)程序的同時(shí),大幅度提升了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。虛擬化技術(shù)結(jié)構(gòu)簡圖,如圖1所示。

圖1 虛擬化技術(shù)結(jié)構(gòu)簡圖

2.3 桌面云技術(shù)

桌面云是在云計(jì)算的基礎(chǔ)上提供的桌面服務(wù)。桌面云使用虛擬化技術(shù),在服務(wù)器端為用戶配置專用的操作系統(tǒng)及桌面環(huán)境,用戶使用瘦客戶端(用來連接顯示器等的硬件設(shè)備)通過網(wǎng)絡(luò)訪問桌面并進(jìn)行相應(yīng)的操作。桌面云無需配置計(jì)算機(jī)主機(jī),數(shù)據(jù)全部都在服務(wù)器端進(jìn)行保存,只需要配備基礎(chǔ)硬件設(shè)備和瘦客戶端即可正常使用[4]。

桌面云技術(shù)具有綠色環(huán)保、安全性高、性能穩(wěn)定等特點(diǎn),集中化管理是其價(jià)值的重要體現(xiàn)。在桌面云技術(shù)的基礎(chǔ)上建設(shè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室,可以方便管理者通過控制中心實(shí)現(xiàn)對眾多虛擬桌面的管理,滿足多樣化教學(xué)的需求,有效提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的工作效率,解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)的問題。

3 桌面云技術(shù)的優(yōu)勢

桌面云具有以下5種優(yōu)勢:

(1)硬件更換成本降低。桌面云的安裝成本與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比更高,但使用年限較長,無需經(jīng)常更換,從時(shí)間維度上來看,硬件費(fèi)用支出相對較少。

(2)性能相對穩(wěn)定。瘦客戶端的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比更簡單,所使用的系統(tǒng)更加穩(wěn)定,故障率較低,在服務(wù)器端即可對系統(tǒng)進(jìn)行一系列的安裝、調(diào)試等,有效降低了管護(hù)的難度,大大提高了工作效率。

(3)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)工作時(shí)噪聲較大,運(yùn)行時(shí)會(huì)使室內(nèi)溫度升高,而瘦客戶端在工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲為1 dB,溫度為正常室溫,營造出了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。瘦客戶端的功率對比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)也有大幅度降低,真正做到了節(jié)能減排,有效降低了實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)營成本。

(4)自由選擇使用地點(diǎn)。因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)都在云端服務(wù)器進(jìn)行了存儲(chǔ),除了可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行使用外,還可以在任意時(shí)間不同地點(diǎn)的終端設(shè)備上接入互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行使用。

(5)減少相關(guān)工作人員的工作量。高校的教職員工及學(xué)生人數(shù)眾多,導(dǎo)致學(xué)校內(nèi)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作量增加[5]。管理人員需要嚴(yán)格把控硬件及軟件的運(yùn)行情況,確保它們正常工作。云計(jì)算技術(shù)可以控制整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)工作,一旦出現(xiàn)任何問題,可以在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行處理,節(jié)省了運(yùn)行維護(hù)的時(shí)間,從而大大地提升了相關(guān)工作人員的工作效率,避免了資金的浪費(fèi)。

4 桌面云技術(shù)下高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過程及方案

4.1 桌面云基本結(jié)構(gòu)

桌面云系統(tǒng)由瘦客戶端、網(wǎng)絡(luò)接入、管理控制臺、身份認(rèn)證及應(yīng)用服務(wù)器5個(gè)部分組成。瘦客戶端一般布置在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部,主要用來顯示老師和學(xué)生上課時(shí)所需要的桌面;網(wǎng)絡(luò)連接是瘦客戶端與服務(wù)器端相連接的方式,在高校內(nèi)運(yùn)用校園網(wǎng)進(jìn)行接入,用戶通過網(wǎng)絡(luò)便可登錄桌面云;管理控制臺是計(jì)算機(jī)管理員用來控制桌面云系統(tǒng)的工具;身份認(rèn)證是使用者用來登錄及使用桌面云的操作方式,同時(shí)也可以用來保障數(shù)據(jù)的安全性,通過客戶端對硬件資源的控制,向客戶推薦桌面云操作系統(tǒng)的應(yīng)用、保護(hù)用戶信息等服務(wù)。桌面云系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu),如圖2所示。

4.2 虛擬服務(wù)器及客戶機(jī)

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),可以在桌面云技術(shù)的幫助下提前計(jì)算出所需要的虛擬機(jī)數(shù)量,再結(jié)合教學(xué)需求設(shè)定出虛擬主機(jī),在虛擬主機(jī)下安裝整套的操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件。這種方式可以使管理員無需反復(fù)對軟件進(jìn)行安裝及卸載,簡化了工作程序,但在管理及技術(shù)上也提出了相對較高的要求。虛擬化桌面技術(shù)可以通過虛擬將中心服務(wù)器轉(zhuǎn)化成多個(gè)桌面計(jì)算機(jī),在瘦客戶端完成運(yùn)行,使其操作流程與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相似,方便用戶使用。

桌面云技術(shù)中的客戶機(jī)有瘦客戶端及傳統(tǒng)PC[6]2種方式。由于這2種方式的載體不同,因此對計(jì)算機(jī)的硬盤等有不同要求,但瘦客戶端難度、維修時(shí)間及成本較低,可以作為優(yōu)先選擇的方式。

4.3 桌面云建設(shè)的方案

桌面云建設(shè)包含資源池設(shè)計(jì)、虛擬化管理等方面。在服務(wù)器池化安裝完成的虛擬化軟件,使虛擬桌面的基礎(chǔ)架構(gòu)、應(yīng)用等組成集群,制定各種相關(guān)政策,有效管理虛擬機(jī)。通過虛擬桌面對軟件進(jìn)行管理,有利于桌面的穩(wěn)定投送[7]。資源池?fù)碛胸S富的內(nèi)存資源,只需使用一臺服務(wù)器便可完成對資源的管理,為管理者提供便利。系統(tǒng)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)均可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中,按需進(jìn)行使用,有效確保了數(shù)據(jù)的安全及穩(wěn)定[8]。

以VMware View產(chǎn)品為例,具體建設(shè)方案如下。首先,設(shè)置vSphere。將服務(wù)器劃分成多個(gè)具有完整,將vSphere組件ESXi安裝在系統(tǒng)虛擬機(jī)服務(wù)器的硬件上,在系統(tǒng)管理員的電腦上安裝vCenter Client對vCenter進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。其次,安裝View連接服務(wù)器。它是一種將View Client與View Agent相連接的軟件,通過這種軟件進(jìn)行使用者的身份驗(yàn)證,將桌面用戶請求定位到相應(yīng)的虛擬桌面或終端服務(wù)器。最后,安裝View Composer。它能在加快設(shè)置虛擬桌面速度的基礎(chǔ)上,做到節(jié)省存儲(chǔ)空間[9]。使用一臺虛擬機(jī)作為樣板,在虛擬機(jī)上安裝Windows 7操作系統(tǒng),再安裝教學(xué)所需要的軟件,如Office 2010等;對用戶環(huán)境配置完成后,繼續(xù)安裝View Agent及View Connection Server,創(chuàng)建虛擬桌面池并對虛擬桌面進(jìn)行分配;安裝客戶端。安裝完成后,便可通過登錄進(jìn)行虛擬桌面的連接。

在實(shí)際課堂運(yùn)用中,教師及學(xué)生分別登錄不同的桌面,參考上課的學(xué)生人數(shù),可以對服務(wù)器的數(shù)量進(jìn)行合適的調(diào)配,以滿足教學(xué)對虛擬桌面數(shù)量的需求,還可以在云端服務(wù)器上設(shè)置合理的存儲(chǔ)空間為師生存儲(chǔ)各種教學(xué)資料與作業(yè)等數(shù)據(jù)。

5 基于桌面云的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)

5.1 桌面云管理方案

桌面云管理需要穩(wěn)定的傳輸協(xié)議做保障,不僅可以使虛擬桌面更接近傳統(tǒng)桌面,還能夠有效提升虛擬桌面的整體性能。在實(shí)驗(yàn)室桌面云系統(tǒng)建設(shè)中,數(shù)據(jù)中心用來存儲(chǔ)系統(tǒng)鏡像。當(dāng)數(shù)據(jù)中心需要與客戶端連接時(shí),可以使用桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議提升傳輸?shù)男?。根?jù)對桌面云整體性能及其他方面進(jìn)行評估后,選擇合適的方案進(jìn)行解決。方案的選取要有利于桌面擴(kuò)展協(xié)議,打破傳統(tǒng)的限制,為用戶提供安全、快速的服務(wù)。

5.2 桌面云系統(tǒng)功能

桌面云系統(tǒng)的功能要將課程教育與實(shí)踐教育相結(jié)合,不僅課程教學(xué)要充分,實(shí)踐教學(xué)也要豐富,建立適應(yīng)自身需求的教學(xué)云平臺。該平臺要將知識點(diǎn)貫穿在教學(xué)教案的編寫中,在幫助學(xué)生確定學(xué)習(xí)目標(biāo)的同時(shí),掌握學(xué)習(xí)流程,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。該平臺具有豐富的教學(xué)資源,為教師與學(xué)生之間的交流互動(dòng)提供方便條件,教師可以利用此平臺完成對學(xué)生的課程指導(dǎo),學(xué)生也可實(shí)現(xiàn)無紙化作業(yè)。

5.3 桌面云解決方案

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的桌面要滿足不同情境下教學(xué)需求,且能實(shí)現(xiàn)不同教學(xué)模式的自由切換?；谶@種需求,需要設(shè)計(jì)出一種多樣化的云系統(tǒng)。將桌面虛擬化系統(tǒng)在服務(wù)器上進(jìn)行安裝,使用網(wǎng)絡(luò)登錄管理系統(tǒng)。通過技術(shù)的支持,用云終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)的計(jì)算機(jī)。為滿足不同的教學(xué)模式,可以創(chuàng)建出具有較強(qiáng)針對性的學(xué)習(xí)情境。桌面云方案整體架構(gòu),如圖3所示。

圖3 桌面云方案整體架構(gòu)

在集群服務(wù)器上安裝桌面虛擬化系統(tǒng),進(jìn)而對整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行配置;用云終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)的計(jì)算機(jī),登錄虛擬化系統(tǒng),為使用者分配專屬的虛擬機(jī);依據(jù)使用環(huán)境的不同,設(shè)置不同的鏡像模板,使其滿足不同專業(yè)的教學(xué)要求。

6 結(jié)語

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室所面臨的困難及問題為實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展帶來了阻力。桌面云技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的運(yùn)用有效地解決了實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)上所面臨的困境,通過云技術(shù)與虛擬桌面相結(jié)合的方式,構(gòu)件出了多維互動(dòng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。桌面云技術(shù)的應(yīng)用,提升了計(jì)算機(jī)軟件及硬件的利用率,保障了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全性,同時(shí)提高了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作效率,降低了能源消耗及資金成本,開創(chuàng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的個(gè)性化方式,實(shí)現(xiàn)了教學(xué)活動(dòng)的新模式,為高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展帶來全新的助力。