高校文科类实验教学示范中心云桌面建设探索

孙玉良, 黄漫红

(北京农学院 经管学院, 北京 102206)

高校文科类实验教学示范中心云桌面建设探索

孙玉良, 黄漫红

(北京农学院 经管学院, 北京 102206)

根据高校文科类实验室的实际需求,探索出能够实现中心服务器、存储空间到机房终端的虚拟化,形成更适合高校文科类实验教学示范中心的安全、绿色的云端教学环境,提高资源利用率,降低能耗,提升集中管理水平,实现教育信息化发展新目标。

文科类实验教学示范中心； 云桌面； 虚拟化

传统的高校文科类实验机房以各种型号的PC为主,所有组件都绑定在用户的PC 上,机房多采用PC+还原卡的模式,任何一个组件出现问题都可导致系统无法正常工作,而且应用软件更新和维护困难[1]。由于机房人流量大,需花费大量的人力和各种资源来进行维护和管理各种硬件与软件,保证系统应用的可靠性与安全性。无休止的应用升级、操作系统补丁、防病毒更新造成人力和综合资源的浪费。由于设备使用时间的延长和用户数据量的增加,设备与数据的备份与恢复难度越来越大,各种故障频繁出现,用户数据与设置易丢失,给教学带来损失,影响教学的正常进程[2]。

基于云计算桌面虚拟化技术的桌面云系统,在物理服务器和桌面虚拟化技术基础上,将计算机、服务器的硬件、教学软件、网络、数据等不同的应用,用虚拟化手段调配计算资源,将这些应用分开,使更新、升级、维护更易实施,简化了管理,能够更有效地利用IT资源,满足随时随地提供或更新数据资源的灵活性。桌面云技术实现了一台机器上运行多个操作系统,不同的用户终端以虚拟机的方式来独立运行,这些虚拟机共用物理存储、中央处理器、网络接口等底层物理硬件资源,将终端用户的桌面虚拟化,把不同的用户隔绝开来,达到桌面使用的安全性和灵活性,使每位用户都拥有独立的操作系统,实现精确的资源分配,满足各种不同需求读者的应用需求[3-4]。此外,该技术采用链接克隆技术快速置备所需的虚拟桌面,大幅减少设备及应用环境的维护和管理成本。

云计算应用的方案更方便、成本更低、安全性更高,可以灵活快捷操作,越来越来实用。

1 文科类实验室维护复杂

文科类的实验绝大部分都是在实验室、计算机房依靠计算机、网络和模拟软件完成的,文科类的实验室主要为本科生、研究生、专科生的各种教学模拟软件的课程实习、实验提供相应的计算机环境,每学期都要承担繁重的教学任务,除此以外,有的时候还要为学生提供额外的自由上机时间,以保证部分学生在课外继续学习的需求[5]。所以实验室所承担的计算机机房的日常维护和管理工作非常复杂,具体体现在：

(1) 计算机的更新速度不可能赶得上教学模拟软件更新的速度。教学软件的不断更新,导致授课内容不断更新,随之机房软件需要时时更新。软件更新后,老的计算机不能适应这些软件环境,被闲置或淘汰,因此不少计算机使用几年就需要更新换代[6]。

(2) 经常部署教学系统,更新软件越来越困难。为了快速跟上教学软件环境的需要,每学期课程软件升级更新需求更加旺盛,为提高学生学习环境跟上信息发展的要求,学校会经常对现有的软件教学环境进行更新,对新的要求进行开发,也会更新一个全新的操作系统。而传统的环境已经不能满足教学多样化的要求,学生的软件应用环境僵化,如果对某一个软件进行更新,则整个机房进行维护时都需要对整个操作系统进行改变,而每次的改变都需要进行网络的或单机的系统复制,费时费力[6]。

(3) 多环境多应用。由于学校开设课程众多,现在的课程内容每次都不一样,每次课如果都把软件安装在一个系统上可能有冲突,而每台计算机一天之内要换多个人使用,环境应用变化多,每个使用者的习惯也不一样[7],计算机维护存在问题较多。

(4) 计算机机房电脑品类多,维护管理没有统一方案。现在计算机机房的计算机有不同时代采购的,配置不一样,安装的软件不一样,每次维护都不能统一维护,只能单独维护,不能提高维护效率,同时也不能发挥计算机的最佳效能。

(5) 计算机机房运行维护成本高。计算机使用导致的硬件损坏频繁、更换快速,而随着年限的增加,实验室机房的PC如果每3～4年都更新一次,总体PC投入成本居高不下,并且软件部署、更新以及打补丁都需要管理人员实时操作。对各种事后的应用进行测试部署与审核缺少统一标准,如果需要专业技术人员上门服务来指导解决处理问题及支持,成本会更高[8]。

云计算教室方案是将若干高性能的去主机作为云端计算机中心,终端采用绿色节能的云终端。教师和学生通过云终端即可使用集中部署于云主机的桌面环境,体验与高性能计算机完全一致。通过这种方式,学校的计算机室、备课室、办公室都可以在云端统一进行部署和管理。文科类实验机房的改革已经迫在眉睫,急需一批有卓越远见,敢于创新的IT人员及决策者开始重新审视学生机房的管理,开辟出一条改革文科类实验机房设备合理化道路[6]。

2 云教室虚拟桌面要满足的要素

云教室的虚拟桌面要能够提供与目前用户使用的PC一样的各种功能,如顺畅地使用教学所需要的软件等,重要的是要满足如下要素:

(1) 简化管理,提升效率,推进教育信息化改革。对于学校来说,使用桌面云建设方案,使学校机房教育装备、实验教学、实验室管理上一个新台阶,建设成集中统一管理的云数据中心,更好地为教学服务,可使IT设备使用周期更长、使用效率更高、灵活云端访问、降低运维成本、简化关键IT 流程、提高安全性和合规性、提高IT长期投入回报,引领计算机IT环境进入云时代[9]。

(2) 提高应用访问及系统安全性。由于能够将数据从 IT 环境的边缘移到数据中心内,从本质上降低了 IT 部门所面临的安全风险,不易遭受恶意攻击,所有用户的桌面都可以远程集中得到升级,将系统风险降低到最低。同时数据访问集中化能够缓解数据泄漏和失窃的风险，并简化和规范工作程序。

(3) 实现移动化教学。提供更安全的教学、学习环境,提供更灵活的使用方式,用户在任何地点都可以通过任何一种满足接入要求的设备访问虚拟桌面,实现移动教学学习。

(4) 提高资源灵活分配,实现资源最大化使用。可针对教学不同要求分配不同的硬件资源,实现资源最大化使用,且可随时切换IT环境的使用场景,让学更加灵活。

(5) 绿色环保,降低运维成本。计算存储集中在云端,所以客户端的压力大大降低,更简化的客户端可以得到广泛使用。终端可使用一体化设计,无风扇和机械硬盘等易损元件，并且能耗更低的云终端,其寿命比PC机更久、使用周期更长,节省开支的同时大大减少电子垃圾,响应国家倡导的绿色节能号召,同时从管理、维护、终端更新换代、业务扩展、终端用户持续增长等各方面综合考虑,长期投资回报率高[10]。

3 文科类实验室云桌面的功能特性

一个成熟的适合高校文科类实验室的教育云桌面,应该能为文科类教学而设计的网络、服务器资源池(云)通过云架构集中化管理,根据教学业务需要动态创建、删除、备份,快速搭建教学的业务环境,动态迁移教学环境保证教学业务的连续性,并提供数据安全共享存储管理、实时性能监测、故障报警等,具体说来应该具有以下的功能特性:

(1) 云服务器集群管理。可完成对云服务器、云终端、虚拟桌面、网络、教室、课表等管理。可以将学校的电脑教室、多媒体教室、备课室、教师办公电脑纳入平台统一管理。一个教室一朵云,云服务器分散部署在各个教室,每台云服务器都有独立的管理平台,需要对每一台服务器进行单独配置。多个单独管理平台,有独立的管理平台,也有集群的管理平台,每个管理平台的管理范围和作用不同,某些操作需要频繁切换各个管理平台。一套真正的集群模式管理平台,可完成所有的管理端操作。

(2) 双桌面模式。云教室桌面应该拥有2种以上模式,在教学机房使用教学桌面,在教室办公、多媒体教室等场景下使用个人桌面,实现教师移动办公和备课。账号管理登录的个人桌面,用户可以通过账号与密码在任意连接的终端设备上使用虚拟桌面,实现移动办公、教学的目的。无需要账号密码直接登录的教学桌面,桌面与终端设备或教室绑定,可为桌面设置多种还原模式,可批量修改计算机名等信息,方便管理。

(3) 完善的终端管理。云教室应该拥有非常完善的终端管理功能,除了以上列出的部分功能外,可让终端设备与桌椅一一对应,大大简化教学管理。一般桌面云对终端管理主要完成终端的远程开机,关机、重启动等任务。除此之外,终端还可以批量修改计算机名、IP地址信息，可设置客户端模式、可对终端排号等。

(4) 课表计划。课表应具备不同的课表自动切换系统,适用于不同课程的桌面环境,根据课表安排对应的启动或关闭[11]。

4 结语

云教室教学体验更快、作业空间更大、系统保障更安全、教学场景更丰富、环境低碳环保、运维效率高、外设兼容性多,可增加移动办公,校本资源空间高效应用。桌面云虚拟化技术的可靠性、低维护、高安全性、灵活应用特点,非常适用于高校文科类的实验机房。

References)

[1] 徐友谊.高校机房的管理与维护[J].池州师专学报,2006(5):20-21,41.

[2] 陈华予,陈曦,臧冠男.高校机房管理的现状与思考[J].吉林广播电视大学学报,2009(5):30-32，81.

[3] 刘夏.云桌面应用研究概述[J].计算机系统应用,2014(7):12-16.

[4] 周娟.云桌面技术在航运经贸类实验室管理中的优势[J].广州航海学院学报,2016(4):45-47,54.

[5] 匡钰.本科院校文科实验室建设现状及对策探析[J].岳阳职业技术学院学报,2011(1):33-36.

[6] 赵红,李著成.高校文科实验室建设探讨[J].实验室研究与探索,2011,30(3):169-171.

[7] 陈晓梅.高校文科实验室建设现状、问题及对策研究[J].高校实验室工作研究,2008(4):62-64,70.

[8] 王丽琼.经济管理实践教学示范中心建设与管理[J].实验科学与技术,2012,10(2):150-152,187.

[9] 李博.浅谈虚拟化桌面云在高校中的应用[J].数字技术与应用,2015(4):59-60.

[10] 谢振坛.云桌面实验室构建初探[J].电子商务,2015(9):61-62.

[11] 郑俊.虚拟化云桌面在高校计算机实验室中的应用[J].电脑知识与技术,2015(14):249-251.

Exploration on construction of cloud desktop of liberal arts experimental demonstration teaching center in colleges and universities

Sun Yuliang, Huang Manhong

(Economics & Management School, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206, China)

According to the practical requirements, this paper explores how to achieve virtual center server and storage space to the computer terminal, and the formation is more suitable for the college liberal arts experimental demonstration center’ safety and green cloud teaching environment, to improve the resource utilization, reduce energy consumption, improve the centralized management level, and realize the informatization of education development with the new target.

college liberal arts experimental teaching demonstration center; cloud desktop; virtualization

10.16791/j.cnki.sjg.2017.05.053

2016-11-01 修改日期：2017-01-16

孙玉良(1980—),男,安徽萧县,硕士,实验师,主要从事实验室建设与管理研究.

E-mail：29456791@qq.com

G482

B

1002-4956(2017)5-0212-03