云桌面系统协助中职学校教学工作实施

郑敏跃

【中图分类号】TP311.52 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）06-0100-02

一、背景和意义

（一）信息化校园发展的需要

《浙江省教育信息化“十三五”发展规划》中指出：信息技术对教育改革和发展具有革命性影响。以信息技术推进教育公平和创新，构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，是全面实现教育现代化的重要内容。

随着计算机技术、互联网、多媒体进入学校，老师的教学方式发生了改变：使用多媒体投影仪展示教学内容，信息表达更加快捷方便；老师通过计算机软件，能模拟出更准确图形；网络中出现很多教学资源、在线课程。

（二）传统PC市场面临挑战，云桌面技术快速发展

传统PC存在硬件更新换代较快、系统软件的兼容等问题，IT运维人员的压力繁重，“云桌面”系统是云计算的一种应用，它把计算机网络进行简化，把计算、存储功能集中到服务器端进行统一资源分配，而客户端只是具有输入输出功能的简单终端，利用服务器虚拟化技术，在服务器端部署大量的虚拟机，而用户则可以在终端进行查看。这种部署方式下可以最大化的压榨设备的运行能力，为企业实现最大利用率。

（三）使用云桌面系统有较大的现实意义

使用云桌面系统的总体成本将低于传统PC机的成本，这包括部署时间的成本、维护成本、以及人工成本等，有利于提高资金使用率，它是一种共享经济，例如某企业100人中最高只有30人同时在使用电脑，则只需要配置40人性能的云桌面系统，供大家交替使用。

二、方案的实施过程

（一）前期调研

云计算技术是比较热门的技术，参与开发的厂商也很多，但是市面上各个厂家产品繁多，很多厂家在学生机房这个简单环境中使用云桌面技術，但是在整个校园各个教室、办公室使用的还很少，存在很多未知性，所以需要全面评估云桌面技术在学校教学环境中使用的可能风险。

1.“云桌面”系统的选择

目前世界上比较成熟的桌面虚拟化技术有四大类：1.VMWare的EXSI软件，有良好的稳定性，但是授权费用较高，配置管理复杂；2.思捷的XEN，运行于底层有较好的性能，但是软件版权集中参与者少；3.微软的Hyper-V与自身的Windows产品兼容性最好，但是可扩展性较弱；4.基于开源Linux的KVM技术，兼容性较高。可以说每款产品都有自身的优点和缺点。在传输带宽方面，Linux版的要求最低，同时图像展示体验最佳，双向音视频传输支持度较高，且安全性也不错，所以也是比较适合推行的一种技术。

2.“云桌面”系统供应商的比较

国内很多厂商都有提供云桌面系统，著名的有华为、中兴、H3C、锐捷、噢易云、深信服等非常多的厂家，基本上国内厂家的桌面云都是基于开源Linux的KVM技术，且各自都有一些特点。华为、H3C等基于企业用户市场；锐捷、噢易云等面对教育行业有所特长，也有相关的云课堂产品，相关产品较丰富；深信服等安全厂家主打云桌面的安全性。有些可以在旧机器上安装客户端实现登录，节约投入，有些同时具有共享桌面和个性桌面模式，各个厂家的云桌面技术在图像处理方面都有所欠缺，但是总的来说会有一些跟传统PC电脑不一样的体验。

（二）前期准备

1.对教室网络结构的梳理和升级

在确定项目实施的方向后，对全校网络环境等软硬件设施设备进行了调查梳理，对全部教室的信息接入点进行了维修，保证每个教室能接入信息网络。同时对教学楼接入交换机进行升级，将百兆交换机更换为千兆交换机，满足云桌面系统数据传输的要求。

2.限制网络，使用账号登录上网

教室电脑接入互联网，设置成需要验证账号密码访问，限制学生的随意使用。虽然“域用户”技术可以实现老师使用账号多地登陆，但是这个技术无法解决现有的一些问题：校园内病毒肆虐，软件出错，旧电脑机器的性能不足，故障频发，影响教学，维修人员工作繁重。

3.选择瘦终端作为教室电脑终端

在选择云桌面的终端时，挑选精简的ARM结构终端，为避免日后出现因零件松动接触不良等原因造成的故障。在ARM结构终端上，零部件全部采用焊接连接，没有像传统X86电脑那样接硬盘、接内存，所以不会因为接触不良造成系统无法正常启动。虽然ARM结构处理器的性能会低于X86处理器，但用作信号输入输出的中转设备还是可以的，例如智能手机就是ARM结构。

（三）安装实施

云桌面系统不同于传统电脑的地方在于它所有的操作系统都是运行在服务器上，客户终端只负责显示输出、输入，服务器提供强大的性能和数据可靠性保证，同时具备的还原功能可以帮助终端用户快速排除计算机病毒的干扰。

1.“云桌面”的架构设计

部署“云桌面”系统的第一要求是所有终端设备都能和服务器网络相通，并且节点网速不低于100M，主干网速不低于1000M，网络用于传输显示的画面。由于各个教室、机房在校园中较分散，为了便于管理，整个网络采用树状结构。同时服务器采用双机热备，共同承担全校压力，提高可靠性。

（1）服务器热备

主备服务器之间搭建HA（高可用性）心跳网络，时刻相互监测，当其中一台服务器宕机时，另一台能马上发现并接管它的业务，为用户提供服务。两台服务器的硬盘数据做镜像阵列，通过万兆光纤对接，当其中主服务器上的操作系统修改时，通过万兆线路同步到备用服务器，使两边数据一致。两台服务器提供了80个操作系统桌面的运算能力，而平时在线桌面保持在40%左右，可以以较好的性能维持全部教室的电脑交替使用。

从成本上讲，可以起到很好的共享作用。例如300人的公司如果每人配一台5000元的电脑，需要花费150万，而平时这300人中，有些在出差，有些做其他事情，最多时也只有100人在同时使用电脑，闲置的电脑大于在使用的电脑。而如果使用云桌面系统，300人每人只需要配备一个终端盒子、显示器，再配备能满足120人的运行性能的云桌面服务器，整体费用约75万，这是原来300台独立电脑费用的一半，而且电费、维护费更省。

（2）通信线路聚合

通信网络采用树形网络结构，核心交换机是整个网络的转发节点，大量的数据通过核心交换机汇总到云服务器，此时跟云服务器的线路需要提升网速，在交换机上配置端口聚合，将服务器的两条千兆线路聚合成一条两千兆的聚合线路，以增加服务器出口带宽。服务器之间的存储也通过线路聚合，将四条万兆线路聚合，保证存储的快速传输。

2.“云桌面”的软件结构

管理员在统一管理界面可以管理系统镜像、用户账号、地址分配、系统分配等。

（1）个性模式

个性模式下用户可以对操作系统进行更改，这种模式符合人们的使用习惯。但是，在个性模式下，云桌面系统需要保存用户的更改，每个系统单独存储，这样系统存储硬盘空间就不够了，两台服务器只能满足50人的使用，而我们教室70个，老师300人，无法很好的分配这些账号，所以在大面积使用中无法使用个性模式。

（2）共享模式

共享模式下同一个组的用户使用同一个镜像系统，这样镜像系统只占一份空间，此时云桌面系统的使用瓶颈落在了数据存储硬盘上，2台存储服务器可以给300多个用户每人分配40G的存储空间。共享模式下用户关机后系统就会还原，所以无法安装软件，不过这种模式也可以极大的防范系统安全问题。系统发生故障，中病毒等问题，都可以通过关机还原系统得到解决。

3.解决方案

考虑到全校三百多个老师都要交替使用教室的云桌面电脑，所以最后选择共享模式，这样就可以创建几百个账号。

在共享模式下，用户无法自己安装软件，所以由管理员提前将用到的软件安装到云桌面系统里，同时，考虑到不同教研组的需要，分配了多个不同软件的云桌面系统，用户在登录时可以选择适合自己的版本登录。

用户如果要安装软件，有两种方案：1.如果是大家都能用的公共软件，由系统管理员安装到云桌面系统里；2.使用面很低的软件由用户自己使用时安装，使用后不关闭电脑，可以继续使用。

4.使用培训

“云桌面”技术给教学带来便利离不开教师、学生的熟练使用。所以，对教师的培训显得尤为重要。首先要解决普及“云桌面”的工作原理，让“云桌面”技术能深入人心；其次解决用户操作习惯上的不同，让正确的操作方式普及；最后要解决用户工作中的问题，使用云计算技术能提供更多可靠的使用环境。

5.总结对比

通过一段时间的使用，我们将云桌面和以往管理技术进行对比，总结出各自的特点。目前很多学校在多媒体教室使用的电脑有普通PC电脑、笔记本电脑，在资源传输、管理方面使用了FTP、域用户、第三方云存储等方式。以下对他们进行比较：

三、云桌面在教学工作中应用的效果

（一）提高教学准备效率

过去教室电脑没有网络，老师需要在办公室里准备上课资料，通过U盘拷贝到教室电脑，然而教室电脑病毒肆虐，教学资料经常无法正常打开。使用云桌面系统后，老师在办公室就可以准备资料并查看效果。

例如：張老师要上软件课，在办公室的时候，张老师登录他的云桌面系统，把上课用的资料提前放到云桌面系统里，提前安装好仿真软件并调试完毕。上课时来到A班，登录教室里的云桌面系统，就可以看到刚才上传的课件资料，打开仿真软件。上课过程中，对资料做了修改补充，下节课到B班登录打开可以看到同样的文件，不需要再重新拷贝、重新安装。

不同于以往的FTP、文件共享、域用户管理，云桌面是把整个操作系统跟着老师的账号走，统一了使用环境，减少了干扰因素。

（二）利于学生过程性作业保存

中职学校有些课程需要在计算机专业软件上操作，一些大项目在一两节课里无法完工，而且有些操作过程是在软件中的，无法保存，而电脑关机后就会还原系统。使用“云桌面”后，学生对软件的操作都可以保存在自己账号的云桌面里，其他班上课不会相互影响。

例如：计算机专业有服务器操作系统配置课，使用云桌面后，每个学生有自己的空间保存虚拟机，下一次上课可以接着做。其他班级的学生过来上课可以在自己的基础上完成作业。

（三）提高管理人员的维护效率

传统PC机不仅在硬件方面容易出现故障，而且大量的软件问题也同样让人头疼。“云桌面”技术将主机集中在服务器上，用户端是极简结构的终端盒子，基本上不需要维护修理，出现问题时关闭系统重新打开就能还原，而服务器的冗余结构保证了性能的稳定，更新软件也只需要更新服务器上的母版镜像就可以了，极大的简化了维护人员的工作程序，提高了效率和可靠性。