高校计算机实验室基于保护卡的技术分析

杨公雷 吴晓凌 朱 华 吕克峰

（[1]武汉生物工程学院计算机与信息工程学院 湖北·武汉 430415；[2]粤海永顺泰（宁波）麦芽有限公司 浙江·宁波 315800）

高校计算机实验室特别是计算机专业实验作为培养学生动手能力的实践教学场所越发显得重要，同时为了适应满足教学需要，对实验室的硬件和软件要求越来越高。比方说作为游戏设计类的软件unity，仅这一个应用软件安装程序将近5GB的大小，加上其他支持运行环境的软件加操作系统加上屏幕演示及收发随堂作业的控制软件，体量非常庞大。如果依靠人工一台一台地安装，不仅仅效率低下，而且非常容易出错。所以选择一个适当的计算机技术会取得相对事半功倍的效果。当然针对实验室的管理有其他许多技术，比方说无盘站，现在比较流行的云端等。但是使用硬件保护卡做管理技术的仍占很大比例，笔者工作的学院就是这个情况。

使用硬件保护卡作为技术管理手段有着良好的基础，一是技术比较成熟，硬件保护卡技术使用时间早，至今差不多有近20年左右的时间，积累了大量的丰富的实践经验，而且使用方便，成本相对较低。再就有比较好的再利用优势。简单点讲，像笔者学院其中一个物联网实验室，硬件配置比较好，I 7处理器、8G内存，9700独立显卡，服务教学已三年余。即便到时候将来不作为教学使用，作为更新办公电脑适应，应该是非常满足日常办公应用的。所以说大部分高校都有会有相当数量的有独立主机的实验室。所以笔者以保护卡为例子做一下探讨。

1 保护卡及主板型号说明

笔者根据自己学院实际情况此处保护卡指具有实体的硬件保护卡，为噢易公司产品为例子。版本型号为 SW:V5.02.2980.JG4S（图1）。主板型号：MSI click bios 5（图2）。

图1：保护卡

图2：主板型号

2 应用场景

每个学期开学之初，根据教学任务为了满足实践教学和实验室维护需要，需要安装与教材同步的应用软件或对需要的实验室进行优化或升级病毒库。根据这个实际情况，现在已知条件是，需要安装的应用软件与计算机运行的操作系统环境兼容，并且可以正常安装运行，病毒库具备在线升级条件。但是一台安装完成时间需要五十分钟、实验室内计算机数量是120台、每台计算机操作系统正常、每台计算机均使用基于相同型号的保护卡、网络环境正常。要求两天内完成安装，并测试运行成功。

3 任务分析

根据应用场景，可以知道。一是单台安装需要时间长，需要五十分钟。这是在顺利情况下，如果安装过程中出现意外情况，可能需要时间更长。二是数量多，有120台需要安装。虽然你不用对操作系统等进行维护，但是120台计算机，数量相对比较多。三是时间短，要求两天内完成安装，并测试成功。通过这个场景我们还知道，机器操作系统正常，保护卡型号相同，网络环境正常。这些条件都给我们完成任务提供了有利保障。根据这些条件制定任务方案，基于保护卡功能通过网络传输使用增量拷贝完成任务，并自动修改计算机名和自动分配IP地址。

4 技术分析

根据上面制定的任务方案制定出来具体执行步骤，第一步即首先制作一台条件的母机以备用，以便完成后面的工作后即可作为发射端使用。第二步利用完成母机的时间间隙检查保护卡的运行状态。发现120台计算机内有24台，在登录界面提示初始化网络失败（图3）。该24台计算机无法实现差异拷贝同传，如果不把这24台无法同传问题解决，不但影响任务的全部完成，还会给后面的运维带来不便。但是我们可以肯定的是，实验室既然部署了该保护卡，即肯定支持差异拷贝即支持PXE模式启动。我们采用对直接的故障分析办法，与可以正常登录（图4）界面对比的办法发现。异常电脑除了有初始化网络失败字样提示外，在屏幕左下角还有Net mode区别（图5、图6）。

图3:初始化网络失败

图4:正常界面

图5：初始化网络失败局部

图6：正常界面局部

通过图5、图6两个局部图，可以清晰看到。一个 Net mode：NDIS，一个PXE。NDIS是初始化网络失败提示，PXE是正常界面显示。根据局部细节对比我们可以知道，虽然主板支持PXE网络模式，但是这个PXE网络模式是不是开启了呢？这个需要进主板BIOS检查设置。通俗一点讲好比一所计算机实验室支持同学完成实践练习，但是前提是需要首先打开该实验室的门才可以。同样的道理，虽然主板支持PXE模式，但是前提是需要首先打开该模式。通过进BIOS检查知道，的确LAN Option ROM为off状态，改修为on状态，保存退出重新启动后即恢复正常（图7）。

图7：LAN Option ROM

5 技术延展

上述情况属于仅属于同类应用场景的一个。包含很多种异常情况。讨论的保护卡版本为OSS V4、V5或老版本V1.1至1.28的版本。

（1）BIOS支持PXE模式，进入BIOS检测也确认开启了PXE模式，且开机加载能看到PXE引导界面（如图8）。

图8：PXE引导界面

但是保护卡系统选择界面仍然出现网络初始化失败提示，且界面左下角Netmode是NDIS模式，不是PXE模式（如图3）。

（2）BIOS支持PXE模式，且也开启了PXE模式，且开机加载能看到PXE引导界面。但是启动界面除了保护卡logo外，没有出现系统选择与其他异常信息呈蓝色背景显示（如图9）。

图9：蓝色背景界面

遇到以上两种异常情况，首先应该检查计算机启动时是否有PXE设置界面，即启动时屏幕左上角是否有按shift+F10的提示。若有，则按shift+F10进入，将boot order改为pnp/BEV(BBS)模式，才可以正常启动PXE模式。若没有按shift+F10提示，则可能需要在BIOS设置里修改boot order，但是这个情况比较少见。其次有的计算机BIOS设置里，PXE模式有两种设置。需要关掉一个非常规的PXE模式，如宏碁的计算机。需要把Launch PCGUARD OpROM禁用（关闭）还有再比如HP的计算机，要关闭BIOS设置里的快速引导（fast boot）选项（如图10）。

图10：HP关闭快速引导选项

OSS系统的CTRL+H或Insert模式设置不对(开机启动是按CTRL+H或insert，进入模式设置界面)，必须是legacy N，BIOS也必须是N。

（3）再就是进行了以上步骤的操作，但是仍然出现初始化网络失败，Net mode仍为NDIS模式。则尝试按Ctrl+Q进入OSS底层参数设置界面，进行PXE入口点绑定操作（如图11）。

图11：PXE入口地址绑定

PXE入口查看方法，启动计算机时按Ctrl+Y，进入OSS底层调试模式，在出现调试信息时，重复按任意键，会出现OSS底层调试Hardware Mode Select模式根据try load PXE.CE00 0C6C的提示信息，将0C6C转换为十进制，转换后的值为3190，填入图十四的输入数值处。然后依次保存退出设置，重新启动计算机观察看能否正常以 PXE模式启动。如果仍然不行，则可以仔细重复检查上面步骤，基本上可以排除80%的初始化网络失败的故障。

如果重复检查上面数次仍然如法排除故障，又为了在规定时间内完成任务，则可以把初始化网络失败的单独标记出来，采用保护卡自带的硬盘拷贝——完全拷贝技术来解决问题，当然也可以采用最直接的方法，单独安装。

以上即高校实验室学期开学之初经常遇到的一个实际应用场景，在实际当中可能还会遇到其他异常情况，具体情况应该具体分析才可以排除故障，完成任务。