基于VOI云桌面的语音实验室的设计与应用

黄戌珺

（中南财经政法大学外国语学院 湖北省武汉市 430073）

目前，云计算的发展深入各行各业，云桌面技术作为其中一种应用发展越来越成熟，许多企业和高校均已搭建起云桌面技术的平台[1]。我校目前有多间语音实验室，由于传统的语音实验室管理与运行方式已无法满足现有的实验教学需求，因此必须使用先进的技术对实验室进行管理和维护。

1 云桌面及其主流架构分析

云桌面技术具有集中管理、信息安全可靠、部署效率高、维护方便等特点，相关研究表明，云桌面技术在实验室教学与管理中产生了积极影响[2-3]。目前，比较主流的云桌面技术主要有VDI、VOI、IDV、RDS，这四种技术的特性比较如表1 所示。

VDI 完全依赖网络，支持移动教学办公，客户端不运行软件，不存储数据，适用于简单的移动教学办公或对数据安全有较高要求的环境；IDV 适用于硬件配置较为统一，网络较差的情景；VOI 适用于需充分利用旧PC，对计算机性能要求比较高的情景，对网络有一定要求，不支持移动设备；RDS 只可在windows 操作系统下使用，适用于无软件兼容，无3D 高清等要求的简单办公教学环境。四种云桌面技术各有优缺点，为保障实验室在断网状态下不影响教学，同时合理利用原有主机资源，我们使用VOI 云桌面技术对语音实验室进行设计与应用。

2 基于VOI 云桌面的语音实验室的设计

VOI 技术的工作原理是：在正常连接服务器状态下，云终端本身带有缓存功能，从服务器下载的系统镜像可以存放在本地硬盘上，之后启动终端时直接从本地运行系统，无需再次下载。具体架构图如图1 所示。

2.1 功能需求分析

语音实验室软件多样复杂，硬件逐渐高端化，数据存储与管理难度日趋增加，原有的管理技术与人员已经不能满足整体部署需求，基于VOI 云桌面的语音实验室应满足以下功能：

2.1.1 集中管理

原管理方式以教室为单位，教室之间没有联系，现需以服务器集中管理的方式，只访问云桌面管理平台，即可查看不同校区，不同楼栋，不同楼层的所有终端运行情况。管理员可对用户进行增删改查操作；可远程一键开启或关闭终端；设置各终端引用的镜像、设备名、IP 地址、屏幕分辨率；设置系统的重启还原模式；更新或批量部署镜像等操作。

2.1.2 有良好的兼容性对现有及未来的终端与服务器软硬件资源有良好的兼容性，以减少不必要的资源浪费，增强整体资源的可扩展性。

2.1.3 多场景多模式应用

语音实验室除了承担正常的实验教学任务外，还承担全校大学英语的自主学习，因此每个学生云终端至少包含两个桌面，以配合师生完成不同的教学任务。除此之外，为保证实验室数据安全，实验室其他设备管理系统、实验室日常办公均需接入云桌面。

2.1.4 支持音视频同步传输

语音实验室对外语视频的音视频同步问题要求较其他专业高很多，为保证画面和声音在传输过程中保持同步，在进行语音教学时，视频和音频使用单独的网络通道，云桌面需兼容云终端三网卡正常功能使用，以保证正常语音教学。

表1：四种常用云桌面特性对比

图1：VOI 技术的基础架构

图2：基于VOI 的实验室拓扑图

2.2 基于VOI的实验室整体架构设计

语音实验室开展VOI 云桌面技术建设的目的是将原本分散的实验室终端设备集中管理，把各实验室使用的操作系统及应用存储在服务器上，既增强数据的安全性又便于管理。在原有实验室基础设备及其他软硬件条件的基础上，根据VOI 云桌面的技术特性及实验室实际投入资本情况，我们从网络、终端选择、服务器配置选择三个方面，对语音实验室整体架构进行设计，图2 是基于VOI的语音实验室拓扑图。

2.2.1 网络改造

VOI 架构的云桌面对网络的要求较VDI 架构的云桌面低，因为云终端系统运行在本地硬盘上，但在制作终端镜像时，终端运行的操作系统是从服务器端读取的，此外，批量部署终端时，也是从服务器端读取镜像数据，网络的速度直接影响了制作镜像和批量下载的速度。因此从管理角度来看，VOI 技术依赖网络。语音实验室原网络设置为：机房核心交换机到各实验室接入层交换机使用五类线，接入层交换机使用百兆交换机及集线器，为满足云桌面部署基本要求，提高部署效率，同时也为以后的信息化教学提供网络保障，需对分布在四个不同楼层的20 多间实验室进行网络改造，汇聚层交换机到各实验室接入层交换机使用光纤，接入层交换机改造为千兆交换机，实现到桌面千兆的网速。

2.2.2 云终端选择

语音实验室设备分批采购，性能高低不一，在用的机型数量有8 种。由于预算有限，为充分利用本地计算机的资源，节约成本，我们选择不采购新的云终端设备，使用原有的计算机作为VOI 的云终端，在现有的机型中，选择性能较好的7 种机型部署云桌面，经实际需求分析与统计，按照600 个点进行VOI 部署，分别应用在两个校区。

2.2.3 服务器配置选择

VOI 架构对服务器硬件性能要求较VDI 低，只在初次部署时占用较多服务器资源，其主要依赖网络及终端资源，因此低性能的服务器就可以完成云桌面部署，然而性能低的服务器会影响制作镜像和下发镜像的效率。为提高实验室管理效率，同时考虑到最大程度地发挥服务器的使用效率，我们选用高性能的服务器，该服务器同时作为VOI 云桌面、实验室网站、网络速递的服务器，在VOI部署初期，选择关闭其他可暂停的系统，使VOI 云桌面充分利用服务器资源，最大效率地完成部署。

3 基于VOI云桌面的语音实验室的应用

3.1 云桌面部署流程

云桌面的部署重点在于服务器和云终端，以下是部署的具体流程：

3.1.1 服务器安装

在已有的服务器上划分虚拟机，安装服务器端操作系统，安装云桌面业务相关的系统，

3.1.2 开启DHCP 服务

在核心交换机上设置云终端网段到服务器的地址指向。

3.1.3 终端设置PXE 启动

拆除原硬件保护卡，将云终端PC 机全部设置为网卡启动模式。

3.1.4 配置服务器端属性

在任一局域网内浏览器中打开云桌面管理平台，对其网络策略，磁盘分区，显示策略等进行基础配置。

3.1.5 制作纯净版系统根镜像

服务器端新建根镜像名称，设置此电脑启动模式为硬盘启动，镜像模式为不缓存，选择任一支持操作系统的主机，安装操作系统，通过云桌面管理平台上传到服务器中。制作Windows7_x86、Windows7_x64、Windows10_x86、Windows10_x64 四个根镜像。

3.1.6 制作不同机型的镜像

根据云终端分布情况对网络分组管理，在基础镜像节点上创建改组镜像，选一台主机作为样机，安装驱动、通用软件及专用软件。

3.1.7 批量部署

选择批量部署引用的镜像，即可将该镜像下载到本地硬盘，网络离线也可正常使用该操作系统。第一次部署时，服务器需识别主机的MAC 地址，识别之后，可更改云终端的名称和IP 号，否则为系统默认编号。

3.2 部署中存在的问题及解决办法

基于VOI 的语音实验室部署高效，管理方便，满足了目前实验室软硬件条件复杂，系统需求多样，数据安全要求高的需求，但是在实际部署过程中，也遇到了一些需要解决的实际问题。

3.2.1 镜像模式选择问题

制作虚拟镜像时，可以选择两种部署方式，单镜像模式与节点镜像模式。所谓单镜像模式，是指只要操作系统上安装的软件需求不同，就需要单独制作镜像，该镜像含完整的操作系统。所谓节点镜像模式，是指同一根操作系统下，不同硬件驱动或软件需求不同时，可制作并列节点，而基于同一根节点制作的镜像，只保存其差别与上一节点的信息。在实际部署中，对于软硬件条件多样的教学环境，单镜像会比节点镜像占用较多服务器存储空间。除此之外，节点镜像模式将各实验室的镜像引用关系清晰明了地展现出来，便于管理与维护。因此采用节点镜像模式。

3.2.2 系统启动慢

终端VOI 云桌面技术部署初期，部分性能较低的终端开机速度较改造前慢，从成功读取到服务器地址开始计算，到进入windows界面正常操作状态，经5 次开机测试，平均消耗时间为2 分23 秒。经过分析，原因有以下几点：

（1）为制作节点镜像时，先安装好所有机型的驱动，再按教室功能安装软件，对于性能较低的主机来说，加载过多的不必要驱动会影响开机速度。

（2）部分软件在安装过程中会默认为开机自启动，也会影响开机速度；对应的解决办法。

（3）制作节点镜像时，为每种类型主机单独安装驱动。

（4）关闭非必要开机自启的软件。经5 次开机测试，平均消耗时间为1 分零5 秒。

3.2.3 机械硬盘读写速度慢

部分对计算机读写性能要求较高的语音实验室，如计算机辅助翻译实验室，部署前使用机械硬盘，但由于机械硬盘读写速度几乎只达固态硬盘五分之一，限制了计算机性能的发挥，整体教学使用效果不佳。解决办法：因云桌面技术对I/O 损耗较大，在预算限制范围内，对主机读写性能要求较高的实验室替换成固态硬盘，以保证教学系统的流畅运行。

4 结语

利用VOI 云桌面部署的语音实验室实现了终端的集中管理，管理员可随时操作分散在不同区域的主机，极大地提高了管理效率，系统镜像的集中管理与终端缓存模式为教学提供双重安全保障。实际部署表明VOI 云桌面具有良好的软硬件兼容性，可满足语音实验室的功能需求，提高了实验室的管理水平。