陶明揚(yáng)

（南京財經(jīng)大學(xué)現(xiàn)代教育與技術(shù)中心，江蘇南京210046）

1.引言

一般來說計算機(jī)實(shí)驗室主要承擔(dān)著學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)、各種專業(yè)基礎(chǔ)課的上機(jī)實(shí)驗教學(xué)、各種計算機(jī)等級考試以及為學(xué)生課外上機(jī)學(xué)習(xí)及培訓(xùn)提供條件。為了避免重復(fù)購置設(shè)備、實(shí)驗室利用率不高以及為了節(jié)省資金的目的，學(xué)校會充分利用計算機(jī)實(shí)驗室，將計算機(jī)實(shí)驗安排得非常緊湊。這就會使機(jī)器設(shè)備故障頻發(fā)，計算機(jī)系統(tǒng)也容易遭受由學(xué)生通過訪問Internet和通過U盤帶入的病毒或者木馬程序的攻擊破壞，加上上課的學(xué)生眾多，不乏一些學(xué)生由于好奇而誤刪除系統(tǒng)文件、破壞系統(tǒng)注冊表以及修改CMOS導(dǎo)致計算機(jī)系統(tǒng)癱瘓無法正常使用。同時因為實(shí)驗課和各種計算機(jī)考試以及培訓(xùn)所需要的計算機(jī)環(huán)境不同，實(shí)驗室工作人員需要花費(fèi)大量時間升級軟件以及在不同考試環(huán)境間切換，重新分配IP和設(shè)置機(jī)器名等，操作起來比較繁瑣，效率不高。

計算機(jī)維護(hù)系統(tǒng)是現(xiàn)代高校計算機(jī)實(shí)驗室的重要組成部分，它能夠很好地保護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)不被病毒和人為故意破壞，能夠通過拷貝手段減少工作人員安裝和布置計算機(jī)系統(tǒng)的工作時間，減少工作量。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，計算機(jī)維護(hù)系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大。從早期的使用軟盤安裝的軟保護(hù)和拆硬盤對拷系統(tǒng)到現(xiàn)在的采用硬盤保護(hù)卡、無盤系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)克隆，這些技術(shù)的運(yùn)用極大地提高了計算機(jī)實(shí)驗室的工作效率。

2.各種管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)在高校計算機(jī)實(shí)驗室一般采用帶有網(wǎng)絡(luò)克隆功能的硬盤保護(hù)卡的有盤系統(tǒng)，保護(hù)卡可以有效地對硬盤數(shù)據(jù)進(jìn)行還原，防止病毒以及人為原因?qū)τ脖P數(shù)據(jù)的破壞。但是在使用過程中也會遇到一些問題：

（1）由于機(jī)器老化以及安裝的軟件越來越多特別是一些大型軟件，系統(tǒng)的啟動以及運(yùn)行會變慢。

（2）由于硬件變更，實(shí)驗室內(nèi)機(jī)器配置變得不統(tǒng)一，使得計算機(jī)操作系統(tǒng)的布置變得復(fù)雜。

（3）網(wǎng)絡(luò)克隆功能比較費(fèi)時間，操作起來費(fèi)人力，以120臺機(jī)器的實(shí)驗室來說，根據(jù)克隆的數(shù)據(jù)的多少大概需要30分鐘到1個小時左右的時間。

（4）更新軟件、系統(tǒng)補(bǔ)丁以及殺毒軟件更新起來比較麻煩。因為有保護(hù)卡的還原功能，使得只要更新了就必須重新保存或者整個實(shí)驗室重新克隆，所以這就導(dǎo)致很多實(shí)驗室基本上都是一個學(xué)期更新一次殺毒軟件和系統(tǒng)補(bǔ)丁等。

（5）實(shí)驗室經(jīng)常需要舉行各種考試，需要各種不同環(huán)境的考試系統(tǒng)，各種環(huán)境的切換工作量巨大，費(fèi)時費(fèi)力。

也有的高校實(shí)驗室采用無盤工作站的模式，無盤系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是上面提到的這些問題在無盤系統(tǒng)中可以很好地得到解決，降低了工作人員的管理和維護(hù)量，但是無盤系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器的依賴性及要求很高，運(yùn)行一些大型的對數(shù)據(jù)庫要求比較高的單機(jī)軟件時不如有盤系統(tǒng)。所以說如果能夠結(jié)合有盤和無盤兩種方式各自的優(yōu)點(diǎn)基本上能很好地解決實(shí)驗室的管理問題。

3.PNS系統(tǒng)的應(yīng)用

PNS（Pre-environment Network System）集中化電腦管理系統(tǒng)是一款集成了網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)、虛擬硬盤、設(shè)備驅(qū)動等多項技術(shù)集成的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中管理存儲、操作系統(tǒng)統(tǒng)一分發(fā)、統(tǒng)一升級、軟件統(tǒng)一安裝、遠(yuǎn)程控制的綜合性網(wǎng)絡(luò)管理軟件。采用的也是無盤管理技術(shù)，可以通過安裝一臺機(jī)器的操作系統(tǒng)，把操作系統(tǒng)上傳到服務(wù)器后，其余所有機(jī)器可以通過服務(wù)器上的鏡像共享啟動，但同時具有智能內(nèi)存管理、智能網(wǎng)絡(luò)硬盤管理以及多網(wǎng)卡負(fù)載平衡這些傳統(tǒng)無盤系統(tǒng)所不具有的新功能。安裝PNS系統(tǒng)首先要確認(rèn)硬件環(huán)境：確認(rèn)客戶機(jī)的網(wǎng)卡支持PXE啟動；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境應(yīng)滿足百兆到桌面，千兆連服務(wù)器；服務(wù)器選擇專業(yè)的服務(wù)器，網(wǎng)卡必須是千兆網(wǎng)卡，最好用兩塊千兆網(wǎng)卡做負(fù)載平衡，可以有效地提高PNS系統(tǒng)的效能。

3.1 PNS的安裝

系統(tǒng)的安裝流程圖如圖1：

圖1 安裝流程圖

服務(wù)器端的安裝：運(yùn)行管理端安裝程序，根據(jù)提示采用默認(rèn)配置直至完成安裝。管理端安裝完畢后啟動PNS系統(tǒng)配置向?qū)渲霉芾矶耍海?）DHCP服務(wù)，選擇安裝一個新的DHCP服務(wù)，然后在界面相應(yīng)的位置填寫：子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、首選DNS服務(wù)器、IP地址的起始范圍。同時選擇兩塊千兆網(wǎng)卡供PNS使用，用來實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡；（2）設(shè)置客戶端的啟動方式，這里可以設(shè)置默認(rèn)緩存文件目錄，最好設(shè)置不和系統(tǒng)分區(qū)在一起；菜單顯示設(shè)置，獲取DHCP后的顯示菜單；客戶端名稱設(shè)置，這里是用來設(shè)置客戶端機(jī)器的機(jī)器名以及IP地址；隱藏驅(qū)動器設(shè)置，主要用來隱藏客戶機(jī)的本地系統(tǒng)盤。配置完畢后打開管理端的鏡像管理頁面創(chuàng)建一個空白的鏡像文件，根據(jù)需要填寫鏡像文件名稱，不同的鏡像文件取一些有意義能區(qū)分各自的名字，鏡像大小可以根據(jù)實(shí)際操作系統(tǒng)以及安裝軟件的多少來決定。

制作種子機(jī)以及創(chuàng)建鏡像：選擇任意一臺客戶機(jī)作為種子機(jī)，正常安裝操作系統(tǒng)，更新必要的驅(qū)動補(bǔ)丁以及安裝PNS客戶端程序，接著進(jìn)入BIOS設(shè)置第一啟動為網(wǎng)絡(luò)啟動。啟動制作好的種子機(jī)連上管理端，在客戶端信息里看到種子機(jī)后雙擊進(jìn)去設(shè)置，選擇需要啟動的鏡像名稱，啟動模式選擇為鏡像制作。這樣當(dāng)種子機(jī)進(jìn)入操作系統(tǒng)后就可以通過PNS客戶端程序上傳系統(tǒng)到創(chuàng)建的空白鏡像中。

至此PNS系統(tǒng)就初步安裝完畢了，其它客戶機(jī)進(jìn)入BIOS里設(shè)置第一啟動為網(wǎng)絡(luò)啟動，第二啟動設(shè)置為硬盤啟動。

3.2 PNS的日常管理和使用

第一次使用PNS系統(tǒng)的時候需要在管理端對客戶端信息進(jìn)行設(shè)置，使用配置向?qū)гO(shè)置好所有客戶機(jī)的默認(rèn)機(jī)器名和IP地址，選擇需要啟動的鏡像名稱，啟動模式選擇為網(wǎng)絡(luò)啟動，并在還原操作系統(tǒng)前打上勾，這樣能夠保證每次客戶端機(jī)器重新啟動后還原為鏡像初始系統(tǒng)。在一些上機(jī)考試需要防作弊的時候可以屏蔽USB端口、禁止修改IP和DNS，只需要在相應(yīng)的選項前打勾就可以。同時使用PNS系統(tǒng)的OS分發(fā)功能將系統(tǒng)鏡像分發(fā)到客戶機(jī)的本地硬盤中。

平時使用時，如果需要更新軟件、打補(bǔ)丁、升級殺毒軟件等只需要在管理端里挑選任意一臺客戶機(jī)信息，把這臺客戶端屬性里還原操作系統(tǒng)前的勾取消掉，然后啟動這個客戶機(jī)更新程序，更新完畢后關(guān)閉客戶機(jī)。接下來進(jìn)入鏡像管理里的快照管理，選擇剛剛更新的客戶機(jī)生成快照，非常便捷。采用同樣的方法可以生成不同需求的快照，也可以通過還原快照功能恢復(fù)到之前生成的任意一個快照。當(dāng)需要從本地硬盤啟動時，把客戶端屬性里的啟動模式改成本地啟動，或者遇到網(wǎng)絡(luò)或者服務(wù)器故障的時候客戶機(jī)自動從本地硬盤啟動。

4.實(shí)際運(yùn)用中的對比和總結(jié)

以南京財經(jīng)大學(xué)的60臺機(jī)器的老實(shí)驗室和120臺電腦的新實(shí)驗室為例，實(shí)驗室環(huán)境為：

服務(wù)器：DELL Power Edge T410，安裝Microsoft Server 2003 SP2 32位操作系統(tǒng)，4G內(nèi)存，雙千兆網(wǎng)卡。

交換機(jī)：H3C S5000交換機(jī)。

客戶機(jī)：主板自帶網(wǎng)卡支持PXE網(wǎng)絡(luò)啟動，需要安裝Microsoft Windows XP Professional SP3操作系統(tǒng)，

網(wǎng)線：采用超5類線。

使用PNS系統(tǒng)之前兩個實(shí)驗室使用的都是三茗硬盤保護(hù)卡，老實(shí)驗室的60臺機(jī)器是2002年購買的，機(jī)器老化嚴(yán)重，硬盤的讀寫速度下降，系統(tǒng)啟動和運(yùn)行速度比較慢，有的機(jī)器因為硬件故障更換了不同的主板等導(dǎo)致配置不一樣無法通過網(wǎng)絡(luò)克隆一次完成，每次這些配置不同的機(jī)器都要個別處理，基本上每次維護(hù)這個實(shí)驗室都要花費(fèi)一天時間甚至更多。安裝了PNS系統(tǒng)后只需要針對不同配置的電腦創(chuàng)建不同的鏡像，以后維護(hù)的時候只需要幾分鐘就可以完成軟件更新工作。同時因為PNS系統(tǒng)采用的是無盤管理技術(shù)，運(yùn)行系統(tǒng)不需要從硬盤讀取數(shù)據(jù)，老機(jī)器的運(yùn)行速度有了很大的提高。新實(shí)驗室使用的120臺電腦在安裝操作系統(tǒng)、教學(xué)軟件以及其它一些必備的軟件后整體克隆一次大概需要40到60分鐘左右。如果遇到省級算機(jī)考試和全國計算機(jī)考試的時候就需要整體克隆來更換考試環(huán)境，考試結(jié)束后還需要再次整體克隆一次恢復(fù)到平時上課的系統(tǒng)環(huán)境，需要花費(fèi)不少時間。通過PNS系統(tǒng)，準(zhǔn)備好考試系統(tǒng)鏡像，其它客戶機(jī)就可以直接運(yùn)行系統(tǒng)，考試結(jié)束后只需要切換到平時教學(xué)的鏡像就可以了，大大縮短了維護(hù)時間，提高了工作效率。

5.結(jié)束語

各種管理系統(tǒng)有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，PNS系統(tǒng)也一樣。上述實(shí)驗室中120臺電腦如果同時通過PNS系統(tǒng)啟動的時候，由于要從服務(wù)器上下載大量數(shù)據(jù)，啟動速度會變得稍微慢一點(diǎn)，對網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的要求還是比較高。但是總體來說PNS系統(tǒng)安裝簡單，維護(hù)起來比較輕松，能夠有效減少計算機(jī)實(shí)驗室工作人員的工作量，輕松地管理和維護(hù)計算機(jī)實(shí)驗室，非常適合用于計算機(jī)實(shí)驗室。但不可能只是通過一個軟件一套系統(tǒng)就能完全保證實(shí)驗室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)驗室管理員的日常維護(hù)也是必不可少的。

[1] 王亞琴，梁方.高校計算機(jī)公共機(jī)房的管理與維護(hù)[J].電腦知識與技術(shù)，2005，(17)：39-40.

[2] 張皓，李明珠.基于PXE工作原理下的實(shí)驗室無盤系統(tǒng)分析[J].吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報，2008，(6)：70-72.