樊昌秀

(武漢工業(yè)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心，湖北 武漢 430023)

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)多媒體技術(shù)不斷取代傳統(tǒng)媒體.各高校先后建立了多媒體教室，它們在教學(xué)中的地位越來越重要，其運(yùn)行正常與否直接關(guān)系著教學(xué)工作是否能順利開展.多媒體教室的有效管理已經(jīng)成為高校面臨的一大難題.

1 傳統(tǒng)多媒體教室常見問題

1.1 分布廣，管理人員少

多媒體教室數(shù)量多，且分布在校園中的多個教學(xué)樓，出現(xiàn)問題的時間相對集中，但管理人員一般較少，很難快速反應(yīng)、解決問題.

1.2 硬件配置不統(tǒng)一

不同時期采購的計算機(jī)硬件配置不一，即使采購初始是一模一樣，在使用一段時間后也會更換配件，最后計算機(jī)也不會完全相同.

1.3 軟件安裝與更新難

因課程教學(xué)需要和教師個人需求的不同，每個多媒體教室計算機(jī)系統(tǒng)中都需要安裝各式各樣的軟件程序，甚至同一個軟件程序的不同版本.程序之間極易沖突，難以滿足教學(xué)所需.

1.4 操作系統(tǒng)維護(hù)工作繁瑣，災(zāi)難恢復(fù)時間長

多媒體教室計算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝、補(bǔ)丁更新工作繁瑣.多媒體教室越多，問題越嚴(yán)重.加上使用者眾多，水平參差不齊，有時錯誤操作導(dǎo)致系統(tǒng)出錯崩潰，重新恢復(fù)系統(tǒng)耗時長，影響教學(xué).

1.5 病毒難以防護(hù)

網(wǎng)絡(luò)與移動存儲設(shè)備的廣泛使用，造成病毒的迅速傳播，防不勝防.盡管有各種殺毒軟件，但其更新通常滯后于病毒，難以保障系統(tǒng)安全.

桌面虛擬化技術(shù)運(yùn)用到多媒體教室管理中來，將在相當(dāng)大的程度上解決這些問題.

2 桌面虛擬化

2.1 桌面虛擬化的概念

桌面虛擬化(Desktop Virtualization)是一種基于服務(wù)器的計算模型，借用傳統(tǒng)的瘦客戶端的模型，讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優(yōu)點:將所有桌面虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行托管并統(tǒng)一管理;同時用戶可以通過瘦客戶端或類似設(shè)備在局域網(wǎng)或者遠(yuǎn)程訪問獲得與傳統(tǒng)計算機(jī)一致的用戶體驗.將來我們可以通過任何設(shè)備，在任何地點、任何時間訪問在網(wǎng)絡(luò)上的屬于我們個人的桌面系統(tǒng).

2.2 桌面虛擬化的特點

第一代桌面虛擬化技術(shù)將遠(yuǎn)程操作和虛擬技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)操作環(huán)境與實際運(yùn)行環(huán)境拆分，在靈活使用的同時實現(xiàn)集中控制.第二代桌面虛擬化技術(shù)實現(xiàn)桌面系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境與安裝環(huán)境的物理拆分，兩者不必在同一位置;通過應(yīng)用虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)應(yīng)用程序與桌面系統(tǒng)進(jìn)行拆分，應(yīng)用不是安裝在桌面系統(tǒng)，而是動態(tài)組裝到桌面上;將應(yīng)用程序、桌面系統(tǒng)與配置文件進(jìn)行拆分，使用戶訪問相同桌面鏡像時，仍能保有個性化的配置和數(shù)據(jù).

3 多媒體教室的桌面虛擬化架構(gòu)

考慮多媒體教室管理的難點，結(jié)合桌面虛擬化技術(shù)特點，多媒體教室的桌面虛擬化架構(gòu)如下圖所示.

圖1 多媒體教室的桌面虛擬化架構(gòu)

3.1 終端訪問層

為合理利用資源，已有的多媒體教室計算機(jī)可作為虛擬桌面終端繼續(xù)使用.在簡易多媒體教室(只安裝有投影儀和話筒)中則安裝瘦客戶機(jī)，減小終端維護(hù)難度.

遠(yuǎn)程訪問終端包括教師個人的計算機(jī)、手機(jī)以及平板電腦等.

3.2 接入管理層

接入網(wǎng)關(guān)，保障終端設(shè)備訪問安全性，控制接入流量大小.其解決方案包括:Cisco ASA，Citrix Access Gateway，Microsoft Intelligenyt Access Gateway以及Juniper SSL VPN.

連接管理器和AD(Active Directory)集成，根據(jù)策略判斷應(yīng)該連接到哪個虛擬桌面資源;動態(tài)了解服務(wù)器資源的負(fù)載情況，保證將用戶連接到負(fù)載最輕的服務(wù)器;有服務(wù)器出現(xiàn)故障時，將用戶引導(dǎo)到正常工作的服務(wù)器.終端設(shè)備不用關(guān)心連接到哪個后臺的虛擬機(jī)池中的虛擬機(jī)實例，只需記住統(tǒng)一的連接入口.

AD域控制器安裝活動目錄，建立域控制器，將所有服務(wù)器和終端加入這個域中.

3.3 桌面虛擬層

虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)(VDI，Virtual Desktop Infrastructure)，包括物理服務(wù)器架構(gòu)和虛擬化軟件系統(tǒng).在物理服務(wù)器上安裝虛擬化軟件系統(tǒng)，通過虛擬化軟件模擬出操作系統(tǒng)運(yùn)行所需要的硬件資源(CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡、存儲等)，再虛擬出多個虛擬桌面組成虛擬桌面池，為終端用戶提供獨立的桌面操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序環(huán)境.終端用戶通過遠(yuǎn)程協(xié)議(RDP、ICA、PCoIP)訪問桌面，鼠標(biāo)移動、點擊及鍵盤操作都通過數(shù)據(jù)的形式傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器在后臺執(zhí)行相關(guān)操作.

軟件管理中心將所有數(shù)據(jù)存儲和管理統(tǒng)一到數(shù)據(jù)中心，簡化了監(jiān)控、管理、報告和遠(yuǎn)程訪問等一系列操作，提高了管理效率;通過模板快速創(chuàng)建虛擬機(jī)或根據(jù)策略自動生成虛擬桌面池，可快速新增多媒體教室;借助后臺的共享存儲實現(xiàn)故障切換、在線遷移和動態(tài)資源調(diào)配，保障教學(xué)的連續(xù)性;實現(xiàn)對所有虛擬桌面的系統(tǒng)級別和文件級別的備份恢復(fù)，快速處理故障，恢復(fù)教學(xué).

3.4 數(shù)據(jù)存儲層

用戶配置文件(User Settings)服務(wù)器，為每個用戶提供一個獨立的、安全的網(wǎng)絡(luò)存儲目錄，用于保存用戶的個性化資料(教學(xué)文檔、個人配置等).當(dāng)用戶連接到一個桌面虛擬機(jī)時，VDI系統(tǒng)會自動將用戶所屬的網(wǎng)絡(luò)目錄與桌面虛擬機(jī)實例中的文檔目錄進(jìn)行對接，并將其個性化信息應(yīng)用到虛擬桌面上，使用戶看到的是自己最熟悉的個性化桌面環(huán)境.

操作系統(tǒng)流技術(shù)交付(OS Provision)服務(wù)器，實現(xiàn)操作系統(tǒng)的鏡像集中管理.它將客戶端桌面系統(tǒng)制作為—個獨立的虛擬磁盤鏡像文件存儲在服務(wù)器上，通過網(wǎng)絡(luò)按需交付完整的桌面系統(tǒng).一個鏡像可被多種環(huán)境的終端設(shè)備使用，一個終端也可選擇多種操作系統(tǒng)鏡像.

應(yīng)用程序虛擬化(Application Streaming and Virtualization)服務(wù)器，用于管理各種虛擬化后的應(yīng)用程序.應(yīng)用程序被隔離封裝為EXE或MSI文件，從操作系統(tǒng)分離出來.可在單個操作系統(tǒng)上運(yùn)行同一應(yīng)用程序的多個版本，也可在多個操作系統(tǒng)上運(yùn)行應(yīng)用程序的同一版本［1］.用戶在自己的虛擬桌面上能夠看到和使用哪些應(yīng)用程序，完全由微軟活動目錄控制，實現(xiàn)軟件使用權(quán)限動態(tài)授權(quán).

在多媒體教室的應(yīng)用程序軟件分兩類，一類是word、ppt等常用應(yīng)用程序，用戶量大，數(shù)據(jù)傳輸量小，運(yùn)行所占資源少，存儲于應(yīng)用程序虛擬化服務(wù)器.用戶登錄之時可以將用戶配置文件、虛擬應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)動態(tài)組合出一個運(yùn)行桌面交付給用戶.另一類是CAD、Photoshop、3D等特定用戶需求的應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)傳輸量大，運(yùn)行所占資源多.這些程序的用戶專門建立一個組，組中的用戶登陸時，桌面虛擬系統(tǒng)生成一個獨立的直接裝有這些應(yīng)用程序的桌面操作系統(tǒng).這樣用戶對桌面的管理能力增強(qiáng)，效率提高，操作更流暢.多媒體教室的管理者可以根據(jù)不同需求將兩種方式結(jié)合使用.

4 桌面虛擬化技術(shù)在多媒體教室管理中的應(yīng)用效益

桌面虛擬化不僅可以一一解決前面提到的多媒體教室維護(hù)問題，還給多媒體教室管理帶來了新的活力，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

4.1 解除訪問限制

所有的計算都在服務(wù)器上發(fā)生，大大降低了對終端設(shè)備的要求.智能手機(jī)、上網(wǎng)本和電視等都可成為終端設(shè)備.用戶對桌面的訪問將不受設(shè)備、時間和地點的限制.

4.2 降低維護(hù)成本

一是瘦客戶端比計算機(jī)便宜，且報廢周期為6－8年，長于計算機(jī).較少的終端投資獲得更長的使用周期.已有計算機(jī)也可成為普通終端，延長設(shè)備使用周期，減少資產(chǎn)報廢.服務(wù)器端的高昂成本，可通過長期使用和維護(hù)成本的降低來彌補(bǔ).

二是可節(jié)省購買軟件(應(yīng)用程序、殺毒軟件等)版權(quán)的費(fèi)用.桌面虛擬化使我們有可能按實際使用量或按安裝的拷貝數(shù)來支付版權(quán)費(fèi)用，而不是按可能的使用量支付版權(quán)，大大降低軟件版權(quán)費(fèi)用.

4.3 桌面管理難度降低

統(tǒng)一的鏡像管理，給每個教師提供規(guī)范的桌面環(huán)境和統(tǒng)一的設(shè)置，有效地保護(hù)了系統(tǒng)的安全性;病毒感染、應(yīng)用程序和系統(tǒng)運(yùn)行異常等問題，在重啟或關(guān)閉服務(wù)器時可自動解決;所有桌面系統(tǒng)和應(yīng)用程序的配置和管理(系統(tǒng)升級、應(yīng)用安裝等)都由管理員在后臺數(shù)據(jù)存儲中心進(jìn)行，避免了多媒體教室分散造成的管理維護(hù)困難［2］.

4.4 集中存儲和備份數(shù)據(jù)，安全性能提高

所有的數(shù)據(jù)和計算、桌面及應(yīng)用的管理和配置都發(fā)生在數(shù)據(jù)存儲中心，傳遞到終端桌面的只是最終運(yùn)行圖像，數(shù)據(jù)安全性得到保障.管理員不用考慮多媒體教室終端，只需在數(shù)據(jù)中心備份桌面、應(yīng)用和配置文件，簡化了數(shù)據(jù)安全保護(hù)工作.虛擬桌面架構(gòu)環(huán)境組成了桌面資源池，其中一個虛擬桌面出現(xiàn)故障，將快速為故障終端分配新的虛擬桌面，不會對教師的訪問造成大的影響，確保教學(xué)繼續(xù)進(jìn)行.

4.5 能耗降低，節(jié)能環(huán)保

傳統(tǒng)計算機(jī)的功率一般在200W，而瘦客戶端在25W左右，耗電量減少近90%.服務(wù)器端會有較大的耗電量，但客戶端數(shù)量龐大且會越來越多，與之相比，其耗電量可忽略不計.耗電減少，將減少碳的排放，能更好地保護(hù)環(huán)境.

當(dāng)然桌面虛擬化還有一些問題需要解決.桌面虛擬化對網(wǎng)絡(luò)依賴性強(qiáng)，無法在脫機(jī)狀態(tài)下使用，需確?；ヂ?lián)網(wǎng)的暢通和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖?部分應(yīng)用程序(CAD、Photoshop等)用戶體驗質(zhì)量降低;但通過桌面虛擬化技術(shù)，可以降低多媒體教室管理成本，同時提高現(xiàn)有設(shè)備的效率、利用率，增強(qiáng)教學(xué)的靈活性、安全性和可靠性，是多媒體教室管理的新趨勢.

［1］成靜靜.基于虛擬化的云桌面技術(shù)方案研究與設(shè)計［J］.廣東通信技術(shù)，2011，(6):36 －39.

［2］劉正朋.桌面虛擬化技術(shù)在實驗室儀器管理中的應(yīng)用［J］.實驗室科學(xué)，2011，(1):151 －153.