張寶瑛，李書珍，沈俊輝，李京忠

（北京中醫(yī)藥大學(xué) 信息中心，北京 100029）

高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)著全校的計算機(jī)教學(xué)任務(wù)。北京中醫(yī)藥大學(xué)信息中心有7個計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生用計算機(jī)400多臺。由于各個實(shí)驗(yàn)室建成的時間不同，計算機(jī)配置也不一樣，如何統(tǒng)一、高效地部署計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，是我們實(shí)際工作中遇到的問題。以下從網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和操作系統(tǒng)3方面對這個問題進(jìn)行探討。

1 計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)的部署與管理

我校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)采用了私有IP地址分配及根據(jù)端口劃分VLAN的方式［1］。

1.1 使用私有IP地址

隨著我校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的擴(kuò)建，計算機(jī)數(shù)量增加，原有的IP地址不能滿足需求，于是在計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室采用了私有IP地址的分配（見表1）。

私有IP地址轉(zhuǎn)換為合法IP地址是在我校網(wǎng)控中心的防火墻上實(shí)現(xiàn)的。私有IP地址的使用，不僅解決了lP地址不足的問題，而且還能夠有效地避免來自網(wǎng)絡(luò)外部的攻擊，隱藏并保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的計算機(jī)［2］。

1.2 根據(jù)端口劃分VLAN

VLAN（virtual local area network）又稱虛擬局域網(wǎng)，是一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術(shù)，即VLAN是建立在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的一種邏輯子網(wǎng)［3］。我校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室使用銳捷S5750三層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN的劃分，此交換機(jī)上聯(lián)到學(xué)校的網(wǎng)控中心交換機(jī)（見圖1）。

我校采用根據(jù)端口劃分VLAN的技術(shù)，對校園內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上不同計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行邏輯隔離，這是最簡單、最有效的劃分方法（見表1）。不同的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室劃分不同的VLAN，使用不同的IP地址網(wǎng)段，例如計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室1是VLAN10，使用10.14.16.1—253網(wǎng)段IP地址，計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室2是VLAN20，使用10.14.17.1—253網(wǎng)段IP地址，在交換機(jī)上配置了訪問控制列表（ACL），設(shè)置所有計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室允許訪問39網(wǎng)段的服務(wù)器。

表1 第1教學(xué)樓IP地址分配及VLAN劃分

2 計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器的部署

一個VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，即使是2臺計算機(jī)有著同樣的網(wǎng)段，但它們不在同一個VLAN中，它們各自的廣播流也不會相互轉(zhuǎn)發(fā)［4］。

劃分VLAN之前，這4個計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室共用xxx.xxx.39，xxx網(wǎng)段的IP地址。有一次，一位教師在用電子教室的軟件講課時，不小心選錯了講課頻道，錯誤地控制了另一間實(shí)驗(yàn)室所有的計算機(jī)，而那個實(shí)驗(yàn)室正在考試，不但所有的計算機(jī)顯示屏被切換，而且鍵盤和鼠標(biāo)都不能使用，影響了考試的正常進(jìn)行。另外，我校計算機(jī)管理人員是利用寫保護(hù)卡的發(fā)送端與接收端傳盤的方式統(tǒng)一部署計算機(jī)操作系統(tǒng)的。由于寫保護(hù)卡在相同時間段，相同IP地址網(wǎng)段只能有1個發(fā)送端，所以在劃分VLAN之前，如果在不同實(shí)驗(yàn)室同時傳盤，就需把本實(shí)驗(yàn)室的外網(wǎng)斷開，再分別用Hub把一個計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室連成一個內(nèi)部局域網(wǎng)，給管理工作帶來了不便。

現(xiàn)在，VLAN的劃分和不同的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室使用不同網(wǎng)段的私有IP地址，很好地解決了這些問題。由于一個VLAN就是一個邏輯廣播域，通過對VLAN的創(chuàng)建，隔離了廣播，縮小了廣播范圍，可以有效控制廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生［5］。

計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的部署，離不開服務(wù)器的配置；實(shí)驗(yàn)室的多任務(wù)需求，僅靠單機(jī)的資源配置難以滿足。在實(shí)際教學(xué)工作中，需部署FTP服務(wù)器、WSUS服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)版的殺毒服務(wù)器等多種用途的服務(wù)器［6］。

2.1 FTP服務(wù)器

FTP（file transfer protocol，文件傳輸協(xié)議）是Internet上使用廣泛的通信協(xié)議，是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上服務(wù)器與客戶機(jī)之間傳送文件的一種服務(wù)協(xié)議。通過建設(shè)實(shí)驗(yàn)室FTP服務(wù)器，可極大地提高文件的共享性。

在FTP服務(wù)器上，存儲有大量的教學(xué)與娛樂資源，如各種系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、教學(xué)資料與電影、音樂等。在FTP服務(wù)器上設(shè)置好用戶名和密碼，教師和學(xué)生在本地機(jī)地址欄上輸入ftp：／／FTP服務(wù)器的IP地址，或在運(yùn)行欄中輸入＼＼FTP服務(wù)器的IP地址，連上服務(wù)器，輸入用戶名和密碼后，就可以共享服務(wù)器的資源了，可以在本地機(jī)上對服務(wù)器進(jìn)行上傳和下載的操作。在課堂教學(xué)中，教師和學(xué)生可以方便地從FTP服務(wù)器上獲取教學(xué)資料，也可以方便地把學(xué)生作業(yè)上傳到服務(wù)器中，既實(shí)現(xiàn)了高效傳送，又避免了使用移動磁盤易傳播病毒的問題。

2.2 WSUS服務(wù)器

WSUS（Windows server update services）目前的版本可以更新更多的Windows補(bǔ)丁，同時具有報告功能和導(dǎo)向性能，管理員還可以控制更新過程。

微軟操作系統(tǒng)的補(bǔ)丁更新很頻繁，實(shí)驗(yàn)室里計算機(jī)的數(shù)量多，如果都直接連到微軟網(wǎng)站去更新補(bǔ)丁，速度很慢，且數(shù)據(jù)重復(fù)下載率高。在學(xué)校內(nèi)網(wǎng)搭建WSUS服務(wù)器，就可以很好地解決上述問題，使教師機(jī)、學(xué)生機(jī)不出校園網(wǎng)就能快速、便捷地利用 WSUS服務(wù)器升級系統(tǒng)。

此外，還需配置多種服務(wù)器，如計費(fèi)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)殺毒服務(wù)器和DHCP服務(wù)器等，高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室通過配置多種用途的服務(wù)器，極大地方便了教學(xué)與科研，豐富了學(xué)生的課外娛樂生活，另一方面，也將用戶流量吸引在校園網(wǎng)內(nèi)，減輕了校園網(wǎng)出口的負(fù)擔(dān)［7］。

3 計算機(jī)操作系統(tǒng)的部署與管理

計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室操作系統(tǒng)的部署有別于單機(jī)的部署，400多臺計算機(jī)同時安裝操作系統(tǒng)的工作量是很大的。為了省時、省力、統(tǒng)一和高效地進(jìn)行操作系統(tǒng)的部署，我們從4個方面來探討這一問題。

3.1 采用Ghost方法

Ghost是一種硬盤備份還原工具，它可以做2項(xiàng)工作：一是對安裝好的操作系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)鏡像克隆，另一個是把做好的Ghost鏡像還原到計算機(jī)上。

Ghost的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)克隆和系統(tǒng)還原的速度很快，相同硬件配置的計算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)還原后，系統(tǒng)仍很穩(wěn)定；缺點(diǎn)是當(dāng)把Ghost鏡像還原到不同硬件配置的計算機(jī)上時，有時會出現(xiàn)藍(lán)屏或系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。這是因?yàn)镚host鏡像中的各種硬件驅(qū)動和被還原計算機(jī)的硬件驅(qū)動不匹配造成的，解決方案是在做Ghost鏡像之前，需卸載驅(qū)動程序。

在服務(wù)器的維護(hù)中，常采用Ghost方法進(jìn)行系統(tǒng)的備份，當(dāng)服務(wù)器系統(tǒng)出現(xiàn)損壞的時候，使用Ghost鏡像進(jìn)行系統(tǒng)的還原。由于是本機(jī)的Ghost鏡像，鏡像還原后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

在實(shí)際工作中，我們常常在一個計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室安裝好系統(tǒng)后，把硬件驅(qū)動一一卸載干凈，然后制作好一個干凈的Ghost鏡像，用這個鏡像去安裝其他實(shí)驗(yàn)室的計算機(jī)，還原后的第一次啟動，應(yīng)按照提示安裝硬件的驅(qū)動程序。

3.2 采用寫保護(hù)卡方法

在計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，為了保護(hù)教師機(jī)與學(xué)生機(jī)的操作系統(tǒng)，在每臺計算機(jī)安裝寫保護(hù)卡是必要的?，F(xiàn)在保護(hù)卡功能不僅局限于保護(hù)磁盤操作系統(tǒng)，它還具備了一些管理功能，使實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)工作變得簡單和易于操作。

3.2.1 利用寫保護(hù)卡部署多個操作系統(tǒng)

利用寫保護(hù)卡的硬盤規(guī)劃功能，把一塊硬盤分成多個分區(qū)，分別在每個分區(qū)部署相同或不相同的操作系統(tǒng)，使各操作系統(tǒng)從物理上完全隔開，互不影響，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，滿足了不同教師對不同操作系統(tǒng)的需求。

3.2.2 利用寫保護(hù)卡全盤拷貝及增量拷貝

在組建一個新的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室時，一般實(shí)驗(yàn)室里計算機(jī)的品牌和型號都是相同的。在部署操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件時，只需在一臺計算機(jī)上作硬盤規(guī)劃和在各個分區(qū)中安裝操作系統(tǒng)，然后以這臺計算機(jī)為發(fā)送端，其他的計算機(jī)都作為接收端，通過寫保護(hù)卡的全盤拷貝功能，把發(fā)送端數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳給接收端。通過這種一對多的傳盤方式，可實(shí)現(xiàn)計算機(jī)操作系統(tǒng)的快速部署［8］。以后對系統(tǒng)作更改須再次傳盤時，只需做增量拷貝，節(jié)省了傳盤時間、提高了效率。

3.2.3 利用寫保護(hù)卡為計算機(jī)統(tǒng)一分配計算機(jī)名稱與IP地址

在一臺計算機(jī)的寫保護(hù)卡界面，統(tǒng)一編輯好整個實(shí)驗(yàn)室的計算機(jī)名稱和IP地址后，利用寫保護(hù)卡的“自動IP分配”功能，對實(shí)驗(yàn)室的所有計算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的快速管理和批量分配，對每臺計算機(jī)的標(biāo)識是通過網(wǎng)卡的MAC地址實(shí)現(xiàn)的。

3.2.4 使用單系統(tǒng)多頻道部署系統(tǒng)

寫保護(hù)卡的創(chuàng)建頻道功能在計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理中優(yōu)勢明顯，操作簡便，它是在已有一個單個真實(shí)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上創(chuàng)建出多個與真實(shí)系統(tǒng)相同的操作系統(tǒng)環(huán)境，簡稱頻道。頻道與真實(shí)操作系統(tǒng)、頻道與頻道間相互隔離、互不影響，每個頻道都可單獨(dú)保護(hù)和還原。

使用創(chuàng)建頻道的功能，可在很短的時間就創(chuàng)建一個新的系統(tǒng)分區(qū)，各個頻道可安裝不同的軟件、安排不同的課程、安排不同的教師使用。例如可以為考試安排一個單獨(dú)頻道，不保護(hù)磁盤C，使學(xué)生的答卷可以放在C磁盤，一段時間后，學(xué)生的答卷依然可以在C磁盤中找到，避免了學(xué)生答卷丟失的現(xiàn)象。

當(dāng)某個頻道不想保留后，可以很方便地刪除它。由于頻道占用的是虛擬空間，大大節(jié)省了磁盤空間。

但是，利用寫保護(hù)卡部署機(jī)房的通用性差，它不適合部署配置不統(tǒng)一的計算機(jī)，而只適合對品牌和型號相同，且集中放置在一起（一個房間）的計算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一、快速部署，計算機(jī)的數(shù)量越大，它的優(yōu)勢越明顯。

3.3 使用桌面虛擬化管理軟件部署實(shí)驗(yàn)室

桌面虛擬化是指將計算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性?？梢酝ㄟ^任何設(shè)備，在任何地點(diǎn)、任何時間訪問在網(wǎng)絡(luò)上屬于個人的桌面系統(tǒng)［9］。

在虛擬化桌面環(huán)境，操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序及相關(guān)數(shù)據(jù)要從用戶的個人電腦抽取出來。大體來講，現(xiàn)在有兩類桌面虛擬化：一是本地桌面虛擬化，整個桌面環(huán)境在用戶個人電腦上受保護(hù)的“保護(hù)罩”（bubble）中運(yùn)行；二是托管桌面虛擬化，把用戶的桌面存儲在數(shù)據(jù)中心，需要用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接訪問桌面鏡像。

從IT技術(shù)的發(fā)展來看，桌面虛擬化技術(shù)將用戶使用環(huán)境與系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境拆分，所有桌面和應(yīng)用環(huán)境鏡像集中在服務(wù)器上進(jìn)行統(tǒng)一管理，用戶可以根據(jù)自己不同的需求，使用終端設(shè)備通過局域網(wǎng)或者遠(yuǎn)程訪問各自的計算機(jī)系統(tǒng)，桌面虛擬化系統(tǒng)可以做出個性化的系統(tǒng)環(huán)境。

總之，桌面虛擬化平臺部署系統(tǒng)的通用性好，它專門針對大量分散的、配置不統(tǒng)一的計算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)配置，但它依賴于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和服務(wù)器。如果網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器出現(xiàn)了故障，桌面虛擬化系統(tǒng)將不能正常工作［10］。

3.4 計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室使用電子教室軟件

電子教室軟件最主要的功能是進(jìn)行教學(xué)演示，除此之外，它也具備管理功能。圖2是它的管理界面。

圖2 電子教室軟件管理界面

用管理界面中的“下發(fā)文件”功能，把文件統(tǒng)一下發(fā)到學(xué)生機(jī)相同的某一位置；用“遠(yuǎn)程命令”功能，讓所有的學(xué)生機(jī)同時執(zhí)行相同的命令，如發(fā)送“cmd”命令，學(xué)生機(jī)都進(jìn)入了 ms－dos方式；如發(fā)送http：／／www.baidu.com，學(xué)生機(jī)都統(tǒng)一打開了百度的頁面［11］。

將電子教室軟件與批命令結(jié)合，可以對學(xué)生機(jī)進(jìn)行管理，如先使用“下發(fā)文件”，把激活軟件的批處理文件下發(fā)到學(xué)生機(jī)上，再使用“遠(yuǎn)程命令”讓學(xué)生機(jī)運(yùn)行這個批處理文件，所有學(xué)生機(jī)的這個軟件就被統(tǒng)一激活了。

綜上所述，這4種部署計算機(jī)操作系統(tǒng)的方法各有特點(diǎn)。Ghost部署的特點(diǎn)是一對一，適用的范圍比較廣泛；寫保護(hù)卡部署的特點(diǎn)是一對多，通用性不好，但部署速度快、系統(tǒng)很穩(wěn)定，適用于同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相同配置的幾十臺或上百臺計算機(jī)的統(tǒng)一部署；桌面虛擬化部署的特點(diǎn)是一對多，通用性好，適用于不同計算機(jī)配置、位置分散的計算機(jī)的部署，但對于同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相同計算機(jī)的部署不如寫保護(hù)卡部署的速度快和操作簡捷；使用電子教室軟件部署的特點(diǎn)是一對多，靈活，適用于同一實(shí)驗(yàn)室的計算機(jī)，但在操作系統(tǒng)安裝好后，個別地方需要更改。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合我校實(shí)際情況，從網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)3方面探討了如何高效、快速地部署計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。作為計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理者，只有不斷地研究新的計算機(jī)技術(shù)，提高計算機(jī)管理的水平與效率，才能更好地發(fā)揮計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在現(xiàn)代教育中的重要作用，從而更好地為教學(xué)服務(wù)。

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