周鐵成

(浙江水利水電學(xué)院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心，浙江 杭州 310018)

0 引 言

隨著多媒體教學(xué)在高校中日益普及，作為多媒體教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)的多媒體教室數(shù)量也越來(lái)越多.多媒體教室能否可靠有效地運(yùn)行直接影響多媒體教學(xué)的正常進(jìn)行.而多媒體教室現(xiàn)有的技術(shù)架構(gòu)，隨著數(shù)量的增長(zhǎng)，給管理與維護(hù)帶來(lái)很多問(wèn)題.如何探索多媒體教室新的建設(shè)模式，提高多媒體教室管理效率和使用效益，是各院校目前普遍面臨的一大難題.

1 多媒體教室現(xiàn)存問(wèn)題

多媒體教室通常由多媒體專用機(jī)柜、計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、數(shù)字視頻顯示臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)、投影屏幕、音響設(shè)備等多種現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備組成.其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)多媒體演示系統(tǒng)的核心，教學(xué)軟件等都要由它運(yùn)行，而且在很大程序上決定演示效果的好壞[1].多媒體教室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)是一項(xiàng)繁雜的工作，管理難度較大，集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 維護(hù)效率低、工作量大

多媒體教室規(guī)模擴(kuò)大后，數(shù)量急劇上升，通常在幾十個(gè)到幾百個(gè)不等，地點(diǎn)卻分布在不同教學(xué)樓的不同樓層.而管理人員的配置遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上教室的增長(zhǎng)，在維護(hù)時(shí)，需要在不同教學(xué)樓之間奔波.當(dāng)多個(gè)教室發(fā)生問(wèn)題時(shí)，因人手不夠，難以做到及時(shí)處理，影響教學(xué)效果，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐山虒W(xué)事故[2].

為滿足不同教師的需要，多媒體教室的計(jì)算機(jī)中需要安裝多種不同的系統(tǒng)和軟件，更新較為頻繁.對(duì)于維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，安裝、升級(jí)軟件工作量大[3].

1.2 難以適應(yīng)教師個(gè)性化的軟件與服務(wù)需求

因多媒體教室計(jì)算機(jī)資源為公用，不同課程會(huì)安排在同一個(gè)教室，而教師對(duì)應(yīng)用軟件及服務(wù)的需求不盡相同，如計(jì)算機(jī)專業(yè)教師對(duì)硬件與操作系統(tǒng)要求較高.現(xiàn)有的多媒體教室建設(shè)和管理模式無(wú)法向教師提供個(gè)性化服務(wù)，如提供自由選擇硬件要求、操作系統(tǒng)、定制應(yīng)用軟件需求、以及不同服務(wù)要求.

1.3 設(shè)備運(yùn)行性能低，故障率高

多媒體教室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安裝各類(lèi)上課軟件，既影響運(yùn)行性能，又容易產(chǎn)生兼容性問(wèn)題，穩(wěn)定性差.同時(shí)為了保護(hù)硬盤(pán)數(shù)據(jù)，大多安裝硬件還原卡，還原卡也會(huì)影響運(yùn)行性能與穩(wěn)定性[4].

1.4 計(jì)算機(jī)硬件使用周期短，建設(shè)投入大

由于軟、硬件更新和升級(jí)的周期越來(lái)越短，通常多媒體教室內(nèi)的計(jì)算機(jī)使用4～5年時(shí)間后，便需要進(jìn)行更新?lián)Q代.所以多媒體教室雖然建設(shè)時(shí)投資較大，但使用周期并不長(zhǎng)，需要不斷對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)重建，造成較大的資源、財(cái)力和精力的浪費(fèi).

從多媒體教室現(xiàn)存問(wèn)題分析可以看出，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)設(shè)備分散、單點(diǎn)部署模式，已不能適應(yīng)多媒體教室發(fā)展需求.

2 多媒體教室云桌面教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

近年來(lái)，伴隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，高校信息化技術(shù)也跟隨云計(jì)算的發(fā)展方向標(biāo)，不斷發(fā)展.不少高校利用云計(jì)算技術(shù)，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)私有云，并推出各種云服務(wù).

云桌面是在成熟的桌面虛擬化技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合云計(jì)算，計(jì)算機(jī)桌面存儲(chǔ)與運(yùn)行在云端，用戶使用各類(lèi)終端通過(guò)桌面顯示協(xié)議訪問(wèn)云端的桌面.

云桌面相比傳統(tǒng)多媒體教室本地計(jì)算機(jī)設(shè)備運(yùn)行、顯示有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)維護(hù)管理更集中.云桌面將應(yīng)用和數(shù)據(jù)集中在云端的服務(wù)器集群中，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶行為的統(tǒng)一管理和監(jiān)控，諸如系統(tǒng)克隆、軟件升級(jí)、安全性能監(jiān)控等，從而提升管理人員工作效率；

(2)為教師實(shí)現(xiàn)個(gè)性化服務(wù).可以為教師實(shí)現(xiàn)桌面系統(tǒng)可定制的隨需派送和個(gè)體差異化服務(wù)，從而最大限度地滿足越來(lái)越復(fù)雜的教學(xué)需要；

(3)降低設(shè)備投入與運(yùn)行成本.云桌面訪問(wèn)終端性能要求低，可以用瘦客戶機(jī)或是已有舊計(jì)算機(jī)，設(shè)備使用周期長(zhǎng).瘦客戶機(jī)能耗低，多媒體教室數(shù)量多時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，可有效降低電能損耗，節(jié)約運(yùn)行成本[5-8].

2.1 云桌面方案的選擇

目前桌面云解決方案不多，大多基于桌面虛擬化方案轉(zhuǎn)化而來(lái).主要有商業(yè)的VMware Horizon View、Citrix XenDesktop，開(kāi)源的Ulteo、eyeOS.

VMware與Citrix都基于VDI架構(gòu)即用戶桌面對(duì)應(yīng)于云端一臺(tái)虛擬機(jī)的桌面，技術(shù)相對(duì)成熟.缺點(diǎn)是(1)開(kāi)放性較差，云端只能通過(guò)廠商自已的虛擬化架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，如VMware vSphere;(2)投入費(fèi)用高[9].

eyeOS是Web Desktop，在瀏覽器上模擬用戶桌面，運(yùn)行Web應(yīng)用程序，不是真正的操作系統(tǒng)桌面，用戶體驗(yàn)差.因是Web Desktop，eyeOS對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)用程序支持上不完全，象Word等程序還是需要本地支持.

Ulteo是開(kāi)源的基于VDI架構(gòu)、可擴(kuò)展的云桌面系統(tǒng)，支持用戶在任何設(shè)備包括手機(jī)、平板運(yùn)行云端服務(wù)器上的Linux與Windows程序[10].Ulteo特點(diǎn)是使用應(yīng)用程序代管(Hosted Application)技術(shù)，讓Linux和Windows應(yīng)用程序在同一個(gè)桌面環(huán)境下執(zhí)行和使用，這特性符合高校多媒體教學(xué)個(gè)性化的需求.Ulteo功能完善，構(gòu)建與管理簡(jiǎn)單，費(fèi)用比商業(yè)方案低.不少國(guó)外高校正使用Ulteo創(chuàng)建云桌面系統(tǒng)，如美國(guó)的華盛頓大學(xué)、猶他大學(xué).

通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的云桌面解決方案進(jìn)行分析比較與初步評(píng)估，結(jié)合高校實(shí)際情況，認(rèn)為Ulteo適應(yīng)構(gòu)建多媒體教室的云桌面教學(xué)系統(tǒng).

2.2 多媒體教室云桌面教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

多媒體教室云桌面以Ulteo為核心技術(shù)，分為客戶端與云端.云端架構(gòu)主要為云服務(wù)器集群，根據(jù)角色分成會(huì)話管理服務(wù)器群、Web Portal服務(wù)器群、Linux與Windows應(yīng)用程序服務(wù)器群、文件服務(wù)器群.會(huì)話管理服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的管理控制臺(tái)，負(fù)責(zé)用戶云桌面和應(yīng)用程序服務(wù)之間的會(huì)話建立與管理.Web Portal服務(wù)器管理瀏覽器客戶端的連接會(huì)話.Linux與Windows應(yīng)用程序服務(wù)器群安裝云桌面使用的應(yīng)用程序.文件服務(wù)器群通過(guò)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(CIFS、OpenAFS)提供集中的文件管理系統(tǒng)，供應(yīng)用程序服務(wù)器訪問(wèn).根據(jù)云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)，這些服務(wù)器集群可以根據(jù)客戶端規(guī)模的大小進(jìn)行整合和擴(kuò)展.

客戶端負(fù)責(zé)用戶輸入信息、顯示圖像，所有程序執(zhí)行在云端實(shí)現(xiàn)，客戶端與云端使用虛擬桌面顯示協(xié)議RDP與HTTPS傳輸數(shù)據(jù).客戶端采用多種方式訪問(wèn)多媒體教室云桌面，PC、瘦客戶機(jī)通過(guò)支持HTML 5、Java applet的瀏覽器或是安裝客戶端軟件(Native Client)連接云端的桌面.移動(dòng)設(shè)備手機(jī)、平板通過(guò)相應(yīng)的App訪問(wèn).

多媒體教室云桌面系統(tǒng)對(duì)用戶與應(yīng)用程序進(jìn)行分組并對(duì)應(yīng)，用戶分組可以與外部LDAP、Active Directory集成.同一組中的用戶可以個(gè)性化配置自已的云桌面，建立自已的私人文件空間.這樣我們可以對(duì)有相同軟件需求的教師分成一組，訪問(wèn)同一云桌面，實(shí)現(xiàn)了便捷的動(dòng)態(tài)需求.多媒體教室云桌面教學(xué)系統(tǒng)整體架構(gòu)(見(jiàn)圖1).

圖1 多媒體教室云桌面教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.3 多媒體教室云桌面教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.3.1 多媒體教室云桌面云端基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

多媒體教室云桌面系統(tǒng)的服務(wù)器運(yùn)行在云端，云端基礎(chǔ)設(shè)施包括計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ).采用開(kāi)源的OpenStack作為云操作系統(tǒng)，將底層物理設(shè)備形成計(jì)算資源池統(tǒng)一管理使用.

OpenStack用兩臺(tái)Dell R720服務(wù)器進(jìn)行部署，配置兩顆八核超線程CPU，支持Intel VT硬件虛擬化技術(shù)，內(nèi)存192GB.存儲(chǔ)采用HP P4500 IP SAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ).云端內(nèi)部千兆網(wǎng)絡(luò)互連.

兩臺(tái)服務(wù)器安裝Ubuntu Server 12.04 LTS操作系統(tǒng)、KVM(虛擬機(jī)監(jiān)視器)、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù).一臺(tái)服務(wù)器作為云平臺(tái)的控制節(jié)點(diǎn)，安裝OpenStack相應(yīng)模塊：Nova(計(jì)算服務(wù))、Glance(鏡像服務(wù))、Swift(對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù))、Keystone(認(rèn)證服務(wù))、Horizon(Web界面控制臺(tái)服務(wù)).另一臺(tái)服務(wù)器作為云平臺(tái)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，安裝Nova[11-12].在云平臺(tái)性能不能滿足需要的情況下，可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展計(jì)算和存儲(chǔ)等資源.

2.3.2 多媒體教室云桌面Ulteo環(huán)境實(shí)現(xiàn)

Ulteo環(huán)境部署在OpenStack云平臺(tái)生成的虛擬機(jī)實(shí)例上.以最簡(jiǎn)化運(yùn)行環(huán)境為例，需架設(shè)兩臺(tái)虛擬機(jī)服務(wù)器：服務(wù)器1安裝會(huì)話管理(SM)、Web Portal(WP)、Linux應(yīng)用程序服務(wù)器與文件服務(wù)器(LAS、FS).服務(wù)器2安裝Windows應(yīng)用程序服務(wù)器(WAS).服務(wù)器IP及角色分配(見(jiàn)表1).

服務(wù)器1四個(gè)服務(wù)組件均安裝在Linux平臺(tái)上，支持常見(jiàn)Linux發(fā)行版如CentOS、Ubuntu、SUSE.以Ubuntu Server 12.04為例：

(1)將Ulteo軟件加入U(xiǎn)buntu軟件源

sodu vi /etc/apt/sources.list.d/ulteo_ovd.list

deb http://archive.ulteo.com/ovd/4.0/ubuntu precise mainapt-get update

表1 服務(wù)器IP、角色分配表

(2)安裝相應(yīng)服務(wù)組件

安裝Ulteo會(huì)話管理apt-get install ulteo-ovd-session-manager ulteo-ovd-administration-console

安裝 Ulteo Linux應(yīng)用程序與文件服務(wù)器apt get install ulteo-ovd-subsystem，注意安裝時(shí)需指定會(huì)話管理服務(wù)器的地址為會(huì)話服務(wù)地址.

安裝Ulteo Web Portal apt get install ulteo-ovd-web-client

服務(wù)器2基于Windows Server 2003/2008，并配置Terminal Server.然后安裝Ulteo的Windows Application Server組件，安裝時(shí)也需指定會(huì)話服務(wù)地址.

2.4 多媒體教室云桌面管理

部署完成Ulteo環(huán)境后，需要對(duì)Ulteo作基本配置后才能訪問(wèn)云桌面.登錄Ulteo Web管理控制臺(tái)(http://192.168.101.91/ovd/admin)進(jìn)行配置.配置流程如下：

(1)注冊(cè)應(yīng)用程序服務(wù)器，將安裝的Linux與Windows應(yīng)用程序服務(wù)器注冊(cè)，并切換到生產(chǎn)狀態(tài).

(2)創(chuàng)建用戶與用戶組，可以創(chuàng)建Ulteo的本地用戶，并將用戶分組.也可以直接與外部的LDAP、Active Directory集成，使用其中的用戶與用戶組.

(3)應(yīng)用程序分組、分布，選擇云桌面要使用的程序并分組.將程序組與用戶組建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，定義哪些用戶使用哪些程序，最后發(fā)布程序組.

2.5 多媒體教室云桌面應(yīng)用

云桌面教學(xué)系統(tǒng)支持PC端、移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)，提供更豐富的教學(xué)方式，除滿足基本多媒體教學(xué)需求外，還可以滿足師生泛在學(xué)習(xí)等應(yīng)用需求.

云桌面教學(xué)系統(tǒng)使用以PC端為例，通過(guò)瀏覽器輸入云桌面會(huì)話地址(http://192.168.101.91/ovd)登錄.云桌面教學(xué)系統(tǒng)通過(guò)個(gè)性化配置，不同用戶組賬戶登錄，將會(huì)得到不同的云桌面和應(yīng)用程序服務(wù)，更好地適應(yīng)教師自身教學(xué)需要.

云桌面教學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了將Linux與Windows程序整合在同一桌面環(huán)境下運(yùn)行，提高了課程的教學(xué)效率.云桌面教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行界面(見(jiàn)圖2).

圖2 云桌面教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行界面

3 結(jié) 語(yǔ)

面對(duì)越來(lái)越多的多媒體教室教學(xué)環(huán)境應(yīng)用管理問(wèn)題.采用開(kāi)源軟件OpenStack與Ulteo構(gòu)建的云桌面教學(xué)平臺(tái)具有成本低、部署快等優(yōu)勢(shì)，能夠有

效降低多媒體教室維護(hù)和管理的復(fù)雜性，同時(shí)提供更豐富的教學(xué)方式，提升教學(xué)效率.多媒體教室云桌面教學(xué)系統(tǒng)必將有著廣闊的應(yīng)用前景.

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