朱劍玫+常紅艷

摘 要 面對高校傳統(tǒng)的PC實驗室機器存在品類繁雜、硬件配置多樣化、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜、軟件過多、機器維護工作量大等問題。通過對PC實驗室的改造中，引進“云課堂”實踐教學(xué)模式，即桌面虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)管理集中化、教學(xué)智能化、維護輕松化的模式，進一步滿足教學(xué)需求。

關(guān)鍵詞 傳統(tǒng)PC實驗室 “云課堂”實踐教學(xué)模式 計算機管理

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，特別是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主的高校，實驗教學(xué)越來越受到重視?，F(xiàn)階段越來越多實驗課程走進了PC實驗室，課程的多樣性導(dǎo)致了PC實驗室必須滿足不同的教學(xué)需求，配置不同的教學(xué)環(huán)境。傳統(tǒng)的PC實驗室管理主要是應(yīng)用還原卡技術(shù)對相對較為分散的機器進行維護和部署，有的教學(xué)軟件的安裝甚至需要一臺臺獨立操作，這樣導(dǎo)致了機房的維護量十分繁重、復(fù)雜，由于機房環(huán)境而影響教學(xué)效果也時有發(fā)生?！霸普n堂”實踐教學(xué)模式可以很好地解決上述問題，它與傳統(tǒng)PC實驗室、無盤工作站等不同，采用的是一種基于中心服務(wù)器計算模型，并且沿用傳統(tǒng)瘦客戶端模型。

1傳統(tǒng)PC實驗室現(xiàn)狀分析

（1）硬件資源浪費。隨著教學(xué)方式的不斷更新、科研需求環(huán)境的多元化以及服務(wù)器的需求不斷擴大，PC機的硬件配置也面臨著不斷更新，這樣導(dǎo)致了PC機淘汰率高，造成硬件資源的浪費。

（2）安全性差。同一局域網(wǎng)內(nèi)的PC機，因?qū)W生上網(wǎng)不規(guī)范，容易感染病毒木馬，影響整個局域網(wǎng)的運行；傳統(tǒng)PC環(huán)境數(shù)據(jù)單獨管理，極易造成數(shù)據(jù)的丟失、毀壞、泄露等。

（3）運維管理不便。PC機種類型號和教學(xué)應(yīng)用軟件繁多，不便于集中管理；如課程需要用到多桌面切換，速度慢，影響教學(xué)；軟件和病毒庫的補丁實時更新、機器故障、等考臨時環(huán)境部署等都會加大機房維護量。

（4）數(shù)據(jù)管理不便。數(shù)據(jù)的存儲多以傳統(tǒng)方式進行，分享互動多是點對點形式，這樣不便于數(shù)據(jù)的提交、管理、共享、互動。

（5）可擴展性受限。PC實驗室如果需要進行擴容，則要再次進行PC采購，周期長，可擴展性差。

（6）實驗室利用率受限。受實驗室功能、容量等限制，實驗排課往往會出現(xiàn)實驗室容量與上課班制結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)的情況，大容量實驗室安排小班制專業(yè)課程，導(dǎo)致實驗室利用率不高。

（7）功耗噪音大、能耗高。傳統(tǒng)PC功耗在300W左右，產(chǎn)生大量電力消耗，且使用一段時間之后，機器出現(xiàn)老化，機房噪音變大，影響課堂環(huán)境。

2“云課堂”實踐教學(xué)模式簡介

2.1“云課堂”實踐教學(xué)模式的定義

“云課堂”實踐教學(xué)模式，即桌面虛擬化，又稱虛擬桌面，將傳統(tǒng)PC終端的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件都安裝在后臺服務(wù)器的虛擬機中，所有運算都由服務(wù)器來完成，用戶可以使用云終端、瘦客戶機、傳統(tǒng)PC或筆記本電腦等設(shè)備來訪問虛擬機，從而實現(xiàn)桌面環(huán)境集中管理、終端零維護和硬件資源的彈性分配。

虛擬桌面實際上是在總服務(wù)器上進行服務(wù)器虛擬化，產(chǎn)生多個單一的桌面操作系統(tǒng)，同時通過特定的虛擬桌面協(xié)議傳輸給終端設(shè)備。用戶終端經(jīng)過以太網(wǎng)登陸到虛擬主機上，只需要知道用戶名、個人密碼和網(wǎng)關(guān)的相關(guān)信息，就能隨時通過網(wǎng)絡(luò)訪問個人的桌面系統(tǒng)，從而實現(xiàn)單機多用戶。

2.2虛擬桌面（即“云課堂”實踐教學(xué)模式）的特點

2.3“云課堂”實踐教學(xué)模式給PC實驗室應(yīng)用帶來的變革

在沒有出現(xiàn)“云課堂”實踐教學(xué)模式之前，我們都是使用傳統(tǒng)PC教學(xué)方式，但從上述分析來看，這種教學(xué)模式已經(jīng)出現(xiàn)問題，亟待解決，基于對這種情況全面的分析，“云課堂”實踐教學(xué)模式為PC實驗室?guī)硪韵聨讉€方面的變革：

2.3.1桌面環(huán)境部署中的問題

（1）PC機種類多、品牌雜、位置分散，維護起來需逐個機房跑，單臺機器操作；

（2）如等考種類臨時環(huán)境部署困難，往往需要耗費大量人力和時間；

（3）課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等桌面環(huán)境和數(shù)據(jù)不能跟隨學(xué)生，機房會系統(tǒng)還原且學(xué)生上機地點不固定。

“云課堂”實踐教學(xué)模式解決方案：①云端管理?；赪EB的圖形化集中管理平臺，用戶可以在任意聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備上訪問管理平臺，實現(xiàn)對物理服務(wù)器的管理；②桌面雙模式——同時滿足上課、考試、畢業(yè)設(shè)計多場景。桌面雙模式分“個人桌面”模式和“教學(xué)桌面”模式?！皞€人桌面”模式下，虛擬機數(shù)據(jù)不還原，虛擬機登錄跟隨賬號走，在任何設(shè)備、任何時間、任何地點都可以登錄到屬于自己的桌面，以滿足畢業(yè)設(shè)計、課程作業(yè)等應(yīng)用；“教學(xué)桌面”模式下，管理員可自定義系統(tǒng)還原策略，適用于上課、培訓(xùn)等場景，并支持批量修改虛擬機的IP、計算機名及系統(tǒng)登錄名，可滿足等級考試的場景需求。

2.3.2日常運維云管理中的問題

（1）當(dāng)系統(tǒng)補丁或應(yīng)用程序需要更新時，管理員便要到機房進行每臺PC的更新和維護，任務(wù)較重。機房、課程、教學(xué)環(huán)境的多樣性，也增加管理員的工作量。

（2）教師的課件、教案等共享給學(xué)生不方便?！霸普n堂”實踐教學(xué)模式解決方案：①云更新。出現(xiàn)系統(tǒng)補丁或軟件更新時，管理員無需在各個機房之間來回奔走，只需要在辦公室或中央機房內(nèi)打開管理平臺，點擊“一鍵更新”按鈕即可完成對桌面的批量更新；②教學(xué)靈活?？梢栽谙到y(tǒng)中制定教學(xué)計劃，讓教學(xué)場景按時啟動，自動部署，學(xué)生只需要開機便可直接使用教學(xué)桌面，同時還能合理地調(diào)度機房，靈活地變更教學(xué)計劃，不需要為某一專業(yè)某一課程而建專門的機房，減少了排課的難度，大大提高機房的利用率；③云管理。在桌面云管理平臺里，可對桌面進行USB的使用權(quán)限設(shè)置，同時可以對終端設(shè)備進行管理，實現(xiàn)了對終端設(shè)備和桌面的計算機名修改、IP地址修改、遠(yuǎn)程開關(guān)機等。

2.3.3保障云安全的問題

（1）因終端設(shè)備或操作系統(tǒng)的問題而導(dǎo)致教學(xué)中斷；

（2）資源利用率最大化；

（3）服務(wù)器系統(tǒng)壞了怎么辦。

“云課堂”實踐教學(xué)模式解決方案：①虛實雙系統(tǒng)。終端設(shè)備在使用“虛擬桌面”的同時，也可以使用本地系統(tǒng)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷時，學(xué)生可以使用本地系統(tǒng)完成相關(guān)業(yè)務(wù)，支持對本地系統(tǒng)集中進行維護、升級等工作；②彈性調(diào)度。提供類似于“動態(tài)遷移”功能，可手動或自動將虛擬機遷移到其他服務(wù)器，還可以通過“負(fù)載均衡”自動平衡各服務(wù)器的利用率，在保證業(yè)務(wù)流暢的同時，資源彈性使用，最大化的利用硬件資源；③高可用。通過“虛擬機快照”可快速還原虛擬機到制定時間點，在單臺服務(wù)器遭遇故障時，“高可用性”報障虛擬機自動遷移到其他正常的服務(wù)器上，“系統(tǒng)備份”輕松完成整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份，就算系統(tǒng)全局崩潰，也能通過備份的數(shù)據(jù)還原。

2.3.4綠色節(jié)能降成本的問題

（1）傳統(tǒng)PC機淘汰率高，造成硬件資源浪費；

（2）傳統(tǒng)PC功耗大，造成電力浪費。

“云課堂”實踐教學(xué)模式解決方案：①節(jié)能環(huán)保。能耗約20W的云終端設(shè)備相對約300W的傳統(tǒng)PC更加節(jié)能，且機房環(huán)境更加安靜，低能耗從長期投資角度來看降低了機房的整體成本；②平滑擴展。傳統(tǒng)PC生命周期一般是5年左右，“云課堂”周期一般為6—8年，如需更新?lián)Q代，也可以平滑升級，只需對服務(wù)器配置更新或新增服務(wù)器，無需重新更換終端設(shè)備。

3“云課堂”實踐教學(xué)模式的局限性

3.1國內(nèi)技術(shù)尚不成熟，初始成本較高

桌面虛擬化較為成熟的技術(shù)主要掌握在思杰，VMARE等國外公司，國內(nèi)高校PC實驗室的改造應(yīng)用該技術(shù)主要興起在近幾年，故該技術(shù)的穩(wěn)定性、成熟性、全面性有待考察；桌面虛擬化對服務(wù)器配置、性能要求較高，且要額外付出桌面虛擬化的相關(guān)軟件和許可費用，操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件都需要授權(quán)，這無疑會增加桌面虛擬化的初始成本。

3.2對管理人員技術(shù)要求較高

管理人員需要更加專業(yè)才能夠?qū)ζ湓谑褂眠^程中產(chǎn)生的故障進行解決，除非在配置和操作上能夠更加簡單，否則桌面虛擬化技術(shù)的推廣會受到因為機房管理員專業(yè)性欠佳而產(chǎn)生的阻力。

3.3虛擬桌面的局限性

目前虛擬桌面實施的效果過于依賴于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，一旦斷網(wǎng)，可能會直接影響教學(xué)，在不提高后臺服務(wù)器性能的情況下教學(xué)軟件3DMAX在此架構(gòu)下也會出現(xiàn)使用效果不佳的情況。

4結(jié)語

“云課堂”實踐教學(xué)模式讓高校實驗室管理人員和師生從傳統(tǒng)的PC實驗室中走出來，體驗網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶給實踐課堂全新的感受。這一新型的教學(xué)和管理方式已在部分高校實驗教學(xué)中運用，將成為未來實踐教學(xué)模式發(fā)展的一種趨勢，值得進一步探討。

作者簡介：朱劍玫（1981-），女，湖北省監(jiān)利縣市人。武漢工商學(xué)院實驗師。研究方向：計算機軟件開發(fā)。

參考文獻

[1] 金彪，鄭小建，姚志強，林劼.桌面虛擬化與計算機實驗室管理[J].實驗技術(shù)與管理，2014（2）：85-88.

[2] 石磊，鄒德清，金海.Xen虛擬化技術(shù)[M].華中科技大學(xué)出版社，2009：15-30.

[3] 邱科寧.桌面虛擬化技術(shù)在計算機實驗室管理中的應(yīng)用研究[J].福建電腦，2012（1）：81.

[4] 韓芳，袁宇賓.計算機桌面虛擬化技術(shù)在教學(xué)及管理中的實現(xiàn)路徑研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2014（7）：105-109.

[5] 董焱.基于虛擬化技術(shù)的實驗教學(xué)中心環(huán)境構(gòu)建[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（3）：299-302.