黃英

摘要：為了滿足不同專業(yè)不同實(shí)驗(yàn)課的需求，針對(duì)傳統(tǒng)云桌面響應(yīng)慢、學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上機(jī)有效時(shí)間縮短的問(wèn)題，作者對(duì)機(jī)房多課程應(yīng)用軟件進(jìn)行分類，依據(jù)鏡像分割與合并的原理，提出了面向機(jī)房多課程的輕型云桌面的定制方法，即將軟件分類成基礎(chǔ)軟件和專用軟件，并按需生成基礎(chǔ)鏡像和專用鏡像，再將兩個(gè)鏡像合并為所需的新鏡像定制成輕型云桌面。這樣能改善學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上機(jī)的體驗(yàn)度，提高機(jī)房機(jī)器的使用效率，節(jié)省服務(wù)器存儲(chǔ)的空間，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：機(jī)房多課程應(yīng)用軟件;鏡像的分割;鏡像的合并;輕型云桌面定制

中圖分類號(hào)：TP302 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2018）08-0076-03

引言

機(jī)房是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要基地，機(jī)房的服務(wù)對(duì)象是全校的師生，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為高校教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)。[1]機(jī)房的實(shí)驗(yàn)課程常因不同的學(xué)院不同的專業(yè)需求而更換不同的軟件，但因?yàn)閷?shí)際條件的限制而不能實(shí)現(xiàn)，目前多數(shù)機(jī)房的做法是，將所需的軟件都整合到云桌面（即傳統(tǒng)云桌面），需要時(shí)調(diào)出來(lái)使用。其優(yōu)點(diǎn)是軟件管理和使用方便，但帶來(lái)的問(wèn)題是：在有批量客戶機(jī)登錄時(shí)，運(yùn)行的軟件較多，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器開(kāi)銷增大，往往會(huì)出現(xiàn)云桌面連接時(shí)間較長(zhǎng)，甚至云桌面連接失敗的現(xiàn)象?？梢?jiàn)，“大而統(tǒng)”的云桌面已經(jīng)不能滿足門(mén)類多樣的實(shí)驗(yàn)課程的需要。對(duì)此，筆者提出了面向機(jī)房多課程的輕型云桌面定制[2]的設(shè)想，即將機(jī)房所涉及的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行歸類，將不同實(shí)驗(yàn)課所用的相同或相似的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用軟件歸為一類，并據(jù)此定制個(gè)性化的云桌面來(lái)滿足不同的實(shí)驗(yàn)課程的需求。

由于定制的個(gè)性化云桌面只包含了相關(guān)實(shí)驗(yàn)所需的軟件，所以，它是輕型的。與目前的將所有軟件都整合在一起的做法相比，它在連接和使用上要更快速、有效、穩(wěn)定。因此，面向機(jī)房多課程的輕型云桌面的定制有助于提高機(jī)房機(jī)器的使用效率，節(jié)省服務(wù)器存儲(chǔ)的空間，增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的有效上機(jī)時(shí)間，對(duì)提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量有著積極的促進(jìn)作用。

基本原理

筆者采用鏡像分割和鏡像合并的方法實(shí)現(xiàn)面向機(jī)房多課程的輕型云桌面的定制。

1.鏡像

鏡像（Mirroring）是指一個(gè)磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)在另一個(gè)磁盤(pán)上存在一個(gè)完全相同的副本，是冗余的一種類型;一個(gè)鏡像文件可以由一個(gè)或許多個(gè)文件組成。

鏡像的優(yōu)點(diǎn)是可以使損壞的數(shù)據(jù)塊恢復(fù)正常，并支持“熱替換”，即在不斷電的情況下對(duì)故障磁盤(pán)進(jìn)行更換后，只要從鏡像盤(pán)上恢復(fù)數(shù)據(jù)即可，這提高了系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，從而保障了數(shù)據(jù)的安全性。

本文提到的鏡像是指操作系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)課程所需的應(yīng)用程序和相關(guān)數(shù)據(jù)的載體，實(shí)驗(yàn)室通常的做法是以完整的虛擬鏡像形式保存在存儲(chǔ)服務(wù)器上;而當(dāng)同一時(shí)段有批量并發(fā)的客戶機(jī)登錄到云桌面時(shí)須從鏡像存儲(chǔ)服務(wù)器上下載這個(gè)完整的鏡像，但其下載過(guò)程中要經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)，會(huì)造成鏡像傳輸耗時(shí)長(zhǎng)、體驗(yàn)效果差及機(jī)器的使用率下降的現(xiàn)象。

2.鏡像分割

鏡像分割就是將較大的鏡像文件分割成若干塊，并存儲(chǔ)在多個(gè)鏡像存儲(chǔ)服務(wù)器上，而且每個(gè)鏡像數(shù)據(jù)塊都有兩個(gè)副本（冗余存儲(chǔ)），其可提供并行下載不同的鏡像數(shù)據(jù)塊;當(dāng)某個(gè)鏡像數(shù)據(jù)塊下載失敗時(shí)，會(huì)選擇另一個(gè)鏡像存儲(chǔ)服務(wù)器重新下載鏡像數(shù)據(jù)塊，且會(huì)根據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器的I/O負(fù)載、帶寬負(fù)載選擇下載數(shù)據(jù)，從而提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率。

3.鏡像合并

當(dāng)需要鏡像文件中的幾個(gè)文件時(shí)，可采用專用的軟件（如UnionFS）用提取的方法將所需的幾個(gè)鏡像文件合并到相應(yīng)的鏡像文件重構(gòu)新的鏡像并交付使用。

研究?jī)?nèi)容

機(jī)房課程應(yīng)用軟件的分類研究。

面向機(jī)房多課程的輕型云桌面定制的研究。

研究方法

1.機(jī)房課程應(yīng)用軟件的分類

分類原則是按照實(shí)驗(yàn)課程所要用到的軟件的相似性進(jìn)行聚類分類。初步將編程應(yīng)用軟件歸為一類，如C、C++、VC++、Java、VB等;將CAD軟件歸為一類，如AutoCAD、SolidWorks等;將CAE軟件歸為一類，如MATLAB等;將數(shù)字媒體應(yīng)用軟件歸為一類，如PS、Flash等;將大型實(shí)驗(yàn)應(yīng)用軟件歸為一類，如SQL等。上述分類的軟件為機(jī)房實(shí)驗(yàn)專用軟件。將操作系統(tǒng)如Win7、Linux，等及辦公系統(tǒng)軟件如Office，等合并歸為一類，為機(jī)房實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)軟件。對(duì)機(jī)房實(shí)驗(yàn)課程軟件進(jìn)行的初步分類如圖1所示。

2.面向機(jī)房多課程的輕型云桌面的定制方法

利用鏡像分割方法對(duì)上述的機(jī)房實(shí)驗(yàn)專用軟件和機(jī)房實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)軟件進(jìn)行細(xì)粒度分割，剔除不需要的部分[3] [4]，按需將分割后的軟件存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)服務(wù)器，且分割后定制成機(jī)房基礎(chǔ)鏡像（靜態(tài)鏡像）和機(jī)房專用鏡像（動(dòng)態(tài)鏡像）。在實(shí)驗(yàn)課之前，將所需的兩個(gè)鏡像合并為所需的新鏡像并定制為相應(yīng)的輕型云桌面。這些被重新整合并被縮小粒度的資源以輕型云桌面的形式交付，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡烷_(kāi)銷、高效率的效果。[5]

筆者依據(jù)機(jī)房課程應(yīng)用軟件的分類定制面向機(jī)房多課程的輕型云桌面。

①定制基礎(chǔ)鏡像，如將Win7操作系統(tǒng)與辦公系統(tǒng)軟件整合定制為基礎(chǔ)鏡像1。也可以定制多個(gè)基礎(chǔ)鏡像，如將Linux操作系統(tǒng)與辦公系統(tǒng)軟件整合定制為基礎(chǔ)鏡像2。并將鏡像設(shè)置成只讀模式。

②將機(jī)房專用軟件分成的編程應(yīng)用軟件1、CAD軟件2、CAE軟件3、數(shù)字媒體應(yīng)用軟件4、大型實(shí)驗(yàn)應(yīng)用軟件5分別生成鏡像為：編程應(yīng)用鏡像1、CAD鏡像2、CAE鏡像3、數(shù)字媒體應(yīng)用鏡像4、大型實(shí)驗(yàn)應(yīng)用鏡像5。并將鏡像設(shè)置成可讀寫(xiě)模式。

③以基礎(chǔ)鏡像1為例，將編程應(yīng)用軟件鏡像1合并到基礎(chǔ)鏡像1定制為輕型云桌面1;將CAD軟件鏡像2合并到基礎(chǔ)鏡像1定制為輕型云桌面2……同理，基礎(chǔ)鏡像2的定制同基礎(chǔ)鏡像1。當(dāng)然，定制的虛擬鏡像是按照實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)際需求來(lái)定制的。面向機(jī)房多課程的輕型云桌面的定制示意圖如圖2所示。

這里使用UnionFS專用軟件工具來(lái)完成鏡像合并。雖然機(jī)房專用鏡像與機(jī)房基礎(chǔ)鏡像存儲(chǔ)在不同的服務(wù)器，且都有各自固定的存儲(chǔ)路徑，但在此需將設(shè)為可讀寫(xiě)的機(jī)房專用鏡像與設(shè)為只讀的基礎(chǔ)鏡像合并到根文件系統(tǒng)的目錄下。

另外，在合并之前，實(shí)驗(yàn)課所需的相應(yīng)的應(yīng)用軟件只是以鏡像的形態(tài)存在，也就是未定制成輕型云桌面前并未占用大量的服務(wù)器存儲(chǔ)空間。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)輕型云桌面只運(yùn)行了相關(guān)的軟件，客戶機(jī)登錄的時(shí)間會(huì)減少，響應(yīng)會(huì)更迅速。實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，使用后的輕型云桌面將被掛起并回收，節(jié)省了大量的存儲(chǔ)服務(wù)器的空間。

在機(jī)房實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始前可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)課程的類別將相應(yīng)的輕型云桌面發(fā)布到相應(yīng)的預(yù)約上實(shí)驗(yàn)課的機(jī)房。實(shí)驗(yàn)課時(shí)，學(xué)生就可以在客戶機(jī)登錄，并通過(guò)虛擬桌面池推送的對(duì)應(yīng)的輕型云桌面做實(shí)驗(yàn)。

結(jié)束語(yǔ)

基于虛擬桌面池的軟件管理（批量管理）和可以安裝軟件的有盤(pán)客戶機(jī)（個(gè)性化管理）相比在管理上有了巨大改進(jìn)，但仍存在不少問(wèn)題。而要回到最初的管理模式，也會(huì)有許多問(wèn)題，如實(shí)驗(yàn)課程軟件安裝的同傳（同傳的機(jī)器硬件配置要完全一致）時(shí)間較長(zhǎng)[6]，出現(xiàn)掉線的機(jī)器就得重傳等。本文提出的是一種批量個(gè)性化的管理方案，即可以在短時(shí)間內(nèi)，定制輕型云桌面[7]，并交付客戶機(jī)使用。這個(gè)方案既能讓使用者管理起來(lái)方便，又能讓學(xué)生有好的體驗(yàn)感受。而且，批量個(gè)性化管理從理論上講相對(duì)于個(gè)性化管理在登錄連接上有所改進(jìn)。

當(dāng)然，新增的實(shí)驗(yàn)課會(huì)帶來(lái)輕型云桌面重構(gòu)的任務(wù)，但可以根據(jù)上述方法在短時(shí)間內(nèi)為新增的實(shí)驗(yàn)課定制輕型的云桌面。

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