李益雙,宋丹丹
(1.南昌工學(xué)院實驗實訓(xùn)中心,江西南昌,330000;2.南昌工學(xué)院理學(xué)院,江西南昌,330000)
為了培養(yǎng)和提高大學(xué)生的計算機(jī)操作能力,很多高校在大一的時候就對大部分專業(yè)開設(shè)“計算機(jī)基礎(chǔ)”等實踐操作課程,而該課程教學(xué)任務(wù)的完成需要輔助以計算機(jī),也就是需要在計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室完成的,這就要與學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施配套。然而,隨著高校的擴(kuò)招,在校生規(guī)模的不斷增長,傳統(tǒng)的計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室已經(jīng)難以滿足教學(xué)的需要,給計算機(jī)教學(xué)質(zhì)量帶來了不利的影響。云計算是近年來不斷發(fā)展成熟的技術(shù),桌面云是云計算的典型應(yīng)用,桌面云能把所有的計算機(jī)教學(xué)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理,并以虛擬桌面的形式提供服務(wù)[1]。桌面云模式在性能、運維、投入等方面比傳統(tǒng)模式有著明顯優(yōu)勢,桌面云的應(yīng)用能有效改善傳統(tǒng)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室管理存在的不足,為計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室管理建設(shè)提供新的途徑。
計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室是高?!坝嬎銠C(jī)基礎(chǔ)”課程的授課場所,由于上課人數(shù)眾多涵蓋學(xué)校的大部分專業(yè),課程安排緊湊,實驗室基本上是全天性的處于工作狀態(tài),而且這些實驗室除了一般的教學(xué)活動之外,學(xué)校還會利用計算機(jī)實驗室的場地來承擔(dān)各種校內(nèi)外社會服務(wù)考試任務(wù),如計算機(jī)等級考試、理實一體課程的上機(jī)考試以及一些社會考試等,多樣化的需求對實驗室計算機(jī)設(shè)備提出了較高的要求。因此這也就導(dǎo)致了這些計算機(jī)使用頻率高,往往都是超負(fù)荷工作,大大降低了設(shè)備的使用壽命。對于計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室的管理人員來說,也存在很多問題:
(1)系統(tǒng)部署復(fù)雜:為了滿足學(xué)校的多樣化教學(xué)、實驗以及各種考試的環(huán)境需求,管理員需要花費大量的時間和精力,在機(jī)房軟件環(huán)境的安裝和部署上,同時對于一些臨時性的軟件的變更、升級等機(jī)房維護(hù)工作,也為管理員帶來了極大的工作量。
(2)運維效率低:所有的計算機(jī)都需要管理人員現(xiàn)場維護(hù),不僅花費時間較長,而且效率低下。無論采用的是硬件還原還是軟件還原,在使用網(wǎng)絡(luò)同傳功能恢復(fù)系統(tǒng)或增量拷貝時,都需要傳輸大量數(shù)據(jù),但由于網(wǎng)絡(luò)速度、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等原因,傳輸中常常因中途斷線而前功盡棄。
(3)安全性差:由于機(jī)房使用人數(shù)眾多、使用頻率高,且學(xué)生上機(jī)經(jīng)常自帶U 盤,而殺毒軟件難以做到像個人計算機(jī)一樣及時更新,難以抵御新型病毒,經(jīng)常導(dǎo)致一些電腦中病毒,有時候防治不及時,危害整個機(jī)房甚至服務(wù)器的數(shù)據(jù)安全。
瘦客戶機(jī)是一種配置精簡、用于遠(yuǎn)程訪問的終端設(shè)備,沒有硬盤和其他存儲部件。只需要連接鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器和其他外設(shè)(如打印機(jī)),完成基本的輸入、輸出和顯示功能,它通常和桌面虛擬化系統(tǒng)配合使用。瘦客戶機(jī)在提高數(shù)據(jù)安全性、降低管理運維成本和節(jié)能減排等方面具有較大優(yōu)勢。
桌面虛擬化[2]是一種將用戶桌面與實際終端設(shè)備相分離的應(yīng)用模式。它將原本運行在用戶終端上的桌面和應(yīng)用程序托管到服務(wù)器端運行,數(shù)據(jù)也統(tǒng)一存放在服務(wù)器端,并由終端通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問,而用戶終端本身僅實現(xiàn)輸入輸出與界面顯示功能。
VDI(即虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)),是目前市場主流的虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu),本校的計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室的建設(shè)也是采用該架構(gòu)。VDI 基礎(chǔ)架構(gòu),輕前端重后端,絕大成本投在后端資源建設(shè),通過在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器運行Windows 系統(tǒng),將桌面進(jìn)行虛擬化。用戶通過來自終端設(shè)備(傳統(tǒng)終端設(shè)備和移動智能終端)的客戶計算協(xié)議與虛擬桌面進(jìn)行連接,用戶訪問他們的桌面就像是訪問傳統(tǒng)的本地安裝桌面一樣,即將客戶端桌面工作負(fù)載托管在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上,用戶使用終端通過遠(yuǎn)程協(xié)議進(jìn)行訪問,采用集中管理、云端計算、云端存儲的工作模式。
將桌面云技術(shù)應(yīng)用到計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室,無論是從實驗室的建設(shè)還是管理來說,都具有極大的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在以下幾方面:
(1)降低建設(shè)成本:計算機(jī)產(chǎn)品的更新?lián)Q代非???,為了保證教學(xué)質(zhì)量的最優(yōu)化,需要定期對軟件和硬件進(jìn)行升級和更換,而基于桌面云的計算機(jī)實驗室對接入端的計算機(jī)的配置要求并不高,而且學(xué)生端的硬件也可以根據(jù)教學(xué)的需求配置不同類型的終端,而且硬件也不需要不斷的更新,這無疑對學(xué)校的實驗室管理建設(shè)節(jié)省了一大筆費用。
(2)簡化環(huán)境部署:面對不同環(huán)境的需求,制作不同的課程鏡像,這樣可以根據(jù)功能需求選擇不同的鏡像系統(tǒng),可以簡化系統(tǒng)桌面,而且也可以避免一些軟件之間的不兼容[3]。
(3)減少管理工作量:計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室的管理工作量較大,管理員不但需要準(zhǔn)確掌握硬件的運行情況,還需要時刻保證軟件的正常運行,而基于桌面云技術(shù)的實驗室管理能夠極大的減少工作量,因為桌面云中心負(fù)責(zé)整個軟硬件系統(tǒng)的維護(hù)工作,軟件升級完全在云端進(jìn)行,一旦出現(xiàn)故障能夠及時處理,從而節(jié)省大量運維工作量和時間。
桌面云系統(tǒng)能夠?qū)?yīng)用和桌面的升級、變更、維護(hù)等工作交由后臺統(tǒng)一管理[4]??梢栽跐M足各種教學(xué)場景需要的同時實現(xiàn)IT 資源的集中構(gòu)建、管理,保證學(xué)生上機(jī)不再受軟硬件系統(tǒng)頻繁故障的影響,不斷節(jié)省資金投入、能耗大幅降低,而且具備良好的綜合定位分析及故障恢復(fù)能力,大大簡化管理員的繁瑣工作,相對于傳統(tǒng)的計算機(jī)實驗室,桌面云的運維效率成倍提升。
根據(jù)對教師機(jī)和學(xué)生機(jī)需求的不同,我們建議配套不同的硬件設(shè)置,學(xué)生機(jī)采用的是瘦客戶機(jī),而教師機(jī)的具體配置要求如表1 所示。
在基于桌面云實驗室管理建設(shè)的方案中,存放系統(tǒng)鏡像的服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心,當(dāng)終端的瘦客戶機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接訪問數(shù)據(jù)中心服務(wù)器時,需要借助桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議,桌面?zhèn)鬏數(shù)男视绊懱摂M桌面的性能。在H3C CAS 桌面云虛擬化解決方案,可以為不同的用戶提供不同的環(huán)境,用戶可以按需選擇,利用VDP 桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議,CAS 可以快速的向用戶交付整個桌面。
表1 教師機(jī)終端硬件配置要求
在H3C CAS 云計算管理平臺中,由虛擬化內(nèi)核平臺CVK、虛擬化管理系統(tǒng)CVM 和云業(yè)務(wù)管理中心CIC 三個組件構(gòu)成。從邏輯架構(gòu)上,該管理平臺包括虛擬化層、自動化服務(wù)層、管理層、業(yè)務(wù)編排層、API 層五部分,其整體邏輯架構(gòu)如表2 所示。
表2 H3C CAS虛擬化桌面云基本架構(gòu)
根據(jù)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室承擔(dān)的教學(xué)以及考試任務(wù)的需求,桌面云系統(tǒng)需要支持不同的教學(xué)和考試環(huán)境,并且可以在不同的環(huán)境中自由切換,來滿足不同教學(xué)與考試的個性化需求,計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室桌面云方案整體部署架構(gòu)如圖2所示。
(1)在集群服務(wù)器上安裝H3C CAS 桌面云虛擬化底層系統(tǒng),通過B/S 瀏覽器登錄H3C CAS 系統(tǒng)對整個系統(tǒng)進(jìn)行配置和管理。
(2)用云終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PC 機(jī),通過云終端方式或虛擬化客戶端軟件,直接登錄虛擬化系統(tǒng),為每個用戶分配專用虛擬機(jī)。
(3)根據(jù)不同的教學(xué)或者考試環(huán)境需求,配置不同的鏡像模板,在不同的用戶組使用實驗室的時候,選擇對應(yīng)的環(huán)境鏡像,滿足不同院系、不同專業(yè)課程以及不同考試的環(huán)境要求。
圖2 計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室桌面云方案整體部署架構(gòu)圖
通過對傳統(tǒng)計算機(jī)實驗室現(xiàn)狀分析,針對目前實驗室管理與發(fā)展所面臨的困難和問題,提出基于桌面云的計算機(jī)實驗室管理方案。桌面云作為云計算的一重要應(yīng)用領(lǐng)域,在技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟,在教育行業(yè)也受到越來越多的認(rèn)可。采用桌面云技術(shù)可有效改善傳統(tǒng)計算機(jī)基礎(chǔ)實驗室存在的不足,提高實驗室人員的工作效率,提升實驗室管理水平,節(jié)能環(huán)保,控制成本,有利于高校計算機(jī)實驗室的管理與發(fā)展。此外,桌面云技術(shù)在應(yīng)急處理方面的能力還有待加強。服務(wù)器故障或者是網(wǎng)絡(luò)故障往往會造成這個桌面云系統(tǒng)的癱瘓,即時這時候終端沒有任何問題。一旦發(fā)生這種事故造成的后果也是非常嚴(yán)重的,因此如果加強云桌面系統(tǒng)的終端的應(yīng)急處理能力也是值得我們思考的。