歐陽燕，李曉昀，楊剴

（南華大學(xué)，湖南 衡陽 421001）

0 引言

隨著信息化的普及，在高校正常教學(xué)中，不僅是計算機學(xué)科領(lǐng)域需要進行大量編程類的實踐教學(xué)，其他一些專業(yè)也要求在相應(yīng)輔助軟件上進行實踐教學(xué)。實踐教學(xué)是理論知識的驗證與運用，實驗環(huán)境的好壞直接影響實驗教學(xué)效果。

1 現(xiàn)狀

高校的實踐類課程是專門培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)學(xué)科實際操作技能的課程，該課程擔(dān)負著培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)應(yīng)用能力、創(chuàng)新實踐能力的重任。因此對實踐課程教學(xué)探討以提高教學(xué)效果就顯得尤為重要。在機房管理和實驗授課過程中，發(fā)現(xiàn)高校實踐教學(xué)中存在以下不足。

1.1 無法有效保障實驗教學(xué)秩序

和理論課堂不一樣，實驗課堂具有開放性、自由性特點。隨著智能便攜通訊工具的廣泛使用，實驗過程中時常有學(xué)生玩手機、玩游戲或者做一些與課堂實驗無關(guān)的事，任課老師往往無法同時監(jiān)督班級所有學(xué)生。學(xué)校教學(xué)管理部門，實驗授課教師和機房管理人員，都希望制定相應(yīng)機房上機行為策略，以此約束學(xué)生上機，確保良好的實驗教學(xué)秩序進而提高實驗教學(xué)效果。

1.2 無法滿足實驗環(huán)境需求的多樣性

通常情況下，高校機房除了承擔(dān)計算機學(xué)科課程教學(xué)任務(wù)以外，有時還需承擔(dān)非計算機專業(yè)輔助軟件教學(xué)任務(wù)，且不同專業(yè)的實驗教學(xué)環(huán)境，所需要的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件均不相同，而傳統(tǒng)的單機計算機安裝多操作系統(tǒng)或更新應(yīng)用軟件都依賴于還原卡同傳，耗時久、效率低，難以有效滿足多專業(yè)實驗環(huán)境需求。

1.3 無法保障實驗教學(xué)的延續(xù)性

傳統(tǒng)實驗室的機器采用的是還原卡系統(tǒng)保護，在上機機器使用期間所做修改在系統(tǒng)重啟后全部取消，因此學(xué)生課后無法對實驗內(nèi)容存盤，無法保證實驗的延續(xù)性[1]。而任課老師則需要在每次上課時攜帶外置存儲設(shè)備，通過拷貝的方式進行上傳課件和作業(yè)，因此傳統(tǒng)的實驗室機器同時也給任課教師帶來了諸多不便。

2 云計算與云桌面

云計算，是由Google和IBM于2007年聯(lián)合推出的一種新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)計算模型計劃，國外多個高校都參加了該計劃。2008年清華大學(xué)的加入標志著云計算正式進入我國教育研究領(lǐng)域[2]。

2.1 云計算的概念

云計算(C lo u d s C o m p u tin g)是分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing）和網(wǎng)絡(luò)計算（Grid Computing）的新發(fā)展，是依托互聯(lián)網(wǎng)，面向客戶提供安全、快速、便捷數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)計算的服務(wù)模式，是一種新的IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式[3]。

云計算把大量的分布式計算機上的內(nèi)存、存儲和計算能力集中起來成為一個虛擬的資源池-“云”，用戶可在任意位置使用各種終端通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式從“云”端資源池獲取所需要的資源。云計算最大的特點就是虛擬化技術(shù)。用戶請求的資源并非來自于固定的實體，而是被虛擬的各種IT資源集合。虛擬化技術(shù)打破了固有的物理硬件之間的隔離，通過管理程序?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備資源統(tǒng)一管理，形成共享資源池從而實現(xiàn)資源分享、資源定制和按需報務(wù)。

2.2 云桌面技術(shù)

云桌面技術(shù)又叫做虛擬化、云電腦，是傳統(tǒng)PC桌面經(jīng)過云計算技術(shù)轉(zhuǎn)型升級后的技術(shù)產(chǎn)物，是一種基于虛擬化技術(shù)的終端操作系統(tǒng)交付與管理方案，包括終端客戶端和云端服務(wù)器。終端客戶端可以通過遠程桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議、虛擬磁盤讀寫指令、虛擬地址映射等多種技術(shù)訪問云端服務(wù)器實現(xiàn)系統(tǒng)模板的本地化呈現(xiàn)，從而有效提升終端操作系統(tǒng)部署與運維效率[4]。

當(dāng)前市面上主要有如下三種技術(shù)架構(gòu)的云桌面產(chǎn)品，包括：虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)（VDI）、虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)（VOI）和智能桌面虛擬化（IDV）。

（1）虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)（VDI）。VDI架構(gòu)通過在物理服務(wù)器上應(yīng)用虛擬化技術(shù)，為虛擬機分配硬件資源并發(fā)布給終端用戶使用。通俗點來說就是硬件資源和操作系統(tǒng)都是在服務(wù)器端。

（2）虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)（VOI）。在VOI架構(gòu)中，服務(wù)器負責(zé)OS鏡像管理、鏡像上傳下載、以及終端的管理工作，終端負責(zé)計算任務(wù)，通俗來說就是硬件資源都在終端設(shè)備。

（3）智能桌面虛擬化（IDV）。IDV架構(gòu)的顯著特點是服務(wù)器只負責(zé)用戶操作系統(tǒng)的托管，存儲和計算則是放在終端設(shè)備。

3 噢易教育桌面云

3.1 桌面云架構(gòu)

南華大學(xué)信息技術(shù)實訓(xùn)中心，于2019年采購噢易教育桌面云產(chǎn)品，布置實施于紅湘、雨母兩個校區(qū)機房。

噢易桌面云是一套融合VDI、VOI、IDV三種桌面技術(shù)架構(gòu)的新型桌面云產(chǎn)品，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層、桌面層、終端層、用戶層五層架構(gòu)，并通過單一的融合管理平臺實現(xiàn)對機房、終端設(shè)備、桌面統(tǒng)一管理和集中運維[5]。主體架構(gòu)如圖1所示。

從圖1可以看出，服務(wù)器集群將硬件資源集中到服務(wù)器端，通過虛擬化軟件按照需求將后臺數(shù)據(jù)中心的軟硬件資源采用網(wǎng)絡(luò)傳輸分配給前端的各終端設(shè)備。主要包括下面五層：

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層?；A(chǔ)設(shè)施層通過服務(wù)器集群將存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、顯示設(shè)備等硬件資源集中到服務(wù)器端構(gòu)成基礎(chǔ)設(shè)施層。采用全集群架構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一規(guī)劃、計算資源統(tǒng)一規(guī)劃、存儲資源統(tǒng)一規(guī)劃等資源融合。主機和磁盤硬盤均有冗余部署機制，能夠確保桌面業(yè)務(wù)安全、穩(wěn)定運行并支持靈活的磁盤容量擴展[6]。

（2）平臺層。采用B/S架構(gòu)的統(tǒng)一融合管理平臺，從學(xué)生上機行為管控、遠程終端和桌面控制、精細化網(wǎng)絡(luò)管控、軟件資產(chǎn)審計、教學(xué)過程記錄、桌面分組策略管理這六大塊出發(fā)，實現(xiàn)對實驗教學(xué)的統(tǒng)籌管理。

（3）桌面層。噢易桌面云提供基于VDI、VOI和IDV三種技術(shù)架構(gòu)的桌面類型，并且還可針對不同專業(yè)班級配置教學(xué)桌面、個人桌面及漫游桌面三種不同類型桌面，滿足不同專業(yè)教學(xué)環(huán)境需求。每種桌面類型都可流暢支持WinXP/Win7/Win8/Win10等Windows系統(tǒng)、Ubuntu等Linux系統(tǒng)。

（4）終端層。支持多種類型終端設(shè)備，如云一體機、云終端、胖終端、PC機、觸摸屏一體機。

（5）用戶層。可根據(jù)實際教學(xué)需求，配置多元化、個性化教學(xué)場景，如基礎(chǔ)實驗教學(xué)、語音教學(xué)、專業(yè)實訓(xùn)、多媒體教學(xué)、專業(yè)考試等。

3.2 云桌面技術(shù)的優(yōu)勢

噢易桌面云整套設(shè)備的投入使用已經(jīng)一年有余，結(jié)合實驗教學(xué)過程中機房管理人員、任課老師、上機學(xué)生使用心得總結(jié)噢易桌面云在實驗教學(xué)中的優(yōu)勢如下。

（1）高效化的管理平臺。在使用運桌面技術(shù)之前，南華大學(xué)承擔(dān)公共實踐課程的實驗室主要以傳統(tǒng)的PC機為主。由于購置年份、品牌、配置、操作系統(tǒng)以及軟件等的不同為實驗室管理人員部署實驗環(huán)境帶來了一定困難?，F(xiàn)如今雨母校區(qū)統(tǒng)一使用噢易融合管理平臺，實驗管理人員只需要通過局域網(wǎng)內(nèi)任何一臺機器的瀏覽器訪問服務(wù)器IP地址，即可登錄后臺管理平臺，實現(xiàn)對整個校區(qū)實驗室的統(tǒng)一管理。融合管理平臺如圖3所示。

首先，實驗室管理人員可輕松對機房內(nèi)所有終端電腦通過一鍵喚醒、重啟、關(guān)閉等操作進行集中式管理。其次，如軟件的安裝和更新，由以前使用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)同傳的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐绘I更新安裝模式，同時支持在線更新，因此在使用終端的過程中，不僅能夠節(jié)約管理人員的更新時間，也大大提高了實驗室管理效率，也保障了實驗教學(xué)的正常進行。另外，通過管理平臺可實現(xiàn)多操作系統(tǒng)靈活切換。除基本的教學(xué)任務(wù)以外，實驗室每年都承擔(dān)了一些考試任務(wù)，如全國計算機等級考試、大學(xué)生心理素質(zhì)測試、全國英語四六級口語考試、衡陽市中考閱卷、衛(wèi)生局醫(yī)師資格考試等，桌面云的多鏡像方式技術(shù)支持同一終端部署多操作系統(tǒng)桌面從而滿足不同考試軟件環(huán)境需求，可短時間內(nèi)靈活切換考試場景[7]。

（2）多元化的教學(xué)模式。隨著信息化的普及，傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式已不能滿足實驗教學(xué)需求。云桌面技術(shù)的推行帶來了多元化的教學(xué)模式。首先，可以通過對終端的行為管控功能，如禁用U盤、桌面程序黑名單等建立相應(yīng)的機房上機行為策略，從而約束學(xué)生上機以確保良好的實驗教學(xué)秩序[8]。其次，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)依賴于實驗室環(huán)境，一對多的師生教授模式在有限的兩小時上機時間內(nèi)無法實現(xiàn)老師與全體學(xué)生的互動交流。使用桌面云后，可根據(jù)教學(xué)的需要，分配給教師及學(xué)生相應(yīng)個人桌面賬號，做到移動式學(xué)習(xí)、辦公。教師可隨時隨地發(fā)布作業(yè)任務(wù)，學(xué)生可不受時空限制閱覽布置的任務(wù)，這種異步互動式教學(xué)?？杀Ｕ蠈嶒灲虒W(xué)的時效性和延續(xù)性。

（3）多樣化的實驗環(huán)境。噢易桌面云提供的桌面類型可支持多操作系統(tǒng)，因此可根據(jù)專業(yè)課程的需求，部署不同的軟件環(huán)境系統(tǒng)從而滿足多樣化實驗環(huán)境需求。

4 結(jié)語

在高校實驗室建設(shè)中采用云桌面技術(shù)是高校信息化建設(shè)的趨勢，根據(jù)一年多噢易桌面云在本校計算機實驗機房的使用，對于終端用戶，桌面云帶來了比傳統(tǒng)PC機更好的用戶體驗。對于機房管理人員，桌面云給高校機房的運維工作提供了很大便利。但是，桌面云技術(shù)在高校實驗教學(xué)中的應(yīng)用仍存在一些不足，比如說對服務(wù)器的依賴、對網(wǎng)絡(luò)的依賴、虛擬終端顯卡性能體驗差等問題。因此，高校實驗室機房管理人員，在高校實驗室建設(shè)及桌面云產(chǎn)品用戶需求問題上需要綜合考慮上述不足，同時希望未來的桌面云系統(tǒng)能更加完善進而更高效地用于高校實踐教學(xué)中。