郝 琰

(山西工程科技職業(yè)大學(xué),山西 晉中 030619)

0 引言

目前,山西工程科技職業(yè)大學(xué)不同院系計算機實驗室分布在不同的實訓(xùn)樓,日常維護工作量大。 為保證實驗室教學(xué)環(huán)境的穩(wěn)定,計算機實驗室采用云部署技術(shù)來統(tǒng)一規(guī)劃。 從結(jié)果來看,這一舉措有效提高了計算機實驗室的管理效率,解決了很多計算機管理方面的問題,減輕了應(yīng)對計算機教學(xué)活動突發(fā)情況的壓力。

1 計算機實驗室建設(shè)以及管理存在的問題

隨著信息技術(shù)發(fā)展,計算機成為必要的教學(xué)輔助,原來的計算機實驗室出現(xiàn)影響教學(xué)發(fā)展的端倪。 當(dāng)前,學(xué)校計算機實訓(xùn)中心部署采用的是傳統(tǒng)的軟硬件分別安裝配置,硬件和軟件操作系統(tǒng)一對一配比。 從實訓(xùn)中心計算機環(huán)境的管理和部署來看,主要存在以下問題。

(1)教學(xué)環(huán)境維護任務(wù)較大。 不同學(xué)院開設(shè)不同課程所用的軟件版本不同,實驗室管理者往往只能以每個實驗室為單位進行更新維護,工作量大,重復(fù)性工作多,尤其在線上期末考試和臨時社會考試期間,教學(xué)環(huán)境維護成本較大[1]。

(2)整合實訓(xùn)中心計算機資源難度大。 學(xué)校有部分實驗室仍然采用傳統(tǒng)實驗室管理,計算機性能不同,安裝軟件不同,只能面向單一學(xué)科或者課程,無法實現(xiàn)計算機資源共享。 由于實訓(xùn)中心機器不屬于同一批次,其配置和性能存在著較大不同,全部軟件安裝到一臺計算機的可行性不高,會對計算機硬件造成較大負荷,所以只能在專門實訓(xùn)室進行相應(yīng)課程,難以提高實驗室利用效率[2]。

(3)實訓(xùn)機器安全系數(shù)低。 殺毒軟件可以降低一些風(fēng)險,但遇到一些特殊情況時,管理人員只能用更新系統(tǒng)的手段修復(fù)計算機環(huán)境,嚴重影響正常教學(xué)活動[3-4]。

2 智能云教室相關(guān)技術(shù)

云技術(shù)也稱云計算,是傳統(tǒng)計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 其最重要的思想就是建立“云”處理與計算能力,減少客戶終端處理信息的負擔(dān)[5]。 在信息時代,云技術(shù)為解決上述問題提供了新思路。 智能云教室是針對PC 終端操作系統(tǒng)及軟件的快速部署、統(tǒng)一維護及管理等量身定制的集中化、智能化、規(guī)范化的云桌面部署方案,其核心功能為:(1)操作系統(tǒng)快速批量部署;(2)客戶端機器保護還原保障客戶端PC 的高性能計算能力。

2.1 云部署技術(shù)

云部署技術(shù)是一種計算模式,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把大量可擴展和彈性的IT 相關(guān)能力作為一種服務(wù)提供給多個客戶。

(1)P2P 等后臺同步技術(shù)。 在客戶端操作系統(tǒng)啟動后,后臺將服務(wù)器分配給機器的所有數(shù)據(jù)同步到本地硬盤,以降低客戶端對服務(wù)器端的壓力,大大縮短后續(xù)啟動速度。

(2)采用高性能本地緩存技術(shù)。 該技術(shù)將服務(wù)器交付給客戶機的數(shù)據(jù)高速緩存到本機,與傳統(tǒng)的云架構(gòu)相比,大大提高了系統(tǒng)從服務(wù)器讀寫數(shù)據(jù)的IO 性能比。

在云桌面部署中,計算機增量服務(wù)器對數(shù)據(jù)處理如圖1 所示,圖中可以看出數(shù)據(jù)變化保存本地上傳服務(wù)器可以自動創(chuàng)建快照,重啟之后自動部署更新,能夠保持原有軟卡方案的性能。

圖1 增量及部署方案

2.2 智能云教室系統(tǒng)管理方式

教學(xué)環(huán)境和教學(xué)手段隨著時代的發(fā)展而不斷變化,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟為學(xué)校教學(xué)環(huán)境的變革提供了有力的支持,智慧教室也在此基礎(chǔ)上應(yīng)運而生。 智慧教室是一種新型的教育手段,它是未來教室的一種方式,智慧教室集多重功能為一體,推動智慧校園建設(shè)的步伐。

2.2.1 系統(tǒng)集中化管理

系統(tǒng)集中化的結(jié)果為只需要管理一臺中央服務(wù)器,構(gòu)建校園多媒體和計算機實驗室集中統(tǒng)一管理平臺,可根據(jù)實際需要在中央服務(wù)器下增設(shè)代理服務(wù)器,但管理依然僅針對中央服務(wù)器。 系統(tǒng)集中化管理需要:(1)根據(jù)終端實際布局(如按機房等)采用分組管理,并自動收集各組終端網(wǎng)卡MAC 地址,構(gòu)建終端群組及地址池(其單組最大支持254 終端)。 (2)構(gòu)建系統(tǒng)及桌面鏡像資源庫,終端所需系統(tǒng)環(huán)境全部上傳并集中存儲在中央服務(wù)器。 (3)建立鏡像資源庫,進行集中統(tǒng)一管理和配置終端模板時調(diào)用。

2.2.2 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化管理

標(biāo)準(zhǔn)化管理需要對終端硬盤及桌面進行模板化管理,為各組創(chuàng)建一個虛擬硬盤,并從鏡像庫中為其添加系統(tǒng)及桌面環(huán)境等作為終端硬盤模板。 終端開機時,系統(tǒng)將共享該模板并自動覆蓋到本地硬盤,終端模板及桌面策略化管理,對模板中的系統(tǒng)及桌面進行策略化管理和設(shè)置,如:系統(tǒng)選單顯示/隱藏、系統(tǒng)引導(dǎo)順序、系統(tǒng)保護還原設(shè)置、USB 存儲設(shè)備及串并口禁用等。

2.2.3 系統(tǒng)智能化管理

智能化管理賦予了新系統(tǒng)即插即用,無須停機停課部署,終端首次網(wǎng)絡(luò)啟動即可直接使用的功能。 服務(wù)端按需交付并將交付下來的數(shù)據(jù)緩存和寫入終端本地硬盤。 多系統(tǒng)時,各系統(tǒng)擁有獨立的緩存空間。 在終端正常使用中,遵循按需交付優(yōu)先的原則,服務(wù)器主動將模板中的所有數(shù)據(jù)完全交付到本地硬盤,交付完成后,終端可斷網(wǎng)和離線使用。

智能化系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)分為3 部分:鏡像、磁盤和分組,分別存放不同信息,如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心

3 云部署計算機實驗室的優(yōu)勢

云部署與傳統(tǒng)實驗室管理當(dāng)中所用的還原卡有著諸多不同。

(1)管理模式:云部署采用服務(wù)器集中管理,后臺部署不影響正常使用,而還原卡屬于單機房單機管理,需要先部署才可以使用。

(2)安全機制:云部署是服務(wù)器加本地雙保障,還原卡只有本地。 在日常教學(xué)管理過程中,云部署下的云智能教室只需要維護好服務(wù)器端,可以無限使用,不用考慮硬件兼容性。

3.1 云部署技術(shù)的優(yōu)勢

云部署技術(shù)架構(gòu)為虛擬磁盤模式,上傳方式采用壓縮后上傳,耗時較少,占用空間較小,普通PC 也可以作為服務(wù)器使用,大大降低投入成本。 云部署技術(shù)的部署方式為P2P 部署方式,效率達到每分鐘600 MB ～2 GB,其更新可以自動創(chuàng)建一個新的快照,每個快照都可以隨時還原和引用。 離線使用的情況下,無時間次數(shù)限制,操作中不需要事前分組,可以主動加入分組。而同類技術(shù)大多利用緩存,需要專業(yè)的服務(wù)器或服務(wù)器群,直接上傳耗時較長,占用空間較大,部署時需要從服務(wù)器中獲取,效率低,節(jié)點操作也不方便,有時間和次數(shù)的限制,還需要手工逐臺加入、逐個分區(qū)。

系統(tǒng)增量更加方便,對僅有變化的部分進行同傳,不做重復(fù)性傳輸,提高維護效率,供日常維護使用。 系統(tǒng)自動檢測注冊表以及硬盤參數(shù)信息。 數(shù)據(jù)傳輸過程如圖3 所示。

圖3 數(shù)據(jù)傳輸過程

3.2 聯(lián)想云部署的優(yōu)勢

聯(lián)想云部署的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在強化了集中管理的本地利用,對服務(wù)器依賴不高,聯(lián)網(wǎng)斷網(wǎng)均可使用。 云部署可管理200 臺以上,客戶機為主,服務(wù)器為輔,多系統(tǒng)完全脫離服務(wù)器本地運行,沒有系統(tǒng)運行數(shù)量限制,可以完全適應(yīng)各類課程所需實驗室環(huán)境。

云部署下的實驗室管理方案支持跨網(wǎng)段、跨路,可管理終端數(shù)量達千臺以上,真正構(gòu)建了基于校園網(wǎng)計算機實驗室和多媒體教室的集中統(tǒng)一管理平臺。 通過集中部署代替分散管理,把管理難度降低,減少對實訓(xùn)中心機器維護的時間和經(jīng)濟成本。 集中部署把機器響應(yīng)時間縮短,提升服務(wù)質(zhì)量,提高機器使用效率,對實訓(xùn)教學(xué)提供基礎(chǔ)保障的服務(wù)。

3.3 系統(tǒng)管理的優(yōu)勢

系統(tǒng)應(yīng)用化管理可以增強實用性,實現(xiàn)多系統(tǒng)共存。 系統(tǒng)之間相互獨立,實現(xiàn)一機多用,虛擬模板中可配置多個系統(tǒng)環(huán)境,同時共存且相互獨立。 (1)終端開機顯示系統(tǒng)選單供學(xué)生自由選擇,滿足各種教學(xué)環(huán)境的需要,模板交付多個系統(tǒng)到本地,無須應(yīng)急備份系統(tǒng)。 (2)無論模板中配置幾個系統(tǒng),都可完全交付到終端本地,各個系統(tǒng)均可斷網(wǎng)離線使用,無須單獨搭建、管理和維護本地應(yīng)急備份系統(tǒng)。 (3)系統(tǒng)管理安全系數(shù)高,斷網(wǎng)離線使用,減少各種網(wǎng)絡(luò)事故隱患,包括當(dāng)前系統(tǒng)的繼續(xù)使用和下節(jié)課選擇另外的系統(tǒng)使用等。(4)系統(tǒng)支持本地保護還原,確保終端安全穩(wěn)定運行。(5)無論終端在線還是離線狀態(tài),都提供本地保護還原,防范各種破壞,確保終端系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

系統(tǒng)維護管理簡單化。 系統(tǒng)維護只需要維護一臺服務(wù)器,所有的管理維護工作都只針對中央服務(wù)器。在管理過程中,管理者只需要維護模版,如系統(tǒng)更新、策略改變、添加系統(tǒng)等都只針對模板,這就使得系統(tǒng)維護更加靈活,終端開機自動更新。 學(xué)生開機,終端直接在使用中自動完成更新,無須人工干預(yù)、無須加班處理,無須停機停課。 管理者使用鏡像及磁盤共享策略,大幅度減少了工作量,同一鏡像可供多個磁盤共享,同一磁盤模版可供多個分組共享,最大限度地減少管理維護工作量,提高維護效率。 在維護過程中,使用者可以任意添加或者刪除系統(tǒng),提高快速響應(yīng)能力,對模板可任意添加或刪除系統(tǒng),且不影響也無須重新交付模板中其他系統(tǒng),滿足各種突發(fā)性和臨時性需求,提高快速響應(yīng)能力。

系統(tǒng)管理維護具有便捷性。 管理者可以對分散的終端和分散的機房進行集中統(tǒng)一管理。 (1)從系統(tǒng)部署方面來看,快速部署操作系統(tǒng)及軟件環(huán)境到客戶機本地硬盤以及快速地響應(yīng)各種臨時性和突發(fā)性軟件環(huán)境需求。 (2)從系統(tǒng)維護來看,快速統(tǒng)一地進行系統(tǒng)維護和更新,降低管理維護工作量,減少停機、停課和加班維護時間。 (3)從快速搭建實驗室環(huán)境來看,開機即可進入Windows 桌面環(huán)境并使用,快速搭建各種系統(tǒng)環(huán)境。 比如Exam,ATA 等考試。

實驗室環(huán)境部署之后,如果后期使用需要修改,進行維護,安裝、卸載軟件,修改配置不耽誤機房空余時間,機房管理人員修改實驗室教學(xué)環(huán)境不受時間、地點的限制,即使當(dāng)前更新維護的計算機正在使用,也不會影響正常的計算機教學(xué)活動。

4 結(jié)語

本文探究了云部署技術(shù)支撐下的高校計算機實驗室管理新模式,得到了如下結(jié)論:

(1)云部署下的云智能教室是一種靈活的計算機資源應(yīng)用模式,比起陳舊的模式更加靈活多變,操作界面也更加友好。 對于管理人員來說,磁盤模版化積木式管理,可以快速搭建各種系統(tǒng)環(huán)境。 實驗室管理應(yīng)用云部署,將云概念運用于實訓(xùn)中心計算機管理,給創(chuàng)新教育和管理帶來許多啟發(fā)和思考。

(2)基于云部署的計算機實驗室實現(xiàn)了實驗室計算、存儲資源的集中化,多系統(tǒng)共存且相互獨立,滿足多樣化教學(xué)需求,具有統(tǒng)一管理、維護升級方便、安全性高、綠色節(jié)能、使用周期長的特點,打破了實驗教學(xué)的時空限制,提供了個性化實驗環(huán)境。

(3)隨著校園網(wǎng)、云計算平臺的建設(shè)以及云技術(shù)的成熟,基于云部署下的云智能計算機實驗室的管理已經(jīng)具備了充分條件,云智能計算機實驗室給高校計算機實驗教學(xué)提供更好更靈活的軟硬件環(huán)境,顯著提高實驗室管理的效率,充分推動實驗室管理信息化改革。