淺析高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室維護(hù)技術(shù)

◆黃文武

淺析高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室維護(hù)技術(shù)

◆黃文武

首先分析當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室面臨的問題，然后對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室常用的3種維護(hù)技術(shù)（硬盤保護(hù)卡、基于VDI的桌面虛擬化、基于VOI的桌面虛擬化）進(jìn)行分析和比較，闡述每種技術(shù)的功能、作用和不足，為高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)技術(shù)選擇提供參考。

計(jì)算機(jī)；實(shí)驗(yàn)室；維護(hù)技術(shù)

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.12.018

隨著信息時(shí)代的到來，計(jì)算機(jī)成為人們工作、學(xué)習(xí)和生活越來越離不開的重要工具。計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力已成為人在社會(huì)生存所必備的一項(xiàng)基本技能。高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的重要場所，是學(xué)校教學(xué)和科研的重要基地。像筆者工作所在的財(cái)經(jīng)院校，實(shí)驗(yàn)室大多是計(jì)算機(jī)加實(shí)驗(yàn)軟件或?qū)I(yè)應(yīng)用軟件形式的計(jì)算機(jī)機(jī)房。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才實(shí)踐創(chuàng)新能力要求的提高，實(shí)驗(yàn)室在高校人才培養(yǎng)體系中的地位和作用得以加強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)室的開放共享日益增多，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行保障和功能服務(wù)提出更高的要求。這就要求提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)效率和水平，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的功能和作用，以滿足學(xué)校發(fā)展對(duì)實(shí)驗(yàn)室的各種要求。

1　當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室面臨的問題

實(shí)驗(yàn)室的開放服務(wù)日益增多 一方面，使用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)的課程日益增多；另一方面，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室還承擔(dān)著科研、培訓(xùn)、考試等功能服務(wù)，共享開放要求也越來越多，這使得實(shí)驗(yàn)室的開放服務(wù)時(shí)間越來越長，負(fù)荷越來越重。這就需要在維護(hù)時(shí)間較少的情況下，提高實(shí)驗(yàn)室正常安全運(yùn)行的保障能力。

實(shí)驗(yàn)室使用人員多樣，技術(shù)水平參差不齊 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室除正常教學(xué)和科研使用外，還承擔(dān)著部分社會(huì)考試、培訓(xùn)等功能任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室使用人員來源廣泛且多樣，技術(shù)水平也差參不齊，使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)誤操作、刪除或感染病毒等問題，造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件故障或損壞無法使用，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)室的正常使用。這就需要采取有效的技術(shù)手段來保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的安全完好。

實(shí)驗(yàn)室的軟件環(huán)境日益復(fù)雜而多樣 實(shí)驗(yàn)室課程的日益增多，不同的教師和課程對(duì)實(shí)驗(yàn)軟件環(huán)境的要求也不盡相同。此外，承擔(dān)的科研、培訓(xùn)、考試等功能服務(wù)也要求提供不同的系統(tǒng)軟件環(huán)境，需要安裝的軟件越來越多，而且有些軟件之間還存在不兼容或沖突。這使得實(shí)驗(yàn)室的軟件環(huán)境越來越復(fù)雜，需要構(gòu)建相互獨(dú)立、多樣化的系統(tǒng)軟件環(huán)境來滿足不同的用戶需求。

2　高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)技術(shù)

綜上所述，高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)技術(shù)需要解決的兩大問題是：一是能夠有效地保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的安全，避免因計(jì)算機(jī)誤操作、刪除或感染病毒等造成的系統(tǒng)軟件故障，保障計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的正常使用；二是能夠構(gòu)建相互獨(dú)立、多樣化的系統(tǒng)軟件環(huán)境，根據(jù)不同的用戶需求，靈活交付不同的系統(tǒng)軟件環(huán)境，滿足多樣化的應(yīng)用場景。

目前，高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室除了采用普通計(jì)算機(jī)外，還有采用瘦客戶端的，以下將對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的幾種主流維護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析和比較。

硬盤保護(hù)卡技術(shù) 硬盤保護(hù)卡是用于保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的一種PCI擴(kuò)展卡，可以讓計(jì)算機(jī)每次啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)還原到先前的系統(tǒng)狀態(tài)，學(xué)生上課時(shí)對(duì)系統(tǒng)的任何修改都是暫時(shí)的，不會(huì)永久保存，起到保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件安全的作用，是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室常用的一種傳統(tǒng)維護(hù)技術(shù)。硬盤保護(hù)卡技術(shù)經(jīng)多年的發(fā)展，其功能和性能得到不斷完善和提升（如兼容性、穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)拷貝速度、差異拷貝、多點(diǎn)還原、軟件統(tǒng)一注冊等）?？傮w來說，硬盤保護(hù)卡技術(shù)已經(jīng)從單一的系統(tǒng)保護(hù)功能逐漸擴(kuò)展成為批量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)和綜合管理的工具，其用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室維護(hù)的主要功能和作用如下：

1）保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件環(huán)境不被修改或破壞，可還原系統(tǒng)回不同的還原點(diǎn)狀態(tài)；

2）在一臺(tái)計(jì)算機(jī)可構(gòu)建和安裝多個(gè)系統(tǒng)軟件環(huán)境，并且互相隔離，互不影響，用戶可根據(jù)使用需要，選擇進(jìn)入不同的系統(tǒng)軟件環(huán)境，滿足多樣化的應(yīng)用需求；

3）具有強(qiáng)大的軟件統(tǒng)一部署功能，如網(wǎng)絡(luò)拷貝、差異拷貝、軟件統(tǒng)一注冊、計(jì)算機(jī)名及IP地址自動(dòng)分配等，批量安裝和更新計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件十分簡便；

4）具有方便、實(shí)用的計(jì)算機(jī)綜合管理功能，如遠(yuǎn)程喚醒、遠(yuǎn)程重啟、遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)、端口控制等，提升計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的整體維護(hù)效率。

作者：黃文武，中央財(cái)經(jīng)大學(xué)教學(xué)技術(shù)服務(wù)中心工程師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)、教育技術(shù)（100081）。

硬盤保護(hù)卡技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的缺陷和不足主要有：1）容易受破解程序或有關(guān)計(jì)算機(jī)病毒的影響，使保護(hù)卡系統(tǒng)的功能失效或被穿透；2）硬盤保護(hù)卡使用時(shí)間長后，會(huì)出現(xiàn)接口松動(dòng)、接觸不良等問題，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)故障無法使用；3）計(jì)算機(jī)硬盤分區(qū)規(guī)劃好后，不能調(diào)整分區(qū)大小，否則將破壞整個(gè)系統(tǒng)，只能重新安裝；4）批量統(tǒng)一安裝和部署系統(tǒng)軟件時(shí)，要求計(jì)算機(jī)的硬件配置都是一樣的，否則會(huì)出現(xiàn)硬件驅(qū)動(dòng)程序問題，導(dǎo)致系統(tǒng)異常。

基于VDI的桌面虛擬化技術(shù) 隨著桌面虛擬化技術(shù)的發(fā)展與成熟，不少高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室也開始采用桌面虛擬化技術(shù)。基于VDI的桌面虛擬化是虛擬化廠商VMware最先提出的一種基于服務(wù)器的計(jì)算模型［1］，采用“集中管理、集中計(jì)算”的模式，通過服務(wù)器虛擬化，構(gòu)建多個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)（虛擬桌面），然后通過網(wǎng)絡(luò)為客戶端提供軟件應(yīng)用服務(wù)。用戶可利用多種終端設(shè)備，使用客戶端程序或?yàn)g覽器窗口登錄使用虛擬桌面，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)空限制，有利于提高實(shí)驗(yàn)室資源的利用率。而且由于瘦客戶端的功耗和價(jià)格比普通計(jì)算機(jī)要低得多，使用瘦客戶端代替普通計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)室，還能帶來節(jié)約能源和降低成本的效益。

當(dāng)前，市場上基于VDI桌面虛擬化的主流技術(shù)有3種，分別來自VMware、Citrix、Microsoft公司。基于VDI的桌面虛擬化應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，其主要功能和作用如下：

1）虛擬機(jī)具有快照功能，可快速還原虛擬機(jī)系統(tǒng)至不同的快照狀態(tài)，有效保護(hù)虛擬桌面的安全正常，為用戶提供可靠的虛擬桌面應(yīng)用；

2）在一臺(tái)物理服務(wù)器上可構(gòu)建多個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)，安裝不同的操作系統(tǒng)和軟件，為用戶提供多樣化的虛擬桌面應(yīng)用；

3）在服務(wù)器端只需維護(hù)好少量的虛擬機(jī)模板、鏡像和應(yīng)用，利用虛擬機(jī)的復(fù)制、克隆、共享等強(qiáng)大功能，可批量生成大量的虛擬桌面，實(shí)現(xiàn)用戶桌面環(huán)境的統(tǒng)一部署、靈活交付；

4）虛擬桌面集中在服務(wù)器端運(yùn)行和管理，對(duì)客戶端性能要求不高，可支持多種終端設(shè)備訪問使用，設(shè)備適用性好；

5）虛擬機(jī)的硬件配置可動(dòng)態(tài)調(diào)整，虛擬桌面可隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)來訪問使用，應(yīng)用擴(kuò)展性好。

基于VDI的桌面虛擬化在應(yīng)用過程中存在的不足主要有：1）過于依賴于服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)，一旦網(wǎng)絡(luò)斷開則終端應(yīng)用癱瘓，終端應(yīng)用受服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)性能影響較大；2）有些軟件不能在虛擬環(huán)境中安裝使用，對(duì)視頻制作、圖像處理等顯示質(zhì)量要求高的應(yīng)用適用性不好；3）VDI基于端口映射的方式無法滿足實(shí)驗(yàn)室部分使用特殊端口和外設(shè)接口的需求［2］。

基于VOI的桌面虛擬化技術(shù) 對(duì)基于VDI的桌面虛擬化在實(shí)際應(yīng)用中存在一些不足，如終端的大量登錄應(yīng)用對(duì)服務(wù)器的壓力非常大，網(wǎng)絡(luò)必須保持通暢等，對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的一些特定應(yīng)用來說是一個(gè)較大的風(fēng)險(xiǎn)隱患，如在計(jì)算機(jī)考試時(shí)出現(xiàn)斷網(wǎng)，則全部癱瘓。為此，一些公司研發(fā)了基于VOI的桌面虛擬化技術(shù)，它以客戶端虛擬容器技術(shù)為底層基礎(chǔ)，將客戶端完全虛擬化，建立虛擬容器池，在容器池上部署操作系統(tǒng)和軟件［3］?；赩OI的桌面虛擬化采用“集中管理、分布式計(jì)算”的模式，與基于VDI的桌面虛擬化只交付桌面顯示數(shù)據(jù)不同，它將服務(wù)器上的終端虛擬鏡像部署到終端設(shè)備上，讓虛擬系統(tǒng)直接運(yùn)行在終端的硬件平臺(tái)之上?；赩OI的桌面虛擬化對(duì)服務(wù)器性能要求不高，對(duì)不同硬件的終端設(shè)備，可以單鏡像異構(gòu)交付，靈活部署虛擬桌面，且安全可靠?；赩OI的桌面虛擬化應(yīng)用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，其主要功能和作用如下：

1）終端虛擬系統(tǒng)可重啟還原，保護(hù)終端虛擬系統(tǒng)不被修改或破壞，可還原虛擬系統(tǒng)至不同的鏡像狀態(tài)；

2）在一臺(tái)終端設(shè)備上可部署多個(gè)虛擬系統(tǒng)環(huán)境，并且互相隔離，互不影響，為用戶提供多樣化的系統(tǒng)軟件環(huán)境，用戶可根據(jù)需要選擇進(jìn)入不同的系統(tǒng)環(huán)境；

3）終端虛擬鏡像（系統(tǒng)軟件環(huán)境）可靈活構(gòu)建和發(fā)布，滿足不同的用戶需求，單鏡像異構(gòu)交付，硬件不同的終端可共享使用一個(gè)鏡像，可自動(dòng)批量安裝部署終端的虛擬系統(tǒng)和軟件；

4）虛擬桌面運(yùn)行在終端的硬件平臺(tái)上，當(dāng)虛擬鏡像完全部署到終端設(shè)備上后，終端上的虛擬系統(tǒng)便可完全脫離網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，提高終端應(yīng)用的安全性和可靠性。

基于VOI的桌面虛擬化在應(yīng)用過程中存在的不足主要有：1）對(duì)異構(gòu)設(shè)備的支持不如基于VDI的桌面虛擬化靈活、方便；2）首次向終端設(shè)備部署虛擬鏡像時(shí)數(shù)據(jù)較多，時(shí)間較長。

以上3種技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行應(yīng)用測試，其性能綜合比較如表1所示。

3　結(jié)語

以上3種維護(hù)技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，保障著學(xué)校日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研活動(dòng)的順利進(jìn)行。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室因通用性強(qiáng)，可共享性高，承擔(dān)的功能任務(wù)越來越多，這就要求技術(shù)人員提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)效率和水平，以滿足學(xué)校多樣化的應(yīng)用需求，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的效用?！?/p>

表1　3種技術(shù)的性能綜合對(duì)比

［1］金彪，鄭小建，姚志強(qiáng)，等.桌面虛擬化與計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014（2）：85-88.

［2］刑高峰.淺析高校計(jì)算機(jī)機(jī)房管理［J］.計(jì)算機(jī)安全，2014（5）：60-62.

［3］劉期建，馮靈林，張大敏，等.基于VOI模式的多媒體教學(xué)環(huán)境構(gòu)建研究［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2014（12）：8289-8290.

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