云機(jī)房部署解決機(jī)房使用難題

唐毅

（蘇州科技大學(xué)，江蘇蘇州215011）

云機(jī)房部署解決機(jī)房使用難題

唐毅

（蘇州科技大學(xué)，江蘇蘇州215011）

機(jī)房是學(xué)生必不可少的教學(xué)環(huán)境，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)機(jī)房使用頻率較大，教學(xué)要求也越來越多樣化，逐漸顯現(xiàn)出了各種問題和弊端。云機(jī)房的誕生和推廣，適時地解決了一些問題，逐步成為高校機(jī)房的選擇方向。

云機(jī)房；高校機(jī)房；軟件；硬件

引言

隨著信息化進(jìn)程的逐步深入，高校教育也勢必會更為重視對于學(xué)生計(jì)算機(jī)使用能力尤其是專業(yè)相關(guān)軟件使用能力的綜合培養(yǎng)。普通高校計(jì)算機(jī)機(jī)房已經(jīng)是必不可少的教學(xué)環(huán)境，但是隨著教學(xué)要求的不斷提高，需求的多樣化，使得傳統(tǒng)機(jī)房的問題逐漸凸顯。云機(jī)房不同于原來的無盤工作站，它的推廣逐步受到各行各業(yè)的認(rèn)可，也逐步在高校中推廣。

1 傳統(tǒng)機(jī)房存在的弊端

1.1 硬件使用年限較短

目前，計(jì)算機(jī)廠商提供的質(zhì)?；旧鲜?年，延?；旧夏艿?年，五年以后計(jì)算機(jī)試用的問題也就逐漸增多，硬件故障率也會顯著增加，維護(hù)成本會顯著提升。即使硬件沒有故障，五年以后隨著系統(tǒng)和信息技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)時比較適合的硬件配置又會逐步被淘汰，不能滿足新軟件的需求。同時新舊軟件的兼容和升級也會成為機(jī)房管理的一大障礙。并且淘汰下來的機(jī)房計(jì)算機(jī)，性能方面下降明顯，重復(fù)利用的可能性也不大。因此為保證學(xué)生的優(yōu)質(zhì)的教學(xué)環(huán)境，高校公共機(jī)房或者專業(yè)機(jī)房的試用年限基本在5～8年，基本上8年以后又需要進(jìn)行一次重復(fù)的投資，采購、安裝、調(diào)試，這基本上已經(jīng)成為了傳統(tǒng)機(jī)房的一個定律[1]。

1.2 計(jì)算機(jī)硬件資源利用率普遍不高

傳統(tǒng)機(jī)房基本上是采用單機(jī)系統(tǒng)+網(wǎng)絡(luò)共享模式，每個課程每個學(xué)生對于機(jī)器的需求也是不同的，大部分時間每一臺機(jī)器的cpu和內(nèi)存的使用處于低效率的狀態(tài)（cpu平均使用率低于20%）。尤其是一些簡單的操作需求的課程和測試，往往學(xué)生只需要簡單的office操作即可完成。這其實(shí)在某種程度上是對于機(jī)房資源的浪費(fèi)。因此有的高校將一些破舊機(jī)器重組用于滿足基礎(chǔ)操作的學(xué)生需求，但是舊機(jī)器的運(yùn)行經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。

1.3 傳統(tǒng)機(jī)房能耗大

傳統(tǒng)機(jī)房主機(jī)能耗相對較高，每一臺獨(dú)立的計(jì)算機(jī)都是能耗點(diǎn)（主機(jī)和液晶顯示器的總功耗大約在300W），尤其是剛開始上課的時候，點(diǎn)亮機(jī)器時的峰值能耗會特別高，一個80臺機(jī)器的機(jī)房峰值能耗可能會達(dá)到30 kW，極端峰值電流有可能達(dá)到15 A，加上機(jī)房的空調(diào)、點(diǎn)燈等需求，尤其是學(xué)生暑期實(shí)習(xí)，對于機(jī)房的試用基本是每天10 h，一個普通機(jī)房的能耗確實(shí)不小。

1.4 傳統(tǒng)機(jī)房故障率高

傳統(tǒng)機(jī)房的故障率都是基于單機(jī)的，由于U盤的試用頻繁，病毒感染的幾率非常高。雖然目前的傳統(tǒng)機(jī)房管理會采用硬件或者軟件還原卡技術(shù)避免系統(tǒng)病毒入侵，但是計(jì)算機(jī)本身系統(tǒng)和硬件的故障，也是不可避免的。需要專業(yè)人員到點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)處理。從故障申報(bào)到故障定位以及原因確認(rèn)和維護(hù)修正，基本上平均一次故障的處理在1～2 h。

1.5 傳統(tǒng)機(jī)房適應(yīng)性差

傳統(tǒng)機(jī)房一旦調(diào)試運(yùn)行過后，基本上都不會再對基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行更新，除非出現(xiàn)大范圍故障。但是教學(xué)需求的不斷提高，軟件系統(tǒng)的更新速度也比較快。一些機(jī)房為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，至今還在使用很早的Windows XP操作系統(tǒng)，一些新軟件基本無法安裝。但是如果升級又牽涉到硬件性能不足，老軟件無法使用的問題。

1.6 傳統(tǒng)機(jī)房環(huán)境衛(wèi)生維護(hù)困難

機(jī)房是一個人流量相對較大的區(qū)域，學(xué)生的來去頻繁，自覺性也有所欠缺。加之每一臺機(jī)器又有諸多設(shè)備，主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)各類電源線數(shù)據(jù)線交織，成為衛(wèi)生死角。機(jī)房靜電所導(dǎo)致的自動吸塵也是機(jī)房環(huán)境衛(wèi)生難以維護(hù)的一大困難，基本上一個星期，就能有明顯的浮塵被吸附，既影響衛(wèi)生，也會影響計(jì)算機(jī)的性能和使用。

2 云機(jī)房部署解決方案

云機(jī)房技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)分為四層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構(gòu)建層（SOA是Service-Oriented Architecture的縮寫）。在這個體系結(jié)構(gòu)下完成的云技術(shù)解決方案能夠向外輸送的服務(wù)分為三種類型：將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)、將平臺作為服務(wù)、將軟件作為服務(wù)。云機(jī)房是基于云技術(shù)體系結(jié)構(gòu)開發(fā)的提供IaaS（Infrastructure as a Service）服務(wù)云計(jì)算系統(tǒng)，是將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)的解決方案。所以云機(jī)房主要的部署工作其實(shí)是在服務(wù)器端即云端。

2.1 硬件需求

云機(jī)房采用的是私有云，其硬件組成部分包括：云主機(jī)，千兆交換機(jī)、云終端。

云主機(jī)的硬件需求可以根據(jù)客戶端運(yùn)行需求計(jì)算，目前常規(guī)的機(jī)房配置是cpu四核，內(nèi)存3G，80個客戶端，則需要約320核cpu和240G內(nèi)存。我們部署了三臺服務(wù)器（cpu 48核、內(nèi)存160G、高速硬盤500G）做集群。共計(jì)144核CPU虛擬出432個虛擬核心，可用于分配給客戶端使用，資源量綽綽有余。

2.2 軟件使用方法

云主機(jī)可以創(chuàng)建不同的桌面池，為不同的班級和課程提供定制的上機(jī)操作環(huán)境，部署不同的教學(xué)場景,并為不同的教學(xué)場景配置不同的計(jì)算機(jī)資源,建立教學(xué)模板。所有的軟件和應(yīng)用在教學(xué)模板里進(jìn)行安裝和測試?？蛻舳嗽诮虒W(xué)模板的基礎(chǔ)上生成虛擬系統(tǒng)，相同的客戶端可以輕松實(shí)現(xiàn)教學(xué)桌面的切換，并且對于不用的原有資源，會重新上交歸還給資源池，用于新的資源分配，極大提高了云端資源的利用效率[2]。

云端還可以對整體云端資源進(jìn)行監(jiān)控,對于具體的使用情況進(jìn)行跟蹤,針對具體教學(xué)需求,及時調(diào)整資源分配,保證服務(wù)器和客戶端正常運(yùn)行。因此，穩(wěn)定且高效的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是云機(jī)房實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。我們采用了可以千兆通信的六類網(wǎng)絡(luò)線和千兆交換機(jī)，保證了網(wǎng)絡(luò)的順暢通信。

3 云機(jī)房部署后的優(yōu)勢

3.1 客戶端和服務(wù)器端管理靈活

云機(jī)房的客戶端和服務(wù)器端管理都是可以基于網(wǎng)頁形式的，在任意客戶端或者網(wǎng)絡(luò)內(nèi)計(jì)算機(jī)都可以對服務(wù)器端及客戶端進(jìn)行監(jiān)控和管理。極大方便了管理端的操作，并且減少了服務(wù)器端的故障率。對于客戶端的虛擬桌面，是基于桌面模板生成，生成后模板處于關(guān)閉狀態(tài)，虛擬桌面相對獨(dú)立，可以進(jìn)行一些特殊配置，如軟件狗的指向。如果出現(xiàn)故障，及時基于模板的恢復(fù)高效而且穩(wěn)定。

3.2 能耗降低

云機(jī)房的客戶端是瘦客戶機(jī)或者一體機(jī)，瘦客戶機(jī)上不承擔(dān)運(yùn)算工作，配置要求比較低，相應(yīng)能耗也可以得到一定的下降。具體單點(diǎn)能耗在200W以下，整體機(jī)房的峰值能耗也得以控制在20 kW之內(nèi)，筆者在原有80臺機(jī)器的傳統(tǒng)機(jī)房基礎(chǔ)上，在改變總電源配電系統(tǒng)的情況下（重新布線分配），成功改造成了一個120臺機(jī)器的云機(jī)房，目前運(yùn)行正常。

3.3 合理利用系統(tǒng)資源

云機(jī)房的運(yùn)算基本上是在服務(wù)器端完成，它可以針對不同的用戶需求定制不同的客戶端資源，合理分配和利用系統(tǒng)資源。對于基礎(chǔ)使用的用戶和對系統(tǒng)要求比較高的用戶都可以采用虛擬機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源的分配，充分提高了服務(wù)器端的資源使用效率，同時還可以對客戶端進(jìn)行資源的限制，避免因?yàn)樘摂M機(jī)系統(tǒng)故障或病毒導(dǎo)致的搶占其他虛擬機(jī)的服務(wù)器資源的現(xiàn)象。在初期機(jī)房部署的時候，可以根據(jù)不同的需求，定制多個桌面場景，適用于不同的教學(xué)需求，桌面場景的系統(tǒng)環(huán)境，軟件內(nèi)容甚至包括虛擬硬件資源都可以調(diào)整和分配，不啟動該桌面的情況下，系統(tǒng)資源是不被占用的，只有該桌面在使用的時候，云端才會給它分配相應(yīng)的資源，完成系統(tǒng)運(yùn)算[3]。

3.4 有效防范病毒

云機(jī)房的客戶端是虛擬機(jī)技術(shù)，虛擬機(jī)都是基于同一個系統(tǒng)模板而生成，故障率本身相對就比較低，同時還可以針對虛擬機(jī)，以及模板進(jìn)行修復(fù)、更新甚至重新部署。同時，虛擬機(jī)本身也可以設(shè)定還原功能（包括還原的周期和時間），將病毒的影響控制在了最小的范圍?？梢栽谀０寰S護(hù)、場景編輯、虛擬客戶端等多個層次上的維護(hù)，也極大地減輕了機(jī)房的維護(hù)工作。

3.5 環(huán)境清理相對方便

云機(jī)房在客戶端采用的是瘦客戶機(jī)或者一體機(jī)，在部件上少了龐大的主機(jī)箱，使用特殊定制的機(jī)房桌椅，也可以實(shí)現(xiàn)桌面以下極少有零部件，為地面上的灰塵清理提供了很好的基礎(chǔ)。定期的環(huán)境清理相對比較方便。

4 結(jié)語

雖然云機(jī)房在部署和管理上，較傳統(tǒng)機(jī)房有比較明顯的優(yōu)勢，但是也存在著一些不足。比如初期投入成本不低，基本都高于傳統(tǒng)機(jī)房。再如虛擬顯卡技術(shù)還沒有獲得廣泛推廣，在對顯卡要求比較高的軟件運(yùn)行方面，性能受影響較大。有些軟件甚至無法正常使用。但是相信在未來的發(fā)展和使用過程中，云機(jī)房會逐步解決相關(guān)問題，受更多用戶的青睞。

[1]胡慧,王輝.云計(jì)算技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J].軟件導(dǎo)刊,2009,8(9):34.

[2]葉若芬,孫書明,孫煦驕.云機(jī)房的管理和應(yīng)用[J].河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2016(1):39.

[3]朱愛軍.云桌面技術(shù)在學(xué)院公共機(jī)房改造中的應(yīng)用[J].信息通信, 2016(3):188-189.

（編輯：劉楠）

圖8 鈑金框架固定架的折彎裂口

為了改善方案2存在的問題，采用焊接工藝對四個底角處的折彎裂口進(jìn)行焊接，焊接后的鈑金框架結(jié)構(gòu)模型再用ANSYS進(jìn)行應(yīng)力分析，結(jié)果如圖9所示，應(yīng)力突變的區(qū)域沒了，整體應(yīng)力分布較為均勻，最大應(yīng)力為24.1 MPa，改善后的方案2，在重量、機(jī)械強(qiáng)度和性能都優(yōu)于方案1。

4 結(jié)語

基于ANSYS對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析得到了結(jié)構(gòu)工程師的廣泛應(yīng)用，本文結(jié)合工程實(shí)例，利用ANSYS對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了對比分析，得出合理的分析結(jié)果并改善了設(shè)計(jì)方案，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一定的理論依據(jù)和方法。

圖9 改善后的鈑金框架固定架的應(yīng)力云圖

參考文獻(xiàn)

[1]王連坡,呂清海.抗惡劣環(huán)境加固顯示器設(shè)計(jì)技術(shù)[J].艦船電子工程,2012(9):163-165.

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[4]徐芝綸.彈性力學(xué)簡明教[M].北京:高等教育出版社,2003.

（編輯：王紅霖）

Abstract：Finite elementmethod can accurately calculate the static characteristics of all kinds ofmechanical structure,using ANSYS structure design scheme of a vehicle display different fixed bracket has carried on the static analysis,and according to the scheme brace by the existence of stress concentration improve weak area,the structure design scheme of finding out the best.Analysis shows that by improving the supportnotonly reduce theweight,after themechanical strength and performance have been strengthened.

Key words：finite element;ANSYS;display supporting;structure design

Cloud Com puter Room Room Use Dep loyment Solution

Tang Yi
(Suzhou University of Science and Technology,Suzhou Jiangsu 215011)

Computer room is necessary teaching environment,traditional computer room use frequency is bigger,teaching requirements alsomore and more diversified,showing a variety of problems and disadvantages gradually.The birth of the computer and popularization of cloud-computer room,timely solve the problems,and gradually become the choice of college computer room direction.

cloud-computer room;college computer room;software;hardware

Fixed Supporting Design of Rugged Disp lay for Cars Based on ANSYS

Su Zhongwen,Zhang Ensu,Chen Xiaolong
(No.3 Institute of State-operate Dazhong Machinery Plant,Taiyuan Shanxi030024)

TP308

A

2095-0748(2016)20-0091-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.40

2016-09-16

唐毅（1978—），男，江蘇蘇州人，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)碩士，工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部署、攝影測量、GIS應(yīng)用。