基于PXE技術(shù)的軟件在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

馬 光，宋麗新

（北京聯(lián)合大學(xué)商務(wù)學(xué)院，北京 100025）

基于PXE技術(shù)的軟件在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

馬 光，宋麗新

（北京聯(lián)合大學(xué)商務(wù)學(xué)院，北京 100025）

基于PXE技術(shù)的管理軟件在計算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室的集中管理方面使用日益普遍。因?yàn)樵摷夹g(shù)具有集中管理能力強(qiáng)、管理方式靈活、使用操作和維護(hù)方便、有利于提高實(shí)驗(yàn)室的綜合利用率及降低綜合管理成本等優(yōu)點(diǎn)。文章結(jié)合北京聯(lián)合大學(xué)商務(wù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，對基于PXE技術(shù)的3種管理軟件的使用效果進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用對比分析，最后給出了適用于經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)用特點(diǎn)的、基于PXE技術(shù)的管理軟件的使用建議。

PXE技術(shù)；管理軟件；計算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室

1 計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室課程所用軟件特點(diǎn)

計算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)是硬件基本上是由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)組成，只是各專業(yè)實(shí)踐課程所用的軟件不同。為了提高實(shí)驗(yàn)室的綜合利用率，就需要盡量提高同一臺計算機(jī)承擔(dān)各種不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的能力，而要想讓一臺計算機(jī)能承擔(dān)起更多的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，比較好的解決辦法就是在這臺計算機(jī)上部署多個操作系統(tǒng)，因?yàn)椴渴鸲鄠€操作系統(tǒng)有利于解決不同軟件或同一個軟件但是軟件版本不同所導(dǎo)致的使用沖突問題。當(dāng)在計算機(jī)中部署多個操作系統(tǒng)時，如何提高部署與應(yīng)用的效果，這是一個需要加強(qiáng)統(tǒng)籌管理的問題?；赑XE技術(shù)的管理軟件，能夠使多操作系統(tǒng)的部署與管理更加靈活，對提高實(shí)驗(yàn)室的綜合利用率提供了良好的解決方案。

北京聯(lián)合大學(xué)商務(wù)學(xué)院的經(jīng)貿(mào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心作為專職從事經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的部門，在實(shí)行院內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源整合與共享的過程中，為了便于集中管理和提高所有實(shí)驗(yàn)室的整體利用率，多年來在計算機(jī)中部署和使用多個操作系統(tǒng)的實(shí)踐過程中，從管理軟件的易用性、可靠性、穩(wěn)定性和性價比等方面，筆者針對基于PXE技術(shù)的幾種管理軟件進(jìn)行了較大范圍和較長時間的使用對比，積累了比較豐富的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)。在此就部署和使用基于PXE技術(shù)的管理軟件在實(shí)踐教學(xué)中的使用效果進(jìn)行對比分析。

2 基于PXE技術(shù)管理軟件

PXE是由Intel公司開發(fā)的最新技術(shù)，工作于Client/ Server的網(wǎng)絡(luò)模式，支持工作站通過網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)端服務(wù)器下載鏡像，并由此支持來自網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)的啟動過程，其啟動過程中，終端要求服務(wù)器分配IP地址，再用TFTP或MTFTP協(xié)議下載一個啟動軟件包到本機(jī)內(nèi)存中并執(zhí)行，由這個啟動軟件包完成終端基本軟件設(shè)置，從而引導(dǎo)預(yù)先安裝在服務(wù)器中的終端操作系統(tǒng)。PXE可以引導(dǎo)多種操作系統(tǒng)，如：Windows XP，Windows 7，Linux等。

要想在計算機(jī)上部署多操作系統(tǒng)時使用PXE技術(shù)，就需要依賴服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)來支持客戶端計算機(jī)的正常運(yùn)行，因此硬件平臺是由各實(shí)驗(yàn)室的計算機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)等搭建組成的。經(jīng)過多年的對比與使用，目前我們正在使用的有3套基于PXE技術(shù)的管理軟件，分別是：中國科學(xué)院曙光計算所的“NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)”，北京晨光溢海數(shù)碼科技有限公司的“Phantosys桌面虛擬化平臺”，東方易盟公司的“集智（ADS）自動部署與管理系統(tǒng)”。

3 基于PXE技術(shù)的管理軟件的部署和應(yīng)用

在部署基于PXE技術(shù)管理軟件之前，各實(shí)驗(yàn)室的計算機(jī)使用的是硬盤保護(hù)卡的管理方式。這種管理方式有許多不盡如人意的地方，如：有的計算機(jī)經(jīng)常莫名其妙發(fā)生藍(lán)屏及保護(hù)卡故障；安裝完成軟件后需要重新傳送硬盤數(shù)據(jù)，但傳送完成后總會有個別計算機(jī)需要重新傳送硬盤數(shù)據(jù)；在對于計算機(jī)病毒的防范方面也不夠理想……采用基于PXE技術(shù)管理軟件進(jìn)行部署運(yùn)行，它通過虛擬存儲將客戶端的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件存于服務(wù)器端，同時，它的還原技術(shù)可以支持用戶對數(shù)據(jù)及應(yīng)用進(jìn)行選擇性還原，保持系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)將保存于服務(wù)器端的操作系統(tǒng)鏡像文件下載到本地運(yùn)行，有效地解決上面提到的硬盤保護(hù)卡所遇到的問題。但對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及服務(wù)器提出很高的要求，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室計算機(jī)所存取的各種數(shù)據(jù)都集中儲存在服務(wù)器上，實(shí)驗(yàn)室計算機(jī)運(yùn)行時要不斷地從服務(wù)器上下載索要使用的軟件，對網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換非常頻繁，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備越好，服務(wù)器性能越好越穩(wěn)定，就越能保障基于PXE技術(shù)管理軟件的部署和順利運(yùn)行。

核心交換機(jī)選用的是銳捷網(wǎng)絡(luò)RG-S6810如圖1所示；各實(shí)驗(yàn)室選用的是銳捷網(wǎng)絡(luò)RG-S2352G交換機(jī)，它有兩個千兆網(wǎng)口，48個百兆網(wǎng)口，以前的網(wǎng)線使用的是百兆的五類線，整改后實(shí)驗(yàn)室里是超五類線，實(shí)驗(yàn)室的交換機(jī)連接到核心交換機(jī)的網(wǎng)線使用的是千兆網(wǎng)線或者是光纖，使得網(wǎng)絡(luò)環(huán)境得到較大的提升。

銳捷網(wǎng)絡(luò)RG-S2352G交換機(jī)有兩個千兆網(wǎng)口，對這兩個千兆網(wǎng)口進(jìn)行聚合，使之變?yōu)橐粋€2 000 M的網(wǎng)口再與核心交換機(jī)連接，服務(wù)器使用的是當(dāng)時比較新的戴爾機(jī)架式服務(wù)器。

圖1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境示意

3.1 NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)

“NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)”是一套局域網(wǎng)管理軟件，是基于PXE技術(shù)的無盤工作站模式的管理軟件，結(jié)合了PC網(wǎng)絡(luò)、無盤網(wǎng)絡(luò)、NC網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，通過虛擬存儲將客戶端的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件存于服務(wù)器端，并充分發(fā)揮客戶端的本地計算能力。下面就是筆者在經(jīng)過幾年的使用后對它的評價。

（1）在安裝和部署方面方便簡單。

（2）維護(hù)起來也比較簡單，性能穩(wěn)定。

（3）它對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（如網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和服務(wù)器）的要求比較高，早期選用的戴爾Poweredge2950服務(wù)器，后來改用戴爾PoweredgeR720服務(wù)器，經(jīng)過當(dāng)時的測試，一臺服務(wù)器管理最多不超過40臺計算機(jī)效果比較理想，它理論上能管理80臺，但客戶端計算機(jī)啟動速度不理想，NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)支持多服務(wù)器管理，即一個80臺計算機(jī)的機(jī)房可以使用兩臺服務(wù)器管理，為了使實(shí)驗(yàn)室里客戶端計算機(jī)啟動得迅速快捷，也必須使用兩臺服務(wù)器才能保證實(shí)踐教學(xué)的使用效果。

（4）操作簡單靈活，系統(tǒng)的還原性能比較好，在還原與不還原之間點(diǎn)擊一下就設(shè)定成功了，平時上課就設(shè)定為還原狀態(tài)，學(xué)生考試時就設(shè)定為不還原狀態(tài)。

（5）在添加刪除客戶端軟件方面操作簡單，雖然一個80臺計算機(jī)的實(shí)驗(yàn)室需要兩臺服務(wù)器，但只要將這兩臺服務(wù)器關(guān)聯(lián)同步上，在某一臺服務(wù)器管理的客戶端計算機(jī)上添加刪除軟件完成后，只要點(diǎn)擊接收按鈕，兩臺服務(wù)器里的操作系統(tǒng)鏡像文件都能夠得到更新。

（6）NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)是基于PXE技術(shù)管理軟件的無盤工作站模式，對于計算機(jī)客戶端不需要使用本地硬盤，本地硬盤可以當(dāng)作數(shù)據(jù)盤使用，它能較好地對U盤、本地硬盤進(jìn)行屏蔽，操作簡單，但它不能虛擬較大的數(shù)據(jù)盤。

（7）支持客戶端計算機(jī)多操作系統(tǒng)啟動，但啟動界面只是英文界面，不太直觀。

3.2 Phantosys桌面虛擬化平臺

Phantosys桌面虛擬化平臺是北京晨光溢海數(shù)碼科技有限公司的產(chǎn)品，全名“Phantosys Desktop Virtual Platform桌面虛擬化平臺”，是基于PXE技術(shù)的管理軟件，當(dāng)時在這個平臺上布置了大約100臺實(shí)驗(yàn)室計算機(jī)。它具有無盤工作站的特點(diǎn)，又能和計算機(jī)的本地硬盤結(jié)合起來使用，它的對象就是有盤的計算機(jī)。因?yàn)樗芎陀嬎銠C(jī)本地硬盤結(jié)合使用，大大降低了服務(wù)器的工作運(yùn)行壓力，這也是它較NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)而言的優(yōu)勢所在。使用Phantosys桌面虛擬化平臺，一臺服務(wù)器帶100臺計算機(jī)感覺使用效果還是很好的。下面就是在經(jīng)過一年的使用后對該平臺的評價：

（1）Phantosys桌面虛擬化平臺在安裝和部署的過程中比較方便簡單。

（2）系統(tǒng)維護(hù)方面簡單靈活，性能穩(wěn)定。

（3）對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境方面要求較高，但是比較NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)可以帶更多的客戶端，筆者使用的是一臺戴爾PoweredgeR720服務(wù)器，管理了100臺計算機(jī)，而且計算機(jī)啟動速度較快。

（4）還原性能比較好，在還原與不還原之間設(shè)定比較簡單，平時上課就設(shè)定為還原狀態(tài)，學(xué)生考試時就設(shè)定為不還原狀態(tài)。

（5）添加刪除客戶端軟件比較復(fù)雜，當(dāng)對一臺客戶端計算機(jī)安裝完成軟件的添加或刪除后，不僅要對所有的客戶端進(jìn)行更新，還需要開啟所有的客戶端將新的添加或刪除的軟件從服務(wù)器下發(fā)到每一臺客戶端計算機(jī)的本地硬盤中，如果不做軟件下發(fā)本地硬盤的操作就會影響使用效果，在更新完客戶端計算機(jī)軟件后第一次開機(jī)時會顯得非常慢，而且它不能有效地保護(hù)好下發(fā)的系統(tǒng)。

（6）Phantosys桌面虛擬化平臺一定程度上依賴于客戶端計算機(jī)本地的硬盤，當(dāng)客戶端計算機(jī)的本地硬盤出現(xiàn)故障，客戶端計算機(jī)就不能啟動系統(tǒng)。解決的方法是暫時將出現(xiàn)事故的客戶端計算機(jī)設(shè)置為無盤工作站啟動方式，不使用本地硬盤，等本地硬盤修好后再對該客戶端重新下發(fā)軟件。使用這種工作模式，在保證客戶端訪問速度的前提下，系統(tǒng)服務(wù)器端可以比無盤工作站模式帶動更多的客戶端，這正是該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。另，Phantosys桌面虛擬化平臺還支持大容量的虛擬數(shù)據(jù)盤。

（7）支持客戶端計算機(jī)多操作系統(tǒng)啟動，操作界面友好、直觀。

3.3 集智（ADS）自動部署與管理系統(tǒng)

目前集智（ADS）自動部署與管理系統(tǒng)在試用階段，一臺戴爾PoweredgeR710服務(wù)器帶了一個小實(shí)驗(yàn)室40臺客戶端計算機(jī)，由于帶客戶端的數(shù)量少，客戶端計算機(jī)在啟動和更新軟件時感覺都很完美，支持客戶端計算機(jī)多操作系統(tǒng)啟動，操作界面友好、直觀；系統(tǒng)穩(wěn)定，使用集智（ADS）自動部署與管理系統(tǒng)必須要求客戶端計算機(jī)有本地硬盤，客戶端計算機(jī)的系統(tǒng)由服務(wù)器下發(fā)到本地計算機(jī)硬盤并能夠很好地保護(hù)起來，下發(fā)完成后客戶端計算機(jī)就不再依賴服務(wù)器，即使服務(wù)器關(guān)閉，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障客戶端計算機(jī)也能獨(dú)立運(yùn)行，這和以上兩款“NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)”、“Phantosys桌面虛擬化平臺”相比較也是它最大的優(yōu)勢所在。但它也還有不盡如人意處，實(shí)驗(yàn)室目前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，由于前期已經(jīng)安裝和部署有NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)及Phantosys桌面虛擬化平臺，都需要客戶端計算機(jī)通過PXE技術(shù)網(wǎng)絡(luò)啟動，而集智（ADS）自動部署與管理系統(tǒng)也設(shè)定為PXE技術(shù)網(wǎng)絡(luò)啟動，集智（ADS）自動部署與管理系統(tǒng)在處理客戶端計算機(jī)時和NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)的DHCP服務(wù)發(fā)生沖突，目前的解決辦法是通過對核心交換機(jī)劃分VLAN的方法來處理的，這就使得這個教室在教學(xué)過程中出現(xiàn)有部分不支持跨VLAN的課件服務(wù)軟件不能使用的情況發(fā)生，關(guān)于DHCP服務(wù)沖突的問題還有待生產(chǎn)廠家解決，在DHCP服務(wù)這個問題方面Phantosys桌面虛擬化平臺處理地比較好。

4 部署和使用基于PXE技術(shù)管理軟件的體會

通過對以上3款機(jī)房管理部署的基于PXE技術(shù)的管理軟件進(jìn)行比較，不難看出，NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)是無盤工作站的模式，屬于早期的產(chǎn)品，需要強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器的支持；而Phantosys桌面虛擬化平臺比較NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)而言，減輕了服務(wù)器的壓力，不需要投入許多臺服務(wù)器來維持虛擬存儲管理平臺的正常運(yùn)行，但操作相對于NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)較為復(fù)雜，每一次更新客戶端計算機(jī)的軟件后需要一定的時間下發(fā)系統(tǒng)，而更新客戶端計算機(jī)軟件是發(fā)生較多的事情，并且Phantosys桌面虛擬化平臺不能有效的保護(hù)好下發(fā)的系統(tǒng)，也對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及服務(wù)器有高度的依賴；集智（ADS）自動部署與管理系統(tǒng)較好地解決了虛擬系統(tǒng)對服務(wù)器的依賴問題，也解決了把系統(tǒng)下發(fā)到客戶端計算機(jī)本地硬盤的保護(hù)問題。

在使用以上3種基于PXE技術(shù)的管理軟件的過程中，使人們深深地認(rèn)識到要想用好基于PXE技術(shù)的管理軟件，好的服務(wù)器及好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境非常關(guān)鍵。在早期部署第一個教室時總是覺得這種虛擬存儲方式不好用，以至于都有放棄部署NBC虛擬存儲管理系統(tǒng)的想法，當(dāng)改善了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等硬件條件后就使用得非常好，以至于以后部署的Phantosys桌面虛擬化平臺及集智自動部署與管理系統(tǒng)時基本上1～2天就能部署完，所以良好的硬件環(huán)境保障對于使用基于PXE技術(shù)的管理軟件是不可或缺的必備的條件。

利用基于PXE技術(shù)的管理軟件能在每一臺計算機(jī)上部署多操作系統(tǒng)特點(diǎn)安裝多操作系統(tǒng)，如：Windows 7中文版、Windows 7英文版、專門為英語語音練習(xí)建立的系統(tǒng)、為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫開發(fā)的學(xué)生建立的專門的系統(tǒng)、為影像影音處理的系統(tǒng)及Linux系統(tǒng)等，較好地滿足了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的使用需求，使每個計算機(jī)房都能承擔(dān)盡可能多地經(jīng)管類課程的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，不僅方便了教務(wù)人員的排課，更方便了學(xué)生的自主上機(jī)學(xué)習(xí)，極大地提高了實(shí)驗(yàn)室的綜合利用率。

5 結(jié)語

只要對實(shí)驗(yàn)室的管理采用先進(jìn)的技術(shù)手段，良好的管理方法和運(yùn)行機(jī)制，就能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的功能。多年的使用實(shí)踐使人們認(rèn)識到，采用基于PXE技術(shù)的管理軟件這類的操作系統(tǒng)管理平臺，有利于保證和提高實(shí)踐教學(xué)的使用效果和質(zhì)量，更有利于提高實(shí)驗(yàn)室的綜合利用率?？傊?，只有通過科學(xué)有效和富有針對性的建設(shè)與管理，才能真正發(fā)揮好實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的使用功能，才能進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)室的綜合利用率，達(dá)到資源有效共享和滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的目的。

[1]謝國強(qiáng).淺談局域網(wǎng)與無盤網(wǎng)絡(luò)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010（33）：116-118.

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Application of software based on PXE technology in practice teaching

Ma Guang, Song Lixin
（Business College of Beijing Union University, Beijing 100025, China）

Manage software based on PXE is increasingly used to manage computer labs. PXE has the advantages of strong centralized management ability, fexible operation and convenient maintenance, easy maintenance, which can help us to improve laboratory utilization and reduce management costs. According to PXE’application in practice teaching center of our college, the application effect of 3 management software based on PXE technology is compared and analyzed, and at last gives some suggestions of their usage in economic and management practice teaching.

PXE technology; management software; computer lab

馬光（1962— ），男，江蘇蘇州。