虛擬云桌面在高校多媒體教學(xué)中的應(yīng)用

潘文杰

摘 要：文章主要通過從虛擬云桌面在高校多媒體教學(xué)中發(fā)揮效用的層面進(jìn)行分析探究，旨在幫助高校運(yùn)維管理人員提高工作效能，降低教學(xué)設(shè)備故障率，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)全過程的安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：云桌面；虛擬化；多媒體教學(xué)

1 傳統(tǒng)多媒體教學(xué)使用中存在的問題

一般來說，高校的校園范圍普遍較大，各教學(xué)樓宇分布分散、間隔較遠(yuǎn)，這給運(yùn)維人員維修維護(hù)工作帶來了諸多不便。加之，傳統(tǒng)PC機(jī)故障發(fā)生頻率高、運(yùn)維人員人手不足、維修不及時(shí)等問題的凸顯，更加重了運(yùn)維人員的工作負(fù)荷，也給日常教學(xué)工作帶來許多麻煩。

1.1 軟硬件故障維修率高

在以往的教學(xué)場(chǎng)景中，多媒體教室通常使用傳統(tǒng)PC機(jī)作為主要的教學(xué)信息化設(shè)備，由于傳統(tǒng)PC機(jī)故障發(fā)生頻率較高，給運(yùn)維人員技術(shù)維護(hù)工作帶來巨大困擾。常見的故障簡要分為軟件故障和硬件故障兩大類。軟件故障主要表現(xiàn)為系統(tǒng)文件丟失、病毒入侵造成的系統(tǒng)崩潰等；硬件故障則主要表現(xiàn)為硬盤、內(nèi)存、顯卡、主板等硬件損壞。

1.2 軟件安裝升級(jí)頻繁

在多媒體教學(xué)過程中，教師常常需要使用到各種類型的教學(xué)輔助軟件。為每一間教室PC機(jī)分別安裝教學(xué)輔助軟件不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且大多數(shù)軟件需要進(jìn)行定期的升級(jí)更新，操作系統(tǒng)也需要不斷進(jìn)行補(bǔ)丁修復(fù)。況且每臺(tái)PC機(jī)軟件升級(jí)和系統(tǒng)修復(fù)的時(shí)間往往還不盡相同，這就在無形中加重了運(yùn)維人員的工作負(fù)擔(dān)和維護(hù)時(shí)間成本。

1.3 病毒入侵傳播嚴(yán)重

多媒體教室承載著不同學(xué)科、不同種類的教學(xué)任務(wù)，使用頻率相對(duì)較高，使用人員也相對(duì)不固定。大多數(shù)教學(xué)人員需要通過U盤、移動(dòng)硬盤等存儲(chǔ)介質(zhì)將課件拷貝到PC機(jī)中，隨之大量病毒通過移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)被攜帶進(jìn)入，導(dǎo)致系統(tǒng)遭到病毒威脅出現(xiàn)變慢或者死機(jī)的情況。同時(shí)，由于病毒傳播擴(kuò)散能力強(qiáng)的特點(diǎn)，會(huì)使病毒在各多媒體教室間進(jìn)行“交叉感染”，從而導(dǎo)致設(shè)備問題的集體爆發(fā)。

1.4 終端壽命短、能源消耗大

在多媒體教學(xué)過程中，由于PC機(jī)的使用頻率、故障發(fā)生頻率、維修維護(hù)頻率一直居高不下，從而導(dǎo)致PC機(jī)的壽命期限也大大縮短，一般在使用到3～4年就需要對(duì)PC機(jī)進(jìn)行更新?lián)Q代。與此同時(shí)，傳統(tǒng)PC機(jī)的能耗相對(duì)較高，單臺(tái)PC機(jī)的能耗一般在300～400 W，合計(jì)所有多媒體教室使用的PC機(jī)，每天的能源消耗都是一筆不小的開支，這些支出都加重了整個(gè)學(xué)校的運(yùn)行負(fù)擔(dān)[1]。

2 虛擬云桌面在多媒體教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬云桌面就是對(duì)計(jì)算機(jī)桌面進(jìn)行虛擬化，它是通過在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上創(chuàng)建虛擬桌面為載體，然后運(yùn)用一系列網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議將遠(yuǎn)端的操作系統(tǒng)和應(yīng)用發(fā)送給多媒體教室終端設(shè)備的過程。南京城市職業(yè)學(xué)院多媒體教學(xué)場(chǎng)景所采用的虛擬桌面是通過VMware vSphere構(gòu)建虛擬化平臺(tái)+瘦客戶機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)的。通過虛擬化技術(shù)的運(yùn)用，使整個(gè)部署過程變得十分簡便，也讓遠(yuǎn)程統(tǒng)一管控變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

2.1 虛擬云桌面核心架構(gòu)分析

VMware vSphere平臺(tái)提供了虛擬化底層架構(gòu)、集中管理和監(jiān)控等一整套解決方案，其中ESXi和vCenter Server兩大核心組件發(fā)揮了重要作用。通過在數(shù)據(jù)中心物理服務(wù)器上安裝ESXi為載體進(jìn)行虛擬機(jī)的創(chuàng)建和運(yùn)行，從而完整地構(gòu)建出桌面環(huán)境。利用vCenter Server管理服務(wù)對(duì)ESXi主機(jī)上的虛擬機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)時(shí)查看到主機(jī)、虛擬機(jī)、存儲(chǔ)以及其他組件的詳細(xì)信息和現(xiàn)有狀態(tài)。vSphere還提供了運(yùn)用Web Client來實(shí)現(xiàn)對(duì)vCenter Server的遠(yuǎn)程管理。

VMware虛擬機(jī)的創(chuàng)建和部署操作十分簡單，并且創(chuàng)建方式多樣。一般分為創(chuàng)建單個(gè)虛擬機(jī)、用模板創(chuàng)建虛擬機(jī)、克隆虛擬機(jī)。在部署虛擬機(jī)的初期階段，我們主要選擇通過單虛擬機(jī)的方式進(jìn)行創(chuàng)建，創(chuàng)建的過程中可根據(jù)實(shí)際需求選擇不同的操作系統(tǒng)和硬件配置。如果基于已創(chuàng)建和配置好的單臺(tái)虛擬機(jī)，我們也可以將此虛擬機(jī)克隆為模板，利用模板虛擬機(jī)創(chuàng)建出許多與之配置相同的虛擬機(jī)，為批量創(chuàng)建部署提供快捷通道。VMware還提供運(yùn)用開放虛擬化格式（Open Virtualization Format，OVF）和開放虛擬化設(shè)備（Open Virtualization Appliance，OVA）模板的方式進(jìn)行創(chuàng)建和部署。

在這里值得一提的是虛擬機(jī)的遷移，虛擬機(jī)的遷移是我們?cè)谶\(yùn)用虛擬云桌面技術(shù)實(shí)踐過程中非常重要的環(huán)節(jié)之一。尤其是在主機(jī)進(jìn)行定期維護(hù)升級(jí)或者主機(jī)突然宕機(jī)的情況下，我們需要對(duì)主機(jī)上的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移。然而，為了保障虛擬機(jī)不間斷正常使用，VMware vMotion作為一種全新的遷移機(jī)制，能夠讓虛擬機(jī)在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間實(shí)時(shí)遷移，這種遷移模式給我們?nèi)粘Ｖ鳈C(jī)維護(hù)或在宕機(jī)狀態(tài)下的調(diào)配處理帶來了極大的好處。

2.2 虛擬云桌面應(yīng)用效益

運(yùn)用虛擬化技術(shù)部署云桌面在南京城市職業(yè)學(xué)院多媒體教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且產(chǎn)生的效益十分顯著。通過批量部署虛擬化云桌面已經(jīng)大幅度降低了該校的運(yùn)維成本、設(shè)備采購成本以及耗能支出成本；有效提升了運(yùn)維管理人員的工作效率以及物理服務(wù)器的資源利用率，加快了應(yīng)用和資源部署的調(diào)配速度，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)連續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù)能力；與此同時(shí)，運(yùn)維管理人員通過實(shí)施對(duì)虛擬桌面的集中管理、統(tǒng)一控制、資源調(diào)配、權(quán)限分配、實(shí)時(shí)監(jiān)控等一系列過程，讓整個(gè)管控變得更便捷高效，也讓數(shù)據(jù)和應(yīng)用變得更安全。

2.3 瘦客戶機(jī)簡介

瘦客戶機(jī)（thin client）與傳統(tǒng)PC機(jī)的功能相似，不同的是瘦客戶機(jī)其實(shí)就類似于一個(gè)無盤工作站，數(shù)據(jù)和應(yīng)用都存儲(chǔ)在后臺(tái)服務(wù)器上。瘦客戶機(jī)自身只包含嵌入式高運(yùn)算處理器、本地閃存、網(wǎng)卡、顯卡和一些常用的外設(shè)等硬件。正是由于瘦客戶機(jī)硬件配置簡單優(yōu)質(zhì)的特性和后臺(tái)服務(wù)器高速運(yùn)算處理能力，才使得瘦客戶機(jī)能夠快速替代傳統(tǒng)PC機(jī)得以推廣應(yīng)用。目前，瘦客戶機(jī)作為服務(wù)器客戶終端被應(yīng)用在教育、政務(wù)、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域中，多媒體教學(xué)和計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教室的應(yīng)用是高校云終端最主流的應(yīng)用場(chǎng)景。

2.4 瘦客戶機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

多媒體講臺(tái)機(jī)柜一般體積較小，空間也很有限，而且機(jī)柜內(nèi)部需要放置傳統(tǒng)PC機(jī)、中控系統(tǒng)、功率放大器、交換機(jī)等多種類型設(shè)備，每個(gè)設(shè)備還需要連接電源線、數(shù)據(jù)線，導(dǎo)致機(jī)柜內(nèi)部可利用空間嚴(yán)重不足。然而，瘦客戶機(jī)因其體積小的優(yōu)勢(shì)大大節(jié)省了多媒體機(jī)柜的占用空間，還為后期設(shè)備的擴(kuò)展留有一定余地。同時(shí)，瘦客戶機(jī)具有價(jià)格低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，相較于傳統(tǒng)PC機(jī)而言，瘦客戶機(jī)在購入價(jià)格上總體偏低，在能源消耗上也比傳統(tǒng)PC機(jī)低得多；傳統(tǒng)PC機(jī)的功率一般在300～400 W，而瘦客戶機(jī)的功率才只有20 W左右。由于瘦客戶機(jī)硬件組成部件較少，其硬件故障發(fā)生率也相對(duì)比較低。瘦客戶機(jī)自身所具備的優(yōu)質(zhì)特性，給多媒體教學(xué)工作的順利開展提供了強(qiáng)有力的保障[2]。

3 虛擬云桌面存在的不足之處

南京城市職業(yè)學(xué)院在基于虛擬云桌面+瘦客戶機(jī)架構(gòu)下進(jìn)行多媒體教學(xué)的探索和應(yīng)用，經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)踐證明，運(yùn)用虛擬云桌面方式確實(shí)給該校多媒體教學(xué)和管理維護(hù)帶來了諸多便利。但是，在實(shí)際應(yīng)用中也暴露出了一些問題和不足，有待在技術(shù)層面上再進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

3.1 對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴性較大

由于虛擬云桌面以數(shù)據(jù)中心服務(wù)器為載體，瘦客戶機(jī)獲取桌面資源及應(yīng)用需要完全依靠網(wǎng)絡(luò)傳輸來實(shí)現(xiàn)，因此，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通暢狀態(tài)和帶寬要求就相對(duì)比較高。在日常的教學(xué)使用中，我們也常常會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)中斷的情況，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)會(huì)使瘦客戶機(jī)獲取桌面資源的時(shí)間變長，甚至?xí)讷@取資源時(shí)出現(xiàn)“死機(jī)”的現(xiàn)象；而網(wǎng)絡(luò)中斷情況的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致瘦客戶機(jī)一直無法連接遠(yuǎn)程的服務(wù)器，從而造成所有多媒體教室云桌面的集體癱瘓。

3.2 對(duì)高負(fù)載專業(yè)軟件處理能力較差

在多媒體教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)虛擬云桌面能夠很好地滿足基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)用的需要，例如PPT演示、視頻播放、Web應(yīng)用等；但在一些專業(yè)性較高的課程教學(xué)中往往暴露出處理能力不足的弊端，例如部分專業(yè)課程需要搭載Photoshop，Dreamweaver，premiere等高負(fù)載軟件時(shí)，虛擬云桌面因處理能力不足，導(dǎo)致軟件運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象或者直接無法啟動(dòng)軟件。

3.3 對(duì)USB外設(shè)識(shí)別能力較弱

在多媒體教學(xué)實(shí)踐過程中，教師通常需要通過使用U盤、移動(dòng)硬盤等存儲(chǔ)介質(zhì)將課件導(dǎo)入瘦客戶機(jī)，然后才能進(jìn)行PPT講解、視頻播放等一系列教學(xué)內(nèi)容的演示。在經(jīng)過階段性的使用和測(cè)試過程中，我們會(huì)常常遇到瘦客戶機(jī)連接USB設(shè)備無法識(shí)別或者識(shí)別后無法打開文件的現(xiàn)象。而在連接USB外設(shè)實(shí)際應(yīng)用中我們也發(fā)現(xiàn)不同類型、不同品牌、不同傳輸速率的USB外設(shè)在瘦客戶機(jī)上的識(shí)別能力和讀取速度也不盡相同。綜上所述，USB外設(shè)識(shí)別能力較差的問題已嚴(yán)重影響到正常教學(xué)進(jìn)度和質(zhì)量。要想有效解決USB外設(shè)識(shí)別能力問題，我們需要在USB重定向方法和部署上再尋求突破[3-4]。

4 結(jié)語

虛擬云桌面在南京城市職業(yè)學(xué)院多媒體教學(xué)中的成功實(shí)踐表明，桌面虛擬化技術(shù)已經(jīng)能夠成熟地運(yùn)用在高校多媒體教學(xué)領(lǐng)域，并發(fā)揮出越來越重要的優(yōu)勢(shì)作用。虛擬云桌面的應(yīng)用不僅減輕了運(yùn)維管理人員的工作負(fù)荷，也為多媒體教學(xué)過程的順利開展提供高質(zhì)量保障。相信通過進(jìn)一步技術(shù)優(yōu)化、克服弊端難題，必定能為高校多媒體教學(xué)提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]孟祥成.虛擬桌面技術(shù)在高校教育中的應(yīng)用研究[J].軟件導(dǎo)刊，2014（8）：171-172.

[2]周芹.虛擬桌面技術(shù)在高校多媒體教室管理中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2013（8）：1944-1945.

[3]沈堯林.桌面虛擬化技術(shù)在高校中的應(yīng)用[J].時(shí)代教育（教育教學(xué)），2010（8）：107.

[4]趙倩瑩.基于虛擬桌面的高校多媒體教室設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（8）：14.