高職文創(chuàng)類生產(chǎn)性實訓室IT建設(shè)方案探究
——以深圳職業(yè)技術(shù)學院數(shù)字創(chuàng)意與動畫學院實訓室建設(shè)為例

楊 偉， 李俊宗

（1.深圳職業(yè)技術(shù)學院數(shù)字創(chuàng)意與動畫學院，廣東深圳518055；2.深圳市升陽港灣科技有限公司，廣東深圳518000）

0 引 言

在當前科技發(fā)展日新月異的今天，國家順應(yīng)時代的變革，對教育發(fā)展提出了新的要求。為滿足未來人才需求，在國家十三五教育發(fā)展規(guī)劃中提到：“堅持優(yōu)先發(fā)展。人才是國家發(fā)展的核心要素。要堅持把教育擺在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位，充分發(fā)揮教育的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、全局性作用，更加注重教育和人力資源開發(fā)，加大投資于人的力度，面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來，超前規(guī)劃，優(yōu)先發(fā)展，加速人力資本積累，為國家和民族的未來奠基”［1］。4K／8K 需求、虛擬仿真、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等技術(shù)應(yīng)用將成為未來5 年內(nèi)引領(lǐng)文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的制高點。高職文化創(chuàng)意類學院作為職教體系中倡導(dǎo)“創(chuàng)意、設(shè)計”理念的排頭兵，致力于培養(yǎng)“德業(yè)并進、學思并舉、腦手并用”［2］的復(fù)合式創(chuàng)新型高素質(zhì)高技能人才，如何做好特色實訓室基礎(chǔ)架構(gòu)及配套建設(shè)，以更高效為專業(yè)教學服務(wù)、為企業(yè)培養(yǎng)合格人才，成為實訓室建設(shè)面臨的一個挑戰(zhàn)。

1 高職文創(chuàng)類實訓室IT架構(gòu)現(xiàn)狀分析

職業(yè)技術(shù)學院人才培養(yǎng)的總目標是高技能、高技術(shù)人才，文創(chuàng)類學院因其自身特點，以行業(yè)為導(dǎo)向，面向數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)創(chuàng)意創(chuàng)新型、復(fù)合型、高素質(zhì)創(chuàng)意設(shè)計與生產(chǎn)制作高技能專業(yè)人才。專業(yè)內(nèi)涵包含三維動畫、數(shù)字媒體技術(shù)藝術(shù)、特效制作、游戲設(shè)計與制作4 方面基礎(chǔ)領(lǐng)域，培養(yǎng)核心技能為基于動作（表情）捕捉、集群渲染、虛擬演播、游戲引擎、超高清素材拍攝制作、特效制作專業(yè)系統(tǒng)，依賴大量高性能工作站等軟、硬件系統(tǒng)協(xié)同提供服務(wù)的設(shè)計與動手能力。實訓目標為參照行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的工作流程、質(zhì)量、效率標準，完成高質(zhì)量數(shù)字內(nèi)容制作。基于數(shù)字內(nèi)容目標特性及制作需求，實訓室IT的基本架構(gòu)包含：

（1）IT 系統(tǒng)。主要用于部署各種行業(yè)應(yīng)用軟件及相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)平臺，如流程管理系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)、素材管理系統(tǒng)等應(yīng)用服務(wù)，以適應(yīng)新技術(shù)和新工具快速迭代，更好滿足學生將來就業(yè)的技能要求。

（2）私有云渲染系統(tǒng)。三維動畫、特效制作需要大量的渲染，尤其是校企合作方面，借助渲染農(nóng)場可以讓校企合作項目的渲染在本地完成，規(guī)避傳統(tǒng)渲染方式周期長，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度慢，渲染資源排隊緊張的問題，保證項目可以按期保質(zhì)保量完成。

（3）非線編剪輯平臺。4K 的普及和8K 的來臨，非線編剪輯平臺對硬件基礎(chǔ)設(shè)施（存儲、網(wǎng)絡(luò)、工作站）有著越來越高的性能要求和功能性技術(shù)要求，采用以IP 網(wǎng)絡(luò)為核心的高性能NAS 解決方案成為主流，目前以10 Gb為主，未來的主流應(yīng)擴展至40 Gb甚至100 Gb；傳統(tǒng)的本地非編剪輯解決方案（光纖存儲共享解決方案＼便攜存儲陣列）因需要專用的硬件支持，較高的維護升級成本，且無法與其他平臺共享，性能無法持續(xù)提升等先天缺陷，行業(yè)內(nèi)4K／8K的非編平臺已經(jīng)逐漸淘汰了傳統(tǒng)的非編存儲解決方案（光纖存儲共享）。

我校數(shù)字創(chuàng)意與動畫學院，瞄準文化創(chuàng)意與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過多年不斷更新發(fā)展，規(guī)模化效應(yīng)顯著，各種高端一流設(shè)備、系統(tǒng)紛紛落戶，實訓設(shè)施系統(tǒng)越來越龐大，但由于新技術(shù)不斷迭代、設(shè)備使用年限限制、系統(tǒng)與系統(tǒng)間缺少關(guān)聯(lián)度，建設(shè)時間跨度大，導(dǎo)致超大數(shù)據(jù)量以及資源共享對存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、安全和系統(tǒng)運維等剛需成為各實訓單元良好協(xié)同發(fā)展的瓶頸，嚴重影響項目內(nèi)容生產(chǎn)，表現(xiàn)在：

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)施換代滯后，影視后期剪輯特效合成工作室，集群渲染農(nóng)場以及教學數(shù)據(jù)中心IT環(huán)境之間未實現(xiàn)高速互聯(lián)。若要在IT 系統(tǒng)之間拷貝數(shù)據(jù)大多數(shù)時間都需要通過移動硬盤拷貝，費時費力，給師生造成很多不便，影響教學和生產(chǎn)績效。

（2）數(shù)據(jù)無法共享。IT系統(tǒng)獨立存儲系統(tǒng)，只服務(wù)于自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，各存儲之間無法互聯(lián)，數(shù)據(jù)無法在學院內(nèi)自由流通。運行的現(xiàn)狀是教學IT 系統(tǒng)中的存儲服務(wù)器壓力最大，集群渲染系統(tǒng)存儲壓力其次，影視后期剪輯工作室存儲最小。

（3）缺少存儲備份系統(tǒng)，數(shù)據(jù)安全無保障。勒索病毒的日漸泛濫，學生上網(wǎng)不規(guī)范致使中毒的情況十分常見，存儲中毒導(dǎo)致部分數(shù)據(jù)加密無法使用的情況時有發(fā)生，處理起來非常棘手［3-4］。

（4）系統(tǒng)運維繁瑣。學院機房運維采用還原卡實現(xiàn)系統(tǒng)保護，解決了系統(tǒng)盤保護的問題，減少了部分運維工作量，但一些關(guān)鍵性問題無法解決，比如商業(yè)特效軟件激活，系統(tǒng)還原之后需逐一手動輸入；部分專業(yè)軟件無法批量激活；特別是教學、項目中數(shù)據(jù)經(jīng)常存儲在本地數(shù)據(jù)盤中，上傳病毒文件到數(shù)據(jù)盤有可能導(dǎo)致全網(wǎng)中毒，非常難以處理；還原卡的保護方式特別容易傷硬盤，工作站3 年之后硬盤故障率居高不下，增加了運維成本。

（5）IT管理員知識結(jié)構(gòu)單一，IT技術(shù)不全面。處理簡單的工作站、常規(guī)網(wǎng)絡(luò)維護還能勝任，但在處理棘手的專業(yè)技術(shù)問題時往往面臨很多困難，有些問題一拖再拖，甚至無法解決，導(dǎo)致后續(xù)一連串的不良反應(yīng)，影響使用滿意度。

實訓室IT架構(gòu)所面臨的以上困擾，在不同院校不同程度上都有所體現(xiàn)，究其原因有資金缺乏帶來的壓力，也有專業(yè)壁壘造成的系統(tǒng)隔離，還有設(shè)備論證中的形式大于內(nèi)容等，但關(guān)鍵是缺乏長遠、科學、系統(tǒng)、合理的可執(zhí)行方案標準，導(dǎo)致實訓室從建設(shè)到使用過程中績效低下的現(xiàn)象較為常見。

2 高職文創(chuàng)類生產(chǎn)性實訓室IT解決方案

文創(chuàng)類學院的實訓室建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)、計算能力、存儲“三駕馬車”是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的重中之重，遵循的原則是立足現(xiàn)狀，展望未來，具備一定的前瞻性。我院近年來為克服實訓室建設(shè)中存在的“老馬拉新車”問題，在優(yōu)先借鑒、靠攏國內(nèi)高端影視后期特效的基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)標準和方案基礎(chǔ)上，注重校企數(shù)字內(nèi)容制作項目合作的可行性，注重實訓室軟硬件系統(tǒng)的可實戰(zhàn)性、注重數(shù)字內(nèi)容制作的可生產(chǎn)性，總體上合理規(guī)劃IT基礎(chǔ)架構(gòu)：①網(wǎng)絡(luò)：核心100 Gb 起步，支持板卡擴展，未來可以滿足40 Gb需求，后期只升級板卡無需更換機框；②計算：部署虛擬化平臺，提升資源利用率，減少硬件重復(fù)采購，節(jié)約機柜空間，減少不必要的浪費；③存儲：高性能可擴展，滿足對存儲的性能需求，管理維護方便，減輕管理員的工作量。通過生產(chǎn)性實訓室建設(shè)，讓學生在校期間直接快速對接生產(chǎn)性流程管理，直接進入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為企業(yè)培養(yǎng)直接上手、零距離的人才［5-6］。

2.1 設(shè)計原則

（1）采用軟件定義數(shù)據(jù)中心（SDDC）的解決方案，硬件采用行業(yè)標準x86 服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心不考慮專用的軟硬件綁定的專有設(shè)備，規(guī)避后期高昂的硬件維護成本。通過軟件定義數(shù)據(jù)中心的解決方案虛擬化數(shù)據(jù)中心的一切物理資源，通過虛擬化的技術(shù)，構(gòu)建一個由虛擬資源組成的資源池，不僅是對服務(wù)器進行虛擬化，還包括存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。不僅可以簡化服務(wù)器更改、存儲更改、網(wǎng)絡(luò)配置的難度，更使得對服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)的管理和配置操作具備可重復(fù)性和持續(xù)性［7］。

（2）提升教學連續(xù)性，減少軟硬件故障，借鑒行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀公司的基礎(chǔ)架構(gòu)，數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，教學工作站不再配置數(shù)據(jù)盤，節(jié)省硬件采購成本，用一套高性能的超融合存儲系統(tǒng)來滿足所有師生的教學需求，師生可以在學院內(nèi)的任意時間和任意地點訪問自己的數(shù)據(jù)，不受工作站關(guān)機和電教室斷電的影響。

（3）提升安全性，降低病毒導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)故障和系統(tǒng)故障。加強對師生的網(wǎng)絡(luò)安全意識管理，技術(shù)方法加管理制度促進安全策略的快速落實，逐年穩(wěn)步提升師生的安全意識，形成良好的教學安全行為規(guī)范。

（4）通過減少基礎(chǔ)設(shè)施的瓶頸和故障來減輕管理老師的工作量，做到絕大多數(shù)的問題可以遠程處理，不必事事東奔西跑，后期可以騰出更多的時間和專業(yè)老師做相關(guān)的生產(chǎn)性流程管理研究或者開發(fā)工作，專注于教學應(yīng)用能力的提升，提升學生的相關(guān)的技能，進而提升學院的綜合實力，為行業(yè)更好地培養(yǎng)符合企業(yè)標準的人才。

2.2 設(shè)計方案

（1）IT系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過100 Gb骨干網(wǎng)互連互通，集群渲染農(nóng)場和影視后期剪輯工作室通過雙100 Gb 網(wǎng)絡(luò)接入核心交換機，打通網(wǎng)絡(luò)并且消除網(wǎng)絡(luò)性能瓶頸，師生可以在學院內(nèi)的任意位置訪問學院所有的服務(wù)器，應(yīng)用系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)。

（2）建立一套高性能的存儲系統(tǒng)，為IT系統(tǒng)提供強大的讀寫性能，為集群渲染農(nóng)場提供超過20 Gb／s的并發(fā)讀帶寬，滿足渲染刀片并發(fā)渲染的性能需求，提升渲染的效率；為工作站提供超過40 Gb／s 的并發(fā)讀寫帶寬，滿足非編需求高性能的并發(fā)讀寫帶寬，最多可以滿足40 軌高清原始碼流剪輯；為電教室超過80 Gb／s高性能并發(fā)讀寫帶寬，滿足教學軟件（Maya，Nuke，3DMax，Modo，Pre）高性能帶寬，電教室工作站取消第2 塊數(shù)據(jù)盤，教學過程中直接從存儲上打開素材文件進行制作和教學，無需再下載到工作站本地。

（3）統(tǒng)一管理教學工作站，管理員可以在工位上對所有的工作站進行相關(guān)的維護工作（軟件安裝／系統(tǒng)還原／故障處理），無需再跑到電教室進行維護。

（4）網(wǎng)絡(luò)安全管理，解決學院內(nèi)的病毒頻繁的現(xiàn)象，將有病毒的問題素材通過殺毒軟件隔離或者清除，防止病毒泛濫阻塞網(wǎng)絡(luò)加密文件導(dǎo)致的教學中斷。

（5）解決學院內(nèi)商業(yè)特效軟件激活問題，減輕運維老師軟件激活工作負擔。

2.3 實施方案

為滿足對IT基礎(chǔ)架構(gòu)的性能穩(wěn)定性及維護性需求，以學院為例，對IT 基礎(chǔ)設(shè)施提出以下基于超融合智能IT系統(tǒng)的改造實施方案。

（1）配置100 Gb可擴展核心交換機，整體架構(gòu)見圖1。初始配置100 Gb 端口數(shù)量不少于80 個，支持30 個工作站機房／工作室／辦公室網(wǎng)絡(luò)接入（每房間接入交換機2 個100 Gb端口）和10 臺超融合服務(wù)器100 Gb網(wǎng)絡(luò)接入（每服務(wù)器2 個100 Gb網(wǎng)絡(luò)端口，合計80個端口），所有辦公室和教室都通過雙100 Gb 光纖連接核心交換機，核心背板帶寬超過1.92 Tb／s，徹底解決網(wǎng)絡(luò)性能瓶頸，滿足各個場景下的性能要求，實現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)高速互聯(lián)互通。

圖1 可擴展核心交換機整體架構(gòu)圖

（2）部署最新的高性能超融合存儲系統(tǒng)，其架構(gòu)見圖2。支持高性能讀寫緩存加速解決高并發(fā)訪問場景下的性能問題，支持快照功能，解決因為文件中毒導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失問題，支持分布式可擴展架構(gòu)，性能和容量可以隨著節(jié)點的增加而增加，支持虛擬化功能。虛擬化計算資源池，存儲資源池，網(wǎng)絡(luò)資源池，所有的應(yīng)用都按需從資源池里面取相關(guān)的資源（計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)），資源不足的情況下，通過采購標準的x86 服務(wù)器硬件來解決相關(guān)問題，將服務(wù)器設(shè)備的采購量降低80%以上。

圖2 超融合架構(gòu)圖

（3）部署智能云桌面管理系統(tǒng)（IDV）（見圖3）替代課室機房使用的還原卡。智能云桌面管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對學院內(nèi)所有工作站的統(tǒng)一管理統(tǒng)一運維，支持教學工作站定期還原，防止系統(tǒng)盤病毒問題，獨有的技術(shù)架構(gòu)保護硬盤，減少磁盤碎片，減少硬盤故障率。電教室工作站取消數(shù)據(jù)盤，所有的教學工作直接使用高性能超融合存儲系統(tǒng)［8-9］。

圖3 IDV架構(gòu)圖

（4）部署虛擬存儲網(wǎng)關(guān)服務(wù)，按班級創(chuàng)建一個基于KVM 的存儲網(wǎng)關(guān)虛擬機，為師生提供共享存儲服務(wù)，創(chuàng)建對應(yīng)的師生賬戶，并且設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限，老師可以訪問所有的學生存儲空間。

（5）部署后期特效軟件認證服務(wù)器（Autodesk，F(xiàn)oundry，Houdini等），特效軟件的license 認證模式統(tǒng)一設(shè)置成為本地license服務(wù)器認證。

（6）部署殺毒應(yīng)用虛擬機，安裝商業(yè)殺毒軟件，定期更新病毒庫，對共享存儲空間進行檢測，一旦有用戶上傳病毒文件，立即隔離。

2.4 系統(tǒng)優(yōu)勢

超融合智能IT 系統(tǒng)改造方案的提出與實施，需建立在充分理解傳統(tǒng)學院IT 系統(tǒng)之上、渲染農(nóng)場和非編工作室當前面臨的問題和挑戰(zhàn)，從使用者的角度出發(fā)，秉承易用、高效、經(jīng)濟的設(shè)計理念，具有以下的優(yōu)勢［10］：

（1）新應(yīng)用上線無需采購服務(wù)器，直接在線創(chuàng)建應(yīng)用虛機即可：①快速維護，一鍵安裝部署、系統(tǒng)恢復(fù)、故障請求；②集中管理，工作站系統(tǒng)集中到服務(wù)器端管理，無須東奔西跑。

（2）基礎(chǔ)設(shè)施無瓶頸，4K 場景隨心做：①100 Gb核心網(wǎng)絡(luò)，徹底解決網(wǎng)絡(luò)瓶頸，滿足未來10 年發(fā)展需求；②超融合解決方案，動態(tài)增加存儲的容量和性能，不再有存儲性能瓶頸；③智能桌面管理系統(tǒng)，釋放被還原卡壓制的硬盤性能，系統(tǒng)啟動更快。

（3）系統(tǒng)更加安全。①病毒查殺，工作站和存儲雙重查殺，防止病毒遺漏；②快速恢復(fù)機制，不怕系統(tǒng)癱瘓，一鍵恢復(fù)恢復(fù)機制；③嚴控操作流程，對用戶端操作嚴控（驅(qū)動層禁止USB端口），不能隨意安裝和拷貝數(shù)據(jù)。

（4）運營成本降低。服務(wù)器和工作站生命周期延長，硬盤故障率大大降低，并減少整體的總成本；管理和運維工作量減少，工作效率提高；采服務(wù)器硬件為標準x86 設(shè)備，課室工作站不必配置本地數(shù)據(jù)硬盤，減少大量工作站數(shù)據(jù)硬盤采購需求，降低采購成本。

（5）節(jié)能環(huán)保。由傳統(tǒng)10 臺物理服務(wù)器濃縮到6 臺超融合服務(wù)器，降低45%以上，降低制冷需求；從2 個機柜變?yōu)? 個機柜。

3 結(jié) 語

數(shù)字創(chuàng)意與動畫學院經(jīng)過20 年不斷發(fā)展，在文化創(chuàng)意與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、行業(yè)中取得了不菲的成績。超融合智能IT系統(tǒng)架構(gòu)的合理性、科學性、前瞻性、拓展性決定了實訓室建設(shè)的品質(zhì)，該方案作為文化創(chuàng)意類學院實訓室建設(shè)的中心思想提出、實施，為學院專業(yè)未來發(fā)展及在新領(lǐng)域上的突破奠定了良好基礎(chǔ)，較好解決了實訓室建設(shè)高投入、低產(chǎn)出的矛盾，為服務(wù)師生更加高效、專注創(chuàng)意與內(nèi)容的生產(chǎn)性制作上做了有益嘗試。