多場(chǎng)景教學(xué)需求下實(shí)訓(xùn)室信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

崔 斌

（浙江經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

1 多場(chǎng)景教學(xué)信息系統(tǒng)需求

隨著互聯(lián)網(wǎng)大潮的影響，各類基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)平臺(tái)不斷涌現(xiàn)。在課程設(shè)計(jì)過程中，也出現(xiàn)了新的動(dòng)向。

第一是傳統(tǒng)授課（即黑板加PPT）的課時(shí)占比在下降，而利用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的課程越來越多。

第二是目前各類教學(xué)輔助信息系統(tǒng)較多，分屬不同公司，采用不同的技術(shù)平臺(tái)，管理的工作量越來越大。

第三是隨著實(shí)訓(xùn)室信息系統(tǒng)課時(shí)的增多，需要大量的實(shí)訓(xùn)室，大量的電腦來滿足實(shí)訓(xùn)要求，伴隨而來的是維護(hù)管理工作量的激增，管理難度日益加大。

第四是在教學(xué)過程中，各類教學(xué)類信息系統(tǒng)對(duì)基礎(chǔ)平臺(tái)的要求不同，對(duì)硬件和網(wǎng)絡(luò)的依賴程度也不同，如何平衡有限的設(shè)備預(yù)算與多樣化的平臺(tái)需求之間是一個(gè)矛盾。

第五是除日常教學(xué)以外，實(shí)訓(xùn)室經(jīng)常會(huì)舉辦各類技能證書考試，各類技能比賽。需要安裝特定考試軟件，需要臨時(shí)性保存考試數(shù)據(jù)等。這對(duì)日常教學(xué)安排又帶來了一定的沖擊。

以上這些必須通過綜合性的技術(shù)手段來解決，包括通過基于云技術(shù)的虛擬化桌面，通過云桌面自動(dòng)遷移、虛擬機(jī)自動(dòng)備份和恢復(fù)、桌面水印等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高可靠和安全的云桌面環(huán)境[1]。從而滿足不同場(chǎng)景下教學(xué)需求的滿足。

2 應(yīng)用的技術(shù)理論與方法

依托云計(jì)算技術(shù)的云桌面管理平臺(tái)具有部署簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，特別適合高校實(shí)訓(xùn)室應(yīng)用。利用此項(xiàng)技術(shù)，可以有效提高實(shí)訓(xùn)室的管理效率，提升管理水平，減少終端投資。同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、快速部署、快速更新的目標(biāo)。

1）基于VDI（虛擬桌面架構(gòu)）的云桌面技術(shù)。VDI為在服務(wù)器端進(jìn)行集中存儲(chǔ)，集中管理，統(tǒng)一運(yùn)算架構(gòu)的云桌面技術(shù)。服務(wù)器端承擔(dān)了大部分的工作，所有的操作系統(tǒng)和業(yè)務(wù)軟件都裝在服務(wù)器端，在服務(wù)器端形成多個(gè)系統(tǒng)桌面環(huán)境。同時(shí)大部分的計(jì)算任務(wù)也是通過服務(wù)器運(yùn)行的。具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性和顯著的能源節(jié)約優(yōu)勢(shì)[2]。而學(xué)生機(jī)只是接收操作系統(tǒng)環(huán)境，將需要的操作系統(tǒng)展示出來，同時(shí)使用過程中的業(yè)務(wù)處理工作也交給服務(wù)器完成，學(xué)生機(jī)只是展示相關(guān)的結(jié)果信息，每一個(gè)學(xué)生機(jī)可以根據(jù)教學(xué)的設(shè)置配置適合自己的工作環(huán)境。VDI的模式雖然在管理上、客戶端使用上、平臺(tái)統(tǒng)一管理和安全等方面具有比較多的優(yōu)勢(shì)，但也并不適用于所有場(chǎng)合。首先是前期一次性服務(wù)器投資比較高，同時(shí)隨著目前客戶機(jī)所用的操作系統(tǒng)越來越龐大，對(duì)服務(wù)器資源的占用直線上升。一臺(tái)中性能服務(wù)器能夠服務(wù)的客戶端數(shù)量已經(jīng)40臺(tái)左右銳減到25臺(tái)左右。直接的后果就是服務(wù)器的投資額直線上升。其次是對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能非常依賴，尤其是復(fù)雜操作系統(tǒng)加大業(yè)務(wù)量軟件的情況下，如ERP軟件，往往會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的短時(shí)間阻塞，進(jìn)而帶來整個(gè)VDI系統(tǒng)的不可訪問。及在應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)訪問的“潮汐現(xiàn)象”時(shí)，單純采用VDI架構(gòu)的系統(tǒng)，往往力不從心。

2）基于VOI（虛擬系統(tǒng)架構(gòu)）的云桌面技術(shù)。VOI的核心就是將運(yùn)算功能下放到客戶端執(zhí)行，即集中存儲(chǔ)系統(tǒng)鏡像，學(xué)生機(jī)分布式運(yùn)算的構(gòu)架。各類不同類型的操作系統(tǒng)在服務(wù)器端建立，并以鏡像的方式存儲(chǔ)到服務(wù)器端。學(xué)生機(jī)可以配置需要的鏡像，并運(yùn)行相關(guān)的系統(tǒng)。在使用過程中，相關(guān)的鏡像會(huì)下載到學(xué)生機(jī)上，這樣學(xué)生機(jī)甚至可以在服務(wù)器未啟動(dòng)的情況下，通過離線的方式進(jìn)行業(yè)務(wù)操作。這種模式對(duì)服務(wù)器的性能要求不高，一臺(tái)中性能服務(wù)器可以輕松應(yīng)對(duì)100臺(tái)左右的學(xué)生機(jī)，同時(shí)由于支持離線運(yùn)行，與服務(wù)器連接的網(wǎng)絡(luò)即使意外中斷也不影響上課。同時(shí)由于可以輕松管理多個(gè)鏡像節(jié)點(diǎn)，所以比較容易的進(jìn)行鏡像的調(diào)整和回退。當(dāng)然此種架構(gòu)也有自身的劣勢(shì)，即對(duì)應(yīng)急性的部署反應(yīng)較慢，新增鏡像部署的時(shí)間較長(zhǎng)。同時(shí)由于大量的鏡像數(shù)據(jù)需要下載，在部署過程中對(duì)網(wǎng)絡(luò)占用較多，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的卡頓。還有就是每次軟件調(diào)整都需要生成新的鏡像，積累的歷史鏡像較多，管理起來也有一定的難度。

3）基于RDS（遠(yuǎn)程桌面服務(wù)）的云桌面技術(shù)。RDS即遠(yuǎn)程桌面服務(wù)，其將服務(wù)器端安裝共享桌面的軟件，由于在本地端安裝了虛擬機(jī)，所以不需要傳輸大量的圖像信息。但該模式僅限于windows操作系統(tǒng)使用，終端利用windows系統(tǒng)賬號(hào)進(jìn)行登錄，在實(shí)際應(yīng)用過程中執(zhí)行效率不是很高。另外對(duì)圖像處理，3D及高清仿真等方面的應(yīng)用支持效果一般。由于在數(shù)據(jù)傳輸過程中存在著圖像壓縮的問題，使得圖像的傳輸質(zhì)量下降，存在丟幀的問題。另外由于windows系統(tǒng)本身消耗資源就較多，而此種模式有需要完全依靠服務(wù)器的計(jì)算能力，所以會(huì)讓服務(wù)器的投入成本快速攀升。當(dāng)然此種模式也有他的優(yōu)點(diǎn)，就是終端的投資較少，數(shù)據(jù)集中處理，數(shù)據(jù)的安全性也較好。

3 在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中相關(guān)模式的應(yīng)用

在實(shí)際實(shí)訓(xùn)室建設(shè)過程中，如何規(guī)劃桌面類型和數(shù)量以及每種桌面所需的硬件資源是核心問題[3]。針對(duì)不同云桌面系統(tǒng)的特性，分別采用了幾種處理模式。

1）在以輕型應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用教學(xué)為主的機(jī)房，采用VDI虛擬桌面架構(gòu)，同時(shí)提升實(shí)訓(xùn)機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)能力，做到千兆到桌面，樓層交換能力達(dá)到10G。同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，盡量扁平化，各教室之間的通道進(jìn)行一定的區(qū)隔，直接通過中心交換機(jī)進(jìn)行流量的統(tǒng)一規(guī)劃，避免網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)對(duì)業(yè)務(wù)的影響。在服務(wù)器端應(yīng)用集群技術(shù)和SAN技術(shù)，所有服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)升為萬(wàn)兆，服務(wù)器硬盤采用固態(tài)快速硬盤，提升服務(wù)器的運(yùn)行速度、穩(wěn)定性和容災(zāi)能力。同時(shí)為防止極端情況下，VDI服務(wù)出現(xiàn)拒絕訪問的情況，在學(xué)生機(jī)本地預(yù)先安裝輕量級(jí)操作系統(tǒng)，這樣在極端情況下，學(xué)生機(jī)本地操作系統(tǒng)可以進(jìn)行簡(jiǎn)單應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用類課程的教學(xué)。VDI+本地系統(tǒng)的方式，在實(shí)際應(yīng)用中效果良好，在穩(wěn)定運(yùn)行和快速部署兩個(gè)需求方面找到了平衡點(diǎn)。

2）在大型應(yīng)用（如虛擬仿真，ERP應(yīng)用等）較多的機(jī)房，采用VOI虛擬操作系統(tǒng)架構(gòu)。兼顧系統(tǒng)部署靈活性的同時(shí)，通過建立客戶端的鏡像，將大型的應(yīng)用計(jì)算放在各個(gè)客戶端進(jìn)行，保證教學(xué)過程中軟件運(yùn)行的效率。在此類實(shí)訓(xùn)室，配置1T硬盤+4G內(nèi)存，另外配置千兆網(wǎng)卡。對(duì)ERP等系統(tǒng)分別采用不同的鏡像，保證每個(gè)操作系統(tǒng)不過分龐大。同時(shí)建立一些輕量級(jí)的鏡像，對(duì)于基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的教學(xué)課程提供支撐。

3）在所有機(jī)房都保留著傳統(tǒng)的還原卡模式，主要是用來應(yīng)對(duì)各類臨時(shí)性的培訓(xùn)、考試。還原卡模式比較容易實(shí)現(xiàn)各終端過程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以臨時(shí)性的保留考試數(shù)據(jù)，臨時(shí)性的安裝考試軟件同時(shí)對(duì)服務(wù)器無依賴性，能夠 較好的保證考試過程的順利。

綜上所述，為應(yīng)對(duì)多場(chǎng)景下對(duì)信息系統(tǒng)的要求，需要將不同類型的云桌面技術(shù)，傳統(tǒng)還原卡技術(shù)進(jìn)行綜合性的應(yīng)用，保證各類實(shí)訓(xùn)信息系統(tǒng)穩(wěn)定、順暢的運(yùn)行。