桌面云技術(shù)在高校多媒體教室建設(shè)中的應(yīng)用研究

柳威 徐堅(jiān)

摘要：多媒體教室作為高校開展教學(xué)活動(dòng)的主要場(chǎng)所，在高校建設(shè)發(fā)展中有著舉足輕重的地位。結(jié)合當(dāng)前多媒體教室的現(xiàn)狀，分析多媒體教室存在的問題，探討高校多媒體教室的建設(shè)需求，最后基于桌面云技術(shù)，提出采用VDI和VOI融合的方法，有效提升多媒體教室的用戶體驗(yàn)，降低管理人員的運(yùn)維難度。

關(guān)鍵詞：多媒體教室;桌面云;VDI和VOI融合

中圖分類號(hào)：TP311? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）14-0074-03

隨著教育現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，高校的信息化建設(shè)呈現(xiàn)出日新月異的變化，課堂教學(xué)逐步發(fā)展為多媒體教學(xué)為主的形式，多媒體教學(xué)一方面提高了課堂教學(xué)的效率，另一方面提升了課堂內(nèi)容的豐富程度和演示內(nèi)容的多樣性[1]。多媒體教室逐漸發(fā)展成為高校主要的教學(xué)環(huán)境，在高校的教學(xué)活動(dòng)中扮演著重要角色。

1 多媒體教室的現(xiàn)狀

由于受傳統(tǒng)思想的影響，多媒體教室作為教學(xué)輔助條件，在高校的發(fā)展規(guī)劃中總是處于邊緣地帶，不被重視甚至是被忽視。當(dāng)前，高校多媒體教室存在以下問題。

1.1 運(yùn)維管理復(fù)雜

多媒體教室作為主要的教學(xué)環(huán)境，遍布學(xué)校各教學(xué)樓棟，存在著地理位置分散、終端數(shù)量多、配置多樣、需求差異等特點(diǎn)。其日常運(yùn)維管理主要依靠管理人員定期維護(hù)和緊急故障處理來實(shí)現(xiàn)，這種模式下，需要耗費(fèi)大量的人力。由于管理人員數(shù)量有限，以及臨時(shí)故障的優(yōu)先處理需求，從而造成部分設(shè)備無法及時(shí)修復(fù)，進(jìn)而影響到教學(xué)活動(dòng)的開展。多媒體教室的建設(shè)是分批次進(jìn)行，設(shè)備配置多樣，系統(tǒng)的維護(hù)需要按批次進(jìn)行，進(jìn)一步增加了管理人員的工作量。多媒體教室涉及不同年級(jí)、不同專業(yè)的學(xué)生，對(duì)軟件環(huán)境的需求存在較大差異，導(dǎo)致同一批次設(shè)備的系統(tǒng)環(huán)境也存在較大區(qū)別，需要管理人員單獨(dú)定制，從而加劇了系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜性，也對(duì)管理人員的專業(yè)技術(shù)能力提出了更高的要求[2]。

1.2 資源利用率低

作為公共教學(xué)資源，多媒體教室的配置需要盡可能滿足不同專業(yè)的課程需求，因此在配置資源時(shí)往往需要按照高資源需求來配置，對(duì)于其他大部分課程來說，相關(guān)設(shè)備的資源配置冗余，資源得不到充分的利用。其次，為了均衡設(shè)備性能，相關(guān)資源的配置并不是按照單一需求來選擇，更多地會(huì)根據(jù)某一需求，去選擇符合該需求的整體配置，這種情況下，往往會(huì)提升其他的配置，額外增加設(shè)備配置費(fèi)用，從而進(jìn)一步降低了設(shè)備的利用率[3]。

1.3 用戶體驗(yàn)較差

統(tǒng)一維護(hù)模式下，為了有效地保障多媒體教室設(shè)備的可用性，系統(tǒng)通常處于保護(hù)模式，任何個(gè)性化設(shè)置或更改都不會(huì)保存。系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)置不能滿足任課教師的個(gè)性化需求。另外基礎(chǔ)課程和進(jìn)階課程對(duì)同一軟件的需求同樣存在差異。許多重復(fù)性的設(shè)置會(huì)耗費(fèi)有限的課程教學(xué)時(shí)間、增加教師課前準(zhǔn)備時(shí)間，從而降低了多媒體教室的用戶體驗(yàn)。當(dāng)課程安排的場(chǎng)所不滿足課程需要時(shí)，還需要涉及更改教學(xué)計(jì)劃，變更場(chǎng)所等事項(xiàng)，進(jìn)一步惡化了師生的教學(xué)體驗(yàn)[4]。

1.4 安全性低

在多媒體教室中，師生通常使用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備拷貝教學(xué)素材和課件，設(shè)備被病毒感染的風(fēng)險(xiǎn)極高。根據(jù)多媒體教室的特點(diǎn)，系統(tǒng)中沒有殺毒軟件或病毒庫未及時(shí)更新，或者殺毒軟件被退出、破壞等，師生的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備被交叉感染，造成文件損壞、數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到多媒體教室的使用體驗(yàn)[5]。

2 高校多媒體教室的建設(shè)需求

結(jié)合上述高校多媒體教室存在的問題和作者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，高校多媒體教室的建設(shè)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)需求。

2.1 集中管理

隨著高校信息化、智能化建設(shè)的開展，高校各辦公、教學(xué)場(chǎng)所已實(shí)現(xiàn)全千兆網(wǎng)絡(luò)覆蓋，借助信息技術(shù)手段，將高校多媒體系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，通過統(tǒng)一管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多媒體系統(tǒng)的集中管理。

系統(tǒng)的更新、軟件的安裝按計(jì)劃開展。首先，避免因系統(tǒng)補(bǔ)丁更新不及時(shí)、系統(tǒng)功能安裝不完整等原因，造成軟件不能安裝或不能使用，例如在windows10系統(tǒng)中默認(rèn)未啟用.net frameworks3.5，會(huì)造成部分軟件無法安裝。其次，也可以避免部分補(bǔ)丁更新后，造成正常使用的軟件不能使用。例如windows10的補(bǔ)丁KB4577586會(huì)永久刪除 Adobe Flash Player，造成部分需要調(diào)用Adobe Flash Player的軟件無法使用。最后，避免前后安裝的軟件相互沖突，造成不能使用的困局，而這類故障是系統(tǒng)管理員最難排查的一種故障。

2.2 統(tǒng)一部署

不同多媒體教室，因承擔(dān)的課程不同，系統(tǒng)內(nèi)的軟件也不相同。更不用說不同批次的電腦，因其配置存在差異，會(huì)加劇軟件的版本差異。因此通過統(tǒng)一部署，盡量使多媒體教室內(nèi)的軟件只有小的版本差異，不存在軟件類別的差異，而最優(yōu)的方案是不存在差異。從而避免因教室安排的不同，造成課程教學(xué)無法開展。

通過統(tǒng)一部署的方案，管理人員可以避免重復(fù)的系統(tǒng)、軟件安裝。借助異構(gòu)手段，實(shí)現(xiàn)不同配置電腦的驅(qū)動(dòng)程序自適應(yīng)，進(jìn)一步減少系統(tǒng)、軟件安裝的次數(shù)。同時(shí)基于統(tǒng)一部署，系統(tǒng)的更新和軟件的安裝、更新均可以實(shí)現(xiàn)單次完成，避免重復(fù)操作。

2.3 按需分配

由于當(dāng)前高校多媒體教室的管理和教學(xué)計(jì)劃的安排，分屬兩個(gè)或多個(gè)部門管理，因此常出現(xiàn)安排的教室無法滿足課程教學(xué)的需要，需要臨時(shí)調(diào)課等，雖然相關(guān)部門也采取了一定措施來緩解這一問題，如要求任課教師須至少提前一周檢查多媒體教室的軟件環(huán)境等，但是這并不能從根本上解決問題。

根據(jù)多媒體教室的分布，常用教學(xué)院系等，可以區(qū)分不同多媒體教室的設(shè)備配置和軟件需求。例如數(shù)學(xué)、文史、思政類課程，主要運(yùn)用PPT、瀏覽器、音視頻播放器等，對(duì)系統(tǒng)配置和軟件只是最基本的需求。而編程開發(fā)、設(shè)計(jì)渲染等，對(duì)系統(tǒng)的配置要求較高，對(duì)軟件也有其獨(dú)特的要求。因此在安排多媒體教室時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮這些因素，合理高效地利用學(xué)校有限的多媒體教室資源。25CCF4D6-0E07-431E-A076-E7A73D270354

2.4 隱形防護(hù)

管理人員通過及時(shí)更新系統(tǒng)安全補(bǔ)丁、安裝殺毒軟件、設(shè)置系統(tǒng)還原等手段，對(duì)系統(tǒng)的安全防護(hù)起到了一定的效果。但還是無法避免師生在拷貝課件、作業(yè)等文檔時(shí)，計(jì)算機(jī)病毒的交叉感染;由于軟件更新時(shí)需要解除系統(tǒng)防護(hù)和還原設(shè)置，如果誤將病毒存儲(chǔ)到設(shè)置了還原的系統(tǒng)中，將造成非常嚴(yán)重的影響。而設(shè)置了系統(tǒng)還原和安裝了殺毒軟件的系統(tǒng)，系統(tǒng)的反應(yīng)速度會(huì)受到較大影響。即使排除病毒感染的可能，當(dāng)大量的課件或作業(yè)需要拷貝時(shí)，仍需要花費(fèi)師生大量的時(shí)間等待。

根據(jù)課程需求，為師生提供云盤存儲(chǔ)，首先老師可以通過共享功能，方便快捷地分發(fā)課件、素材和作業(yè)等，其次，學(xué)生可以同時(shí)上傳作業(yè)，并可以合理安排作業(yè)上傳時(shí)間。最重要的是，通過趨勢(shì)等軟件，云盤可以有效地防范病毒，因防病毒軟件運(yùn)行在系統(tǒng)之外，不影響系統(tǒng)使用者的使用體驗(yàn)。

3 桌面云技術(shù)在高校多媒體教室建設(shè)中的應(yīng)用

20世紀(jì)90年代后期，隨著計(jì)算機(jī)集成技術(shù)的發(fā)展，其性能已經(jīng)可以滿足多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)日趨強(qiáng)大的計(jì)算能力和相對(duì)落后的計(jì)算模式之間的矛盾日益突出。虛擬化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。虛擬化技術(shù)通過細(xì)化CPU、內(nèi)存等資源的顆粒度，使得相關(guān)資源不再按照傳統(tǒng)方式（以服務(wù)器為單位）進(jìn)行分配，而是根據(jù)業(yè)務(wù)量的實(shí)際需求來按需分配。虛擬化技術(shù)有助于提高資源的利用率，從而減少物理設(shè)備數(shù)量，節(jié)約建設(shè)成本，降低運(yùn)維難度，同時(shí)提高系統(tǒng)靈活性，增加系統(tǒng)安全性，提供更高的可用性、可擴(kuò)展性和可操作性。虛擬化技術(shù)能夠在快速發(fā)展的硬件系統(tǒng)和復(fù)雜多變的應(yīng)用需求之間找到新平衡點(diǎn)。

桌面云是基于云計(jì)算技術(shù)的一種應(yīng)用，通過虛擬化技術(shù)將各種應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器集群中，用戶借助網(wǎng)絡(luò)按需取用，而不用考慮硬件配置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、軟件更新等問題，從而實(shí)現(xiàn)了客戶端的輕量化[6]。高校規(guī)模的飛速發(fā)展，迫使高?？绲赜蚪ㄔO(shè)的興起，從而催生了移動(dòng)辦公的迫切需求，進(jìn)一步推動(dòng)了桌面云技術(shù)在高校信息化建設(shè)中的應(yīng)用。當(dāng)前桌面云有四種主流架構(gòu)[7-8]：RDS、VDI、IDV、VOI。RDS（Remote Desktop Services）遠(yuǎn)程桌面服務(wù)，根據(jù)用戶數(shù)量配置服務(wù)器，通過管理軟件批量創(chuàng)建、管理用戶，所有用戶共享一套系統(tǒng)和軟件;VDI（Virtual Desktop Infrastructure）虛擬桌面架構(gòu)，計(jì)算、存儲(chǔ)、管理均在服務(wù)器端進(jìn)行，通過專有協(xié)議連接桌面，可按需動(dòng)態(tài)調(diào)整桌面資源如：CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)等;IDV（Intelligent Desktop Virtualization）智能桌面虛擬化，由Intel提出的為挽救PC市場(chǎng)的“云桌面”，其核心在于服務(wù)器端集中管理，虛擬系統(tǒng)在終端本地運(yùn)行，終端安裝有Hypervisor，將服務(wù)器端提供的虛擬機(jī)加載到終端運(yùn)行，最后利用鏡像技術(shù)，將客戶端數(shù)據(jù)同步到服務(wù)器上;VOI（virtual OS infrastructure）虛擬系統(tǒng)架構(gòu)，服務(wù)器端存儲(chǔ)、管理系統(tǒng)鏡像，客戶端使用PXE啟動(dòng)，通過網(wǎng)絡(luò)按照服務(wù)器端的管理要求，將系統(tǒng)鏡像下載到客戶端存儲(chǔ)、運(yùn)行，其架構(gòu)與IDV類似，區(qū)別在于使用VOI架構(gòu)，客戶端沒有虛擬化層。

RDS憑借其低成本、高易用性，以及標(biāo)準(zhǔn)化桌面管理等優(yōu)點(diǎn)，在國外教育市場(chǎng)很流行，占有的份額比VDI大，由于國內(nèi)軟件環(huán)境的復(fù)雜性，RDS一直處于小眾市場(chǎng);VDI憑借其個(gè)性化和高靈活性，可滿足不同部門的需求，但其架構(gòu)、運(yùn)維管理復(fù)雜，且成本較高，在國外一般只有大型企業(yè)才會(huì)選用，相反在國內(nèi)，由于供應(yīng)商能夠提供優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)和定制化的軟件環(huán)境，VDI在高校及其他行業(yè)很流行。反觀IDV，在2012-2013年間，市場(chǎng)上還有很多IDV產(chǎn)品，現(xiàn)在基本上已銷聲匿跡，客戶端有虛擬化層，因此可在8代及以上的CPU上使用Windows7，從而有效解決部分專業(yè)軟件與Windows10不兼容的困局，但隨著軟件版本的升級(jí)，以及微軟停止Windows7更新，這一舍本逐末的做法已經(jīng)越來越?jīng)]有市場(chǎng);VOI類似于IDV的架構(gòu)，且無虛擬化層產(chǎn)生的性能損耗，其在高校和政企等行業(yè)得到了良好的發(fā)展。

隨著虛擬化和桌面云技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過市場(chǎng)的選擇，廣泛適用于高校應(yīng)用場(chǎng)景的桌面云主要為VDI和VOI兩個(gè)架構(gòu)。VDI和VOI分別適用不同場(chǎng)景，各有優(yōu)勢(shì)，其性能對(duì)比見表1。

VDI采用虛擬桌面架構(gòu)，教師可通過任意終端（平板電腦、手機(jī)、臺(tái)式電腦等）連接系統(tǒng)桌面，增加了系統(tǒng)使用的靈活性，同時(shí)，教師使用的是個(gè)人桌面，可以根據(jù)個(gè)人喜好和課程需要，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自定義設(shè)置，系統(tǒng)運(yùn)行于服務(wù)器集群上，數(shù)據(jù)安全性高;虛擬化系統(tǒng)之間相互隔離，有效防范了系統(tǒng)相互感染;可根據(jù)用戶實(shí)際需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整資源配置，從而有效提升了資源利用率。VOI采用虛擬系統(tǒng)架構(gòu)，服務(wù)器端主要存儲(chǔ)系統(tǒng)鏡像，通過網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)、數(shù)據(jù)緩存到本地設(shè)備上。通過對(duì)不同配置的設(shè)備進(jìn)行分組管理，在異構(gòu)策略的支持下，有效減少了系統(tǒng)、軟件的安裝更新次數(shù)。

在滿足大部分課程的系統(tǒng)需求情況下，系統(tǒng)性能相近時(shí)，VDI和VOI的成本相近，VDI桌面需要提升系統(tǒng)性能時(shí)，需要縱向增加集群運(yùn)算、存儲(chǔ)性能，且可動(dòng)態(tài)調(diào)整;VOI桌面則需要更改設(shè)備的CPU、內(nèi)存或者硬盤。而部分專業(yè)課程如3D設(shè)計(jì)、渲染、圖形處理等高性能需求的課程，使用VDI時(shí)，需要應(yīng)用GPU虛擬化，成本將遠(yuǎn)超同等性能的PC，故不建議采用。VDI和VOI架構(gòu)各有優(yōu)勢(shì)，為滿足不同課程對(duì)系統(tǒng)的不同需求，同時(shí)滿足移動(dòng)辦公，任意終端接入的需求，在多媒體教室建設(shè)中，采用兩種架構(gòu)融合的模式，既能滿足教師的差異化需求，又能提升管理人員對(duì)各終端設(shè)備的監(jiān)控力度，提升管理能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理故障，有效提升師生使用體驗(yàn)。

4 結(jié)語

多媒體教室的建設(shè)在高校發(fā)展過程中越來越受到關(guān)注。建設(shè)是基礎(chǔ)，運(yùn)維管理是根本。良好的運(yùn)維管理能有效提升多媒體教室的使用體驗(yàn)，為教學(xué)活動(dòng)加分添彩。桌面云技術(shù)在多媒體教室建設(shè)中的應(yīng)用，VDI和VOI融合的模式，能有效降低運(yùn)維管理的復(fù)雜程度，提升多媒體教室的整體水平，同時(shí)，新技術(shù)的應(yīng)用，能夠促進(jìn)管理人員技術(shù)水平的提升，對(duì)多媒體教室建設(shè)的發(fā)展是一個(gè)良性的助力。

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收稿日期：2022-01-12

作者簡介：柳威，男，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)樽烂嫣摂M化應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)室管理;徐堅(jiān)，女，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)室管理、多媒體應(yīng)用。25CCF4D6-0E07-431E-A076-E7A73D270354