基于桌面云的多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理研究

覃 馮，黃善斌，覃衛(wèi)玲，廖安平

（廣西民族大學(xué)設(shè)備實(shí)驗(yàn)管理處，廣西南寧 530006）

基于桌面云的多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理研究

覃 馮，黃善斌，覃衛(wèi)玲，廖安平

（廣西民族大學(xué)設(shè)備實(shí)驗(yàn)管理處，廣西南寧 530006）

分析了多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理工作易出現(xiàn)的困境及原因，探討運(yùn)用桌面云技術(shù)提升多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理工作效率。針對(duì)廣西民族大學(xué)多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理實(shí)際，提出采用Thin Puter公司產(chǎn)品Thinputer OVD桌面云平臺(tái)搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的方案。

桌面云；多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建；實(shí)驗(yàn)室管理

當(dāng)前，高校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)日益增多，很多課程教學(xué)也需要在多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。一些計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)配置不統(tǒng)一，軟件安裝維護(hù)任務(wù)重，使教學(xué)工作受到一定影響。

本文針對(duì)廣西民族大學(xué)多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，探討桌面云技術(shù)應(yīng)用于多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理的優(yōu)勢(shì)和可行性，提出利用Thin puter公司產(chǎn)品Thinputer OVD桌面云平臺(tái)搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的方案。

1 多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理易出現(xiàn)的困境

廣西民族大學(xué)多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室包括語音計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、公共計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室等，一般由一位管理員管理和維護(hù)幾間實(shí)驗(yàn)室，每間實(shí)驗(yàn)室配備60～80臺(tái)計(jì)算機(jī)，有學(xué)生機(jī)、教師機(jī)和備用機(jī)。在計(jì)算機(jī)的維護(hù)工作中，要通過批量克隆安裝系統(tǒng)和升級(jí)軟件，使用保護(hù)卡保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。由于計(jì)算機(jī)配置不統(tǒng)一、需要安裝的操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件眾多，使實(shí)驗(yàn)室的管理繁雜且維護(hù)工作量過大。

多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理工作主要是：

（1）局域網(wǎng)維護(hù)和管理，包括實(shí)驗(yàn)室內(nèi)局域網(wǎng)故障修復(fù)、用戶登錄賬號(hào)分配；

（2）硬件保養(yǎng)和更換，既有主機(jī)內(nèi)部硬件（如硬盤、顯卡、內(nèi)存條）的清理保養(yǎng)，也有計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭、耳機(jī)）的更換；

（3）信息安全及保護(hù)，包括安裝系統(tǒng)補(bǔ)丁程序，安裝防火墻及殺毒軟件，定期更新病毒庫；

（4）系統(tǒng)維護(hù)和軟件更新，例如安裝Windows XP和Windows 7等操作系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求安裝、更新不同應(yīng)用程序并解決兼容性問題。

在多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理工作中可能遇到的困境主要是：

（1）計(jì)算機(jī)配置多樣化，需儲(chǔ)備的配件種類多；

（2）用戶需求差異性大，需安裝的應(yīng)用程序多種多樣，易發(fā)生感染病毒、誤刪系統(tǒng)文件、軟件沖突、軟硬件不兼容等問題；

（3）操作系統(tǒng)的恢復(fù)需要同傳或手工修復(fù)，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；

（4）實(shí)驗(yàn)室工作量大，而技術(shù)管理人員配備不足。

2 桌面云技術(shù)

在高校數(shù)字化校園的建設(shè)中，教學(xué)資源的共享已成為構(gòu)建教育服務(wù)體系的重要趨勢(shì)。但傳統(tǒng)的信息計(jì)算和存儲(chǔ)平臺(tái)存在資源獨(dú)占、信息孤立、維護(hù)和管理費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下等突出問題。

例如，不同的多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備配置不一致，僅僅依賴網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)資源共享難度較大；高、低不同配置的計(jì)算機(jī)難以平等地共享資源；個(gè)體多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室資源只能在小范圍的局域網(wǎng)內(nèi)訪問，在全校范圍內(nèi)共享還有一定障礙等。又例如，以往計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)模式是使用保護(hù)卡和網(wǎng)絡(luò)同傳方法，雖能較快恢復(fù)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，但個(gè)性化的應(yīng)用程序及計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)型號(hào)的差異增大了維護(hù)難度，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然會(huì)有較大影響。此外，一些連續(xù)性的教學(xué)任務(wù)在保護(hù)卡應(yīng)用后容易造成數(shù)據(jù)丟失問題；保護(hù)卡對(duì)Mac操作系統(tǒng)不起作用［1］。

為提高多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理效率和計(jì)算機(jī)維護(hù)工作質(zhì)量，一種新的解決方案——桌面云，將出現(xiàn)在我校多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理工作中。

IBM對(duì)桌面云的定義為：“可以通過瘦終端或者其他任何與網(wǎng)絡(luò)相連的設(shè)備來訪問云服務(wù)器端的應(yīng)用程序，以及整個(gè)客戶桌面?！弊烂嬖频氖萁K端擁有獨(dú)立的嵌入式操作系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)程桌面協(xié)議訪問云服務(wù)器端的虛擬桌面，所有支持操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件運(yùn)行的資源消耗均發(fā)生在云服務(wù)器端，云終端不承擔(dān)計(jì)算、存儲(chǔ)任務(wù)，其主要作用是提供人機(jī)交互功能。

桌面云借助分布式云計(jì)算技術(shù)，將用戶端的用戶數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)用戶桌面的集中監(jiān)控、管理和存儲(chǔ)，使程序操作和程序運(yùn)行分離［2］。桌面云的架構(gòu)如圖1所示。

圖1 桌面云架構(gòu)

桌面云平臺(tái)由瘦終端、網(wǎng)絡(luò)的接入、工作臺(tái)和身份認(rèn)證、操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序以及存儲(chǔ)層構(gòu)成。

（1）瘦終端?？梢允鞘菘蛻魴C(jī)、傳統(tǒng)PC機(jī)、筆記本電腦、智能終端等，連接到運(yùn)行在服務(wù)器上的桌面的設(shè)備（虛擬桌面需采用RDP、HTTP、TCP／IP等遠(yuǎn)程桌面協(xié)議來實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的通信）。

（2）網(wǎng)絡(luò)的接入。有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)接入方式。

（3）工作臺(tái)和身份認(rèn)證。虛擬桌面控制器OVD、虛擬機(jī)管理平臺(tái)OVP，用戶的認(rèn)證和授權(quán)，對(duì)運(yùn)行著虛擬桌面的云服務(wù)器進(jìn)行配置和管理，監(jiān)控運(yùn)行時(shí)云服務(wù)器的一些基礎(chǔ)性能指標(biāo)。

（4）操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序。虛擬機(jī)、共享服務(wù)采用共享服務(wù)的方式來提供桌面和應(yīng)用，在特定的服務(wù)器上提供更多的服務(wù)。

（5）存儲(chǔ)層。服務(wù)器集群和磁盤陣列為桌面云平臺(tái)提供存儲(chǔ)資源池。

3 用桌面云技術(shù)管理多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)

用桌面云技術(shù)管理多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾方面。

（1）節(jié)省采購成本。PC機(jī)平均更新周期為3～5年，而云終端的工作時(shí)間可達(dá)10年左右。虛擬化軟件Thinputer VDI可以永久使用；服務(wù)器的壽命也遠(yuǎn)高于PC機(jī)。如果需要提升桌面的處理能力，只需要給服務(wù)器增加CPU和內(nèi)存配置即可，眾多的云終端無需更換。

（2）降低維護(hù)成本。隨著桌面的集中，本地用戶不用再考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)備份等問題，數(shù)據(jù)的備份和安全管理全部交給服務(wù)器管理部門或管理員來完成。通過授權(quán)控制用戶USB拷貝數(shù)據(jù)，保護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)安全。

（3）可持續(xù)節(jié)能和降低成本。傳統(tǒng)PC機(jī)的能耗大多在250W以上，而云終端能耗小于10W，平均約為5W，云終端＋服務(wù)器的方式比傳統(tǒng)PC機(jī)節(jié)約能耗約95%，能夠大幅減少電費(fèi)成本，實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境綠色環(huán)保。

（4）提升管理效率。桌面云可以通過“資源池”來組織管理CPU、內(nèi)存、磁盤等資源，同一資源池中的VM可以共享該資源池中的資源。管理員可以根據(jù)最終用戶的資源需求靈活配置資源池中的資源，從而大大減少閑置資源和提高資源利用率。

4 桌面云實(shí)施方案

4．1 多媒體性能測(cè)試

由于多媒體教學(xué)已是當(dāng)今很普及的教學(xué)模式，因此桌面云的多媒體性能指標(biāo)（特別是動(dòng)畫、視頻、圖片等性能指標(biāo)）在測(cè)試中就顯得尤其重要，這也是衡量桌面云技術(shù)可行性的關(guān)鍵指標(biāo)之一［3］。通過對(duì)虛擬桌面的協(xié)議比較（見表1）來看，VDX協(xié)議的性能還是穩(wěn)定、可靠的。尤其是視頻多媒體播放的流暢度方面，完美支持1080P的高清視頻在線和本地播放，達(dá)到了與傳統(tǒng)PC一致的用戶體驗(yàn)，所以最終選擇了Thinputer OVD桌面云平臺(tái)的方案［4］。

表1 主流虛擬桌面顯示協(xié)議比較

4．2 瘦客戶端桌面云模型組建

瘦客戶端通過開源的終端操作系統(tǒng)連接到服務(wù)器獲取桌面服務(wù)，多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的每個(gè)用戶得到的虛擬桌面服務(wù)是一樣的（見圖2）。服務(wù)器資源可以由機(jī)房管理員動(dòng)態(tài)分配，在出現(xiàn)閑置瘦終端時(shí)，可以為其他瘦終端用戶分配專用的虛擬桌面。對(duì)于公共多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室（主要是公共語音計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室和公共計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室），主要功能應(yīng)用就是播放音頻、視頻和PPT以及聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，應(yīng)用需求較單一。瘦終端完全可以取代以前較低配置的計(jì)算機(jī)，特別是低配置的計(jì)算機(jī)報(bào)廢后，可以嘗試在全校范圍內(nèi)更換瘦終端。還可以將瘦客戶端擴(kuò)展到教師桌面漫游，學(xué)校為每個(gè)教師分配一個(gè)專屬的虛擬桌面，實(shí)現(xiàn)教室之間的無縫漫游。

圖2 Thinputer桌面云平臺(tái)特征

OVS是終端Linux操作系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的Windows操作系統(tǒng)和原生的Linux系統(tǒng)，OVS摒棄了不必要的系統(tǒng)組件，對(duì)終端性能要求非常低，CPU主頻在500MHz、內(nèi)存512MB的終端即可安裝OVS到終端，從而可低成本實(shí)現(xiàn)桌面云平臺(tái)改造。同時(shí)，由于終端操作系統(tǒng)為開源系統(tǒng)，無需支付Windows系統(tǒng)授權(quán)費(fèi)用，可大幅節(jié)約部署成本。無論是在舊計(jì)算機(jī)上部署OVS終端操作系統(tǒng)，還是用云終端完全取代傳統(tǒng)PC機(jī)，對(duì)于機(jī)房管理員而言，都可以提高終端管理效率，快速實(shí)現(xiàn)桌面的還原和更新，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集中式遠(yuǎn)程管理，真正實(shí)現(xiàn)終端零維護(hù)。

但是，桌面云初期建設(shè)成本是較高的。這是由于：（1）建立桌面云需要有服務(wù)器，瘦終端上的所有負(fù)載都加在服務(wù)器上，所有的虛擬機(jī)都在服務(wù)器上運(yùn)行，因而對(duì)服務(wù)器的配置要求較高；（2）由于瘦終端的資源完全來自服務(wù)器，瘦終端訪問外部設(shè)備（如外部打印機(jī)）時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬占用較多［5］，網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著瘦終端與服務(wù)器的連接和通信，因此，桌面云對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的依賴性也很高，網(wǎng)絡(luò)布線的成本也比傳統(tǒng)機(jī)房布線高。

桌面云有效地改變了傳統(tǒng)PC整個(gè)生命周期的總體擁有成本（total cost of ownership，TCO）和能耗高的劣勢(shì)。由于軟成本的大大降低，且軟件成本在TCO中比重非常大，所以總體TCO是不增反降，預(yù)計(jì)可以減少40%左右。

4．3 胖客戶端模式桌面云模型組建

廣西民族大學(xué)的實(shí)驗(yàn)課類型多種多樣，其中一些專業(yè)實(shí)驗(yàn)軟件并不適合在桌面云系統(tǒng)運(yùn)行，如動(dòng)漫設(shè)計(jì)、Photoshop、3ds MAX等，仍然需要沿用原來較高配置的計(jì)算機(jī)，即胖客戶端。機(jī)房管理員對(duì)該類專業(yè)多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的分類管理是通過配置模板操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序模塊，并將模塊推送給胖客戶端，胖客戶端可以通過服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)鏡像啟動(dòng)操作系統(tǒng)［6］。

由于多媒體計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室為不同專業(yè)所用，硬件配置種類較多，胖客戶端的模式能夠較好地支持不同型號(hào)客戶端的硬件。胖客戶端能夠快速從網(wǎng)絡(luò)鏡像中獲取操作系統(tǒng)，大大節(jié)省了機(jī)房管理員對(duì)批量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)修復(fù)和安裝的時(shí)間。例如多媒體計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室每學(xué)期都要承擔(dān)校內(nèi)專業(yè)設(shè)備共享及對(duì)校外提供社會(huì)服務(wù)的任務(wù)，例如新漢語水平考試（HSK）、ATA考試、思科網(wǎng)絡(luò)工程師考試、國(guó)家職業(yè)資格考試和銀行系統(tǒng)招聘考試等。對(duì)于這些不同的考試環(huán)境，機(jī)房管理員只需通過桌面云胖客戶端模式將不同的模板保存在服務(wù)器上，將相應(yīng)的考試模板推送給客戶端使用即可，省去對(duì)多臺(tái)計(jì)算機(jī)格式化硬盤、重做系統(tǒng)、還原系統(tǒng)的工作。機(jī)房管理員的工作只是維護(hù)若干刀片服務(wù)器，工作效率會(huì)得到明顯提升。

5 結(jié)束語

利用桌面云改善高校多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理工作是切實(shí)可行且高效的，涉及的各種構(gòu)架技術(shù)已比較成熟，已得到很多高校的認(rèn)可。桌面云技術(shù)最終將輕松應(yīng)對(duì)多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室維護(hù)和管理面臨的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保和低碳節(jié)能的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃目標(biāo)。

（References）

［1］程雷，金藝．桌面云在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］．價(jià)值工程，2013（8）：193－195．

［2］丁鼎，何進(jìn)．面向一體化桌面云架構(gòu)的資源調(diào)度與管理策略［J］．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2012，21（4）：31－35．

［3］雷育銘．桌面云技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中的應(yīng)用：以華為SingleCLOUD為例［J］．清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（6）：5－8．

［4］華為技術(shù)有限公司．SingleCLOUD V100R002C01桌面云IT基礎(chǔ)知識(shí)03［EB／OL］．［2014－07－25］．http：／／support．huawei．com／support／pages／kbcenter／view／product． do？actionFlag ＝searchManualTableOfContents＆web＿doc＿id＝SC0000733275＆doc＿type＝ProductManual．

［5］賈寶軍，周巍，何進(jìn)．桌面云系統(tǒng)中的帶寬及網(wǎng)絡(luò)需求研究［J］．互聯(lián)網(wǎng)天地，2013（3）：16－19，23．

［6］崔益峰．桌面云在高職院校教學(xué)用計(jì)算機(jī)管理中的應(yīng)用［J］．電腦與電信，2012（7）：66－68．

Research on management of multimedia computer laboratory based on desktop clouds

Qin Feng，Huang Shanbin，Qin Weiling，Liao Anping
（Laboratory Management Department，Guangxi University for Nationalities，Nanning 530006，China）

This paper analyzes the difficulty and causes of multimedia computer laboratory management．The desktop clouds technology is brought to improve the efficiency of multimedia computer laboratory management．Finally，according to the actual situation of Guangxi University for Nationalities（GXUN）．Thinputer OVD produced by Thin Puter is chosen to construct the experimental teaching environment．

desktop clouds；multimedia computer laboratory；construction of laboratory；management of laboratory

TP393．09

A

1002－4956（2015）3－0164－03

2014－08－05

廣西高校人才小高地建設(shè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目（桂教人〔2011〕47號(hào)）；廣西高等學(xué)校特色專業(yè)及課程一體化建設(shè)項(xiàng)目（GXTSZY008）；廣西民族大學(xué)青年教改項(xiàng)目（2011XJGC18）

覃馮（1982—），男（壯族），廣西宜州，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理

E－mail：qinfengxiren＠126．com

廖安平（1964—），男，廣西興安，教授，黨委組織部部長(zhǎng)，主要研究方向?yàn)樯锘そ虒W(xué)研究工作．

E－mail：gxanping＠sina．com