“數字國美”策略下的終端管理變革

丁聿

[摘 要]教育信息化建設進入了“智慧校園”的新階段，教學資源數字化建設成為實踐與探索的焦點。新的信息技術和虛擬技術蓬勃興起，教學辦公、科研創(chuàng)作的方式方法不斷變化，虛擬終端作為交互中直接面向主體的窗口，開始迎來全新的變革。本文以下一代云桌面的理論為基礎，在信息化建設新形勢下探索終端變革的應用和方向。

[關鍵詞]教育信息化；虛擬化；云桌面；智慧校園；MOOC；SPOC

中圖分類號：TF762.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0398-02

引言

教育信息化是國家社會信息化建設的重要基礎。隨著信息化建設的迅速發(fā)展，高校數字化建設成為了教育信息化建設的主流，由此形成了教育新發(fā)展的必然趨勢?！盎ヂ摼W+教育”就是創(chuàng)新理念推動下的以互聯網思維促進教育的進步實踐理論，推動教育觀念方式的演變，從而激發(fā)現代化教育體系的生命力，為帶動教學管理和科研創(chuàng)作提供更廣闊的平臺。教育部教育信息化專家組秘書長、華東師范大學副校長任友群在“互聯網+”時代高校智慧校園建設研討會上提出：“我們希望未來的大學把學習、科研和生活這三件核心的事情互聯化起來，形成一個新型環(huán)境，使人能夠在無縫的、高效的、便捷的校園之中生活。”“智慧校園”是高校信息化進入高級階段的表現形式，信息技術與教育教學的融合應該更加深入。高?！爸腔坌@”應該具有的特征：互聯網高速泛在，智能終端廣泛應用；團隊協作便利充分，集體知識共生共榮；業(yè)務應用智能融合，外部智慧融會貫通。[1]

1 信息化建設與虛擬桌面結合

中國美術學院推行的“數字國美”戰(zhàn)略以管理平臺一體化、教學支持網絡化、人才培養(yǎng)信息數據化、傳播媒體立體化和建設國內一流藝術類教學資源數字化為基本建設構想。以私有云和公有云相結合，完善信息服務響應。重視信息安全保障，妥善規(guī)劃避免重復建設。以“互聯網+教育”的理念推動學院信息化建設，注重建設周期，以快捷、輕量為標準，重視移動辦公的用戶體驗。以網上社區(qū)的形式吸引國美人形成良好工作和學習的合力，共同打造完善的虛擬化平臺，推動學院重點高校信息化建設。

讓學習、科研和生活做到無縫、高效和便捷，不僅需要可持續(xù)發(fā)展的硬件構架基礎，更需要能夠為全院師生提供一個方便快捷、按需分配的虛擬平臺。這樣一個虛擬平臺需要高度的整合性，能夠在不同的運用領域、移動辦公教學需求下快捷交付應用，并能在此基礎上將各類終端統(tǒng)合起來賦予無縫的環(huán)境配置和數據存儲?；贜GD（下一代云桌面）的理論，結合現有的知名虛擬服務方案提供商，例如Citrix（思杰）、VEsystem（和信）等在教育行業(yè)的云計算解決方案，探索從終端角度推動教育信息化的應用變革。

現有的桌面虛擬化架構有VDI和VOI兩種模式。VDI旨在為智能分布式計算帶來出色的響應能力和定制化的用戶體驗，并通過基于服務器的模式提供管理和安全優(yōu)勢。概括而言就是“服務端管理，集中運算”，每一個虛擬桌面本質上就是部署在服務器中劃分出來的一個虛擬機上的系統(tǒng)鏡像，通過傳輸協議將系統(tǒng)界面?zhèn)魉偷娇蛻舳??？蛻舳酥恍枰胀ǖ娘@示設備或瘦終端，而實際的運算和存儲均在云端進行。優(yōu)點在于終端配置要求簡單、成本較低，運維管理方便，利于部署在移動終端。缺點在于受到服務器、存儲等硬件設備限制較大，對網絡帶寬要求和依賴性強，無法利用終端的計算和存儲能力。VOI是以VBS（虛擬引導系統(tǒng)）為核心模塊，以IVDP（智能虛擬系統(tǒng)驅動協議）加載設備驅動，通過在終端客戶機存儲介質中建立DCSS（虛擬系統(tǒng)緩存空間），直接在I/O 層實現對物理存儲介質的數據重定向。[2]概括而言就是“服務端管理，終端運算”，其優(yōu)點在于不依賴于GPU和CPU的虛擬化技術，不存在遠程端口映射關系，直接內部尋址，充分利用終端的計算和存儲能力，避免了VDI 目前所存在的服務器與網絡消耗大及部分兼容性問題。缺點在于依賴終端統(tǒng)一部署，對移動終端的支持不佳。

2014年初在VEsystem等研究機構的倡導下國內廠商啟動了NGD（下一代云桌面）的開發(fā)計劃。NGD 采用雙核心設計可以為客戶機同時提供虛擬桌面基礎架構（VDI）與虛擬系統(tǒng)（VOI）的交付方式。對于性能強勁的終端可采用VOI 模式啟動，充分發(fā)揮本地硬件的運算能力。在虛擬桌面模式下無需任何重定向技術的支持即能完美支持3D圖形圖像的建模、渲染、高頻解碼及后期處理等工作，而對服務器的計算資源幾乎零占用。在設計上NGD也承繼了VDI對移動設備的支持，用戶可以在Android、IOS等設備上使用虛擬桌面。VEsystem為實現NGD定義了一種新的文件格式“.NGD”，“.NGD”文件不僅可以作為VDI虛擬機的快照文件使用，同時也能作為VOI的虛擬磁盤鏡像文件使用?？梢噪S時將一臺VDI用戶的虛擬機化身為一個虛擬磁盤交付給VOI終端，也可以將一個VOI終端使用的鏡像化身為一臺虛擬機放置在服務器集群中，用戶可以隨時用VDI客戶端遠程接入，在實現自由的無縫切換的同時，無需重新適配環(huán)境。

2 終端管理的虛擬化結構和特征

將NGD的技術理論運用到高校信息化建設中，必須構架一個完整的體系。以虛擬終端管理系統(tǒng)為基礎，在后臺整合高校已有的數字資源，選擇性地突出專業(yè)特色應用和整體注入通識教育、信息素養(yǎng)教育等基礎應用。以虛擬桌面和虛擬存儲服務來適應每位師生的用戶習慣和個人研究教學資料素材存儲，無論課余業(yè)余時間還是教學時間，都可以自主地將有用數據存儲和利用起來。以服務器虛擬化緩解學院硬件設備建設的成本和壓力，滿足用戶多類型的應用需求。以應用虛擬化平臺，快速響應日常教學和創(chuàng)作研究等不斷變化更新的需求。

完善的虛擬化建設體系可以將原本發(fā)散型數據快速整合，不僅可以從大數據角度利用全院的數字資源，還可以資源共享、減少重復檢索利用和基礎建設造成的時間與資源浪費。

結合美術院校教學和專業(yè)特色，終端管理的虛擬化建設呈現的特征如下：

1. 數據標準化遷移。

虛擬化應用中，數據遷移包含兩個方面：存儲數據的遷移和系統(tǒng)鏡像數據的遷移。虛擬化的數據遷移主要運行在云端，現有高校的云端建設主要是私有云、公有云和混合云三種模式。私有云的核心屬性是專有資源，其架設完全依賴高校自身存儲服務器設備的建設，成本較高。數據、安全性和服務質量的有效控制，具有較強的自主性。公有云一般采用租賃大型服務器商提供的虛擬存儲設備，成本較低，運用靈活，但客戶一般不會將核心數據與Mission-Critical的應用遷移到公有云中?；旌显瓶梢院唵卫斫鉃榍皟烧叩慕M合，鑒于高校移動辦公、教學的實際需求，一般都會采取此種方式。

系統(tǒng)鏡像數據的遷移是達到無縫、高效和便捷地部署應用的基礎。根據下一代云桌面概念，在實現過程中定義的“.NGD”標準文件格式，不僅可以作為VDI虛擬機的快照文件使用，同時也能作為VOI的虛擬磁盤鏡像文件使用，這樣的標準才能滿足覆蓋現有應用需求的部署。

2. 集中式和自主式管理相結合。

集中式管理的基礎是服務器虛擬化的建立。在高校信息化環(huán)境中，逐步推動教育應用向云計算模式轉型，促進數字化教育資源共享和整合，而后將云服務分步實施、循序漸進、逐步擴展。[3]各個職能部門無需為本部門的特定應用架設服務器，在方便集中管理、減少硬件成本和空間的同時，省去了繁重的運維負擔。例如選課系統(tǒng)、招生系統(tǒng)、心理測評系統(tǒng)等只在特定時間段運行的應用，服務器虛擬化可以將資源分配給其他關鍵應用，使得在有限的硬件設施條件下可以更好應對數據流量的高峰。

自主式管理是以集中式管理為前提，在提供有限的存儲資源的情況下，根據配置環(huán)境與需求列表選擇的按需分配的虛擬應用管理模式。各職能部門的自主式管理以有限開放虛擬系統(tǒng)配置的形式體現，以虛擬機為獨立單元分配給各部門，針對特定應用系統(tǒng)進行管理。研創(chuàng)團隊或個人以科研項目需求為導向，按需調用跨單元的虛擬資源。學生日常學習可以在滿足多樣性和移動學習的需求下，使用已完善配置的虛擬應用，根據個人實際和專業(yè)特點分配獨立的虛擬存儲資源。

集中式與自主式管理的有機結合，必然需要一個統(tǒng)一的平臺來支撐。NGD能夠以集中式管理為后臺，以需求列表形式實現自主式管理。從終端角度，體現無縫、高效與便捷。

3. 系統(tǒng)的安全保障。

通常情況下PC操作系統(tǒng)由于安裝過程中大多數安全策略配置的不啟用，使得系統(tǒng)容易出現安全問題，而存儲方面則完全依賴硬件設施的可靠性。服務器的安全配置需要較為專業(yè)的技術能力，對于運維人員的專業(yè)性要求非常高，運維成本難以預計。根據IDC數據顯示，硬件成本與運維成本比是1：3。由此可知，后期運維的重要性更在前期硬件設施建設之上，而安全保障更是重中之重。

通過部署虛擬服務器和存儲器，管理人員只需要對操作系統(tǒng)進行一次全面的安全配置，以此為虛擬服務器的鏡像文件，就可以為所有使用該鏡像系統(tǒng)的終端提供一致的安全保障，同時升級系統(tǒng)補丁和病毒庫，按需更新應用環(huán)境配置的工作都可以一步到位。通過部署云桌面，將個人實際操作與服務器和存儲器在物理層面上分割開，任何誤操作都不會影響到操作系統(tǒng)和重要數據的安全。

4. 用戶習慣和私有數據的保障。

從終端角度看用戶習慣，無論是PC、瘦終端還是移動終端都呈現出復雜性和多樣性。復雜性在于無論何種終端，運行在其中的多種應用都需要不同的環(huán)境設置，需要專門的驅動和插件設置，以及外置設備的調用。多樣性在于各類終端的操作系統(tǒng)不一、硬件配置不一和應用需求不一。傳統(tǒng)的用戶習慣根據終端的變化而變化，但在統(tǒng)一部署的下一代云桌面基礎上，因為配置環(huán)境的無縫遷移，使得用戶習慣可以盡可能地保持一致性。私有數據的存儲在傳統(tǒng)的存儲設備上無法保持統(tǒng)一，用戶必須在使用不同終端后分別存儲，終端與終端之間的物理存儲介質并不互通。新的虛擬化桌面可以在保留用戶習慣和良好的應用體驗的同時，將私有數據存儲在云端。

5. 良好的應用體驗。

在高校信息化建設中，BYOD模式并不只在于移動辦公的層面，移動教學更是關鍵。移動辦公不僅包含日常辦公的范疇，還包括了移動科研創(chuàng)作這樣更深入的應用需求。無縫、高效的云桌面平臺可以按需分配資源設備，任何前置的需求條件可以在后臺統(tǒng)一規(guī)劃，規(guī)模化定制的虛擬系統(tǒng)、符合用戶習慣及創(chuàng)作環(huán)境的應用交付，能夠更有效地推動科研創(chuàng)作的深入。

移動教學是高校信息化建設的重點。以美術院校為例，基礎課程教學、選課系統(tǒng)、心理測評系統(tǒng)、圖書資源閱覽等應用對服務器配置和終端要求不高，普通瘦終端和移動終端完全可以支持；圖形設計創(chuàng)作、高清視頻和圖片資源閱覽以及實驗教學等應用對圖形處理能力和運算能力的要求較高，大范圍運用虛擬GPU和CPU的硬件建設成本過高，因此更加依賴于終端的硬件設備；多媒體教學、MOOC（大型開放式網絡課程）、SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）等新型教學模式呈現出跨平臺、跨終端的應用需求，能夠做到無縫切換的云桌面系統(tǒng)可以提供更完善的支持。

6. 統(tǒng)合信息化資源的大數據分析平臺。

高校信息化建設下定義的數字資源應該包含自建和購買的數字資源庫、實驗教學數據、在線課程及課程交互數據、科研創(chuàng)作數據和日常教學辦公信息化統(tǒng)計數據等。以權限定制和按需分配原則交付的下一代云桌面可以將此類數據無縫、高效地統(tǒng)合在一個系統(tǒng)平臺下。在提供應用的同時，將持續(xù)不斷產生的流數據選擇性存儲在虛擬存儲器中，建立高校自有的大數據分析平臺。

“測量、收集、分析和報告有關學生及其學習環(huán)境的數據，用以理解和優(yōu)化學習及其產生的環(huán)境的技術”是“學習分析”的明確定義[4]。以MOOC等在線課程教學模式為例，隨著教育信息化的不斷發(fā)展，參加在線課程學習的用戶規(guī)模不斷擴大，學習過程中產生的相關學習行為數據以幾何式增長。學習分析是高校信息化大數據分析應用的重要組成部分，以統(tǒng)一云桌面平臺為基礎，數據收集、過程分析、干預為手段，反饋給學習者、教學研究部門，發(fā)現隱藏在數據背后的規(guī)律，從而促進更加有效的教學發(fā)展。

3 應用展望

在教學方面以SPOC為例，美術院校具有不同于綜合類大學的教學特色，以新的虛擬桌面為依托，通過創(chuàng)建獨具特色的SPOC。這樣的BYOD式學習有助于增加學生課程投入時間，通過混合教學模式引導學生進入更有針對性的深入討論，翻轉學生的學習習慣，增加討論、實踐環(huán)節(jié)，進而培養(yǎng)學生解決問題、表達觀點等綜合能力，激發(fā)學術興趣，增進學生的學習主動性。[5]

以圖書館數字資源應用為例，云桌面可以為讀者提供獨立賬戶，等同于個人虛擬終端。對于讀者而言，區(qū)別只在于個人存儲端選擇以及終端接入口選擇。應用交付、數字資源檢索等復雜操作都會歸于后臺工作人員的鏡像文件設置。圖書館可以選擇性推送新采購的或極具推薦價值的數字信息資源；可以在收到師生提交的應用申請或所需數字資源的情況下，實現快速交付，每一項應用，每一類信息對于后臺來說如同系統(tǒng)參數一般條理清晰，易于操作；可以通過推送課程和專業(yè)應用來提高師生的信息素養(yǎng)，數字資源的實用性和時效性也將成為焦點。

結語

虛擬化建設是教育信息化基礎建設的組成部分，智慧校園是高校信息化建設的新階段。辦公、教學和研究習慣的變化，尤其在終端應用上的變化正逐步影響著信息化建設的方向和步伐，虛擬終端的管理變革必然存在更廣泛的意義，值得我們去進一步探索。

參考文獻

[1] 蔣東興.“云端一體化”高校智慧校園暢想[J].中國教育網絡，2014（01）：49-52.

[2] 何欽淋.基于VOI的桌面虛擬化研究[J].信息安全與通信保密，2013（05）：49-51.

[3] 張莉.基于云計算的高校數字化教育資源共享模式與機制研究[J].長春教育學院學報，2014（02）：104+106.

[4] Siemens，G. 1st International Conference on Learning Analyticsand Knowledge.2011.

[5] 徐葳，賈永政，阿曼多·?？怂?，等.從MOOC到SPOC——基于加州大學伯克利分校和清華大學MOOC實踐的學術對話[J].現代遠程教育研究，2014（04）：13-22.