云桌面系統(tǒng)協(xié)助中職學校教學工作實施

鄭敏躍

【中圖分類號】TP311.52 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）06-0100-02

一、背景和意義

（一）信息化校園發(fā)展的需要

《浙江省教育信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中指出：信息技術對教育改革和發(fā)展具有革命性影響。以信息技術推進教育公平和創(chuàng)新，構建網(wǎng)絡化、數(shù)字化、個性化、終身化的教育體系，是全面實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。

隨著計算機技術、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體進入學校，老師的教學方式發(fā)生了改變：使用多媒體投影儀展示教學內(nèi)容，信息表達更加快捷方便；老師通過計算機軟件，能模擬出更準確圖形；網(wǎng)絡中出現(xiàn)很多教學資源、在線課程。

（二）傳統(tǒng)PC市場面臨挑戰(zhàn)，云桌面技術快速發(fā)展

傳統(tǒng)PC存在硬件更新?lián)Q代較快、系統(tǒng)軟件的兼容等問題，IT運維人員的壓力繁重，“云桌面”系統(tǒng)是云計算的一種應用，它把計算機網(wǎng)絡進行簡化，把計算、存儲功能集中到服務器端進行統(tǒng)一資源分配，而客戶端只是具有輸入輸出功能的簡單終端，利用服務器虛擬化技術，在服務器端部署大量的虛擬機，而用戶則可以在終端進行查看。這種部署方式下可以最大化的壓榨設備的運行能力，為企業(yè)實現(xiàn)最大利用率。

（三）使用云桌面系統(tǒng)有較大的現(xiàn)實意義

使用云桌面系統(tǒng)的總體成本將低于傳統(tǒng)PC機的成本，這包括部署時間的成本、維護成本、以及人工成本等，有利于提高資金使用率，它是一種共享經(jīng)濟，例如某企業(yè)100人中最高只有30人同時在使用電腦，則只需要配置40人性能的云桌面系統(tǒng)，供大家交替使用。

二、方案的實施過程

（一）前期調(diào)研

云計算技術是比較熱門的技術，參與開發(fā)的廠商也很多，但是市面上各個廠家產(chǎn)品繁多，很多廠家在學生機房這個簡單環(huán)境中使用云桌面技術，但是在整個校園各個教室、辦公室使用的還很少，存在很多未知性，所以需要全面評估云桌面技術在學校教學環(huán)境中使用的可能風險。

1.“云桌面”系統(tǒng)的選擇

目前世界上比較成熟的桌面虛擬化技術有四大類：1.VMWare的EXSI軟件，有良好的穩(wěn)定性，但是授權費用較高，配置管理復雜；2.思捷的XEN，運行于底層有較好的性能，但是軟件版權集中參與者少；3.微軟的Hyper-V與自身的Windows產(chǎn)品兼容性最好，但是可擴展性較弱；4.基于開源Linux的KVM技術，兼容性較高?？梢哉f每款產(chǎn)品都有自身的優(yōu)點和缺點。在傳輸帶寬方面，Linux版的要求最低，同時圖像展示體驗最佳，雙向音視頻傳輸支持度較高，且安全性也不錯，所以也是比較適合推行的一種技術。

2.“云桌面”系統(tǒng)供應商的比較

國內(nèi)很多廠商都有提供云桌面系統(tǒng)，著名的有華為、中興、H3C、銳捷、噢易云、深信服等非常多的廠家，基本上國內(nèi)廠家的桌面云都是基于開源Linux的KVM技術，且各自都有一些特點。華為、H3C等基于企業(yè)用戶市場；銳捷、噢易云等面對教育行業(yè)有所特長，也有相關的云課堂產(chǎn)品，相關產(chǎn)品較豐富；深信服等安全廠家主打云桌面的安全性。有些可以在舊機器上安裝客戶端實現(xiàn)登錄，節(jié)約投入，有些同時具有共享桌面和個性桌面模式，各個廠家的云桌面技術在圖像處理方面都有所欠缺，但是總的來說會有一些跟傳統(tǒng)PC電腦不一樣的體驗。

（二）前期準備

1.對教室網(wǎng)絡結構的梳理和升級

在確定項目實施的方向后，對全校網(wǎng)絡環(huán)境等軟硬件設施設備進行了調(diào)查梳理，對全部教室的信息接入點進行了維修，保證每個教室能接入信息網(wǎng)絡。同時對教學樓接入交換機進行升級，將百兆交換機更換為千兆交換機，滿足云桌面系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

2.限制網(wǎng)絡，使用賬號登錄上網(wǎng)

教室電腦接入互聯(lián)網(wǎng)，設置成需要驗證賬號密碼訪問，限制學生的隨意使用。雖然“域用戶”技術可以實現(xiàn)老師使用賬號多地登陸，但是這個技術無法解決現(xiàn)有的一些問題：校園內(nèi)病毒肆虐，軟件出錯，舊電腦機器的性能不足，故障頻發(fā)，影響教學，維修人員工作繁重。

3.選擇瘦終端作為教室電腦終端

在選擇云桌面的終端時，挑選精簡的ARM結構終端，為避免日后出現(xiàn)因零件松動接觸不良等原因造成的故障。在ARM結構終端上，零部件全部采用焊接連接，沒有像傳統(tǒng)X86電腦那樣接硬盤、接內(nèi)存，所以不會因為接觸不良造成系統(tǒng)無法正常啟動。雖然ARM結構處理器的性能會低于X86處理器，但用作信號輸入輸出的中轉設備還是可以的，例如智能手機就是ARM結構。

（三）安裝實施

云桌面系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)電腦的地方在于它所有的操作系統(tǒng)都是運行在服務器上，客戶終端只負責顯示輸出、輸入，服務器提供強大的性能和數(shù)據(jù)可靠性保證，同時具備的還原功能可以幫助終端用戶快速排除計算機病毒的干擾。

1.“云桌面”的架構設計

部署“云桌面”系統(tǒng)的第一要求是所有終端設備都能和服務器網(wǎng)絡相通，并且節(jié)點網(wǎng)速不低于100M，主干網(wǎng)速不低于1000M，網(wǎng)絡用于傳輸顯示的畫面。由于各個教室、機房在校園中較分散，為了便于管理，整個網(wǎng)絡采用樹狀結構。同時服務器采用雙機熱備，共同承擔全校壓力，提高可靠性。

（1）服務器熱備

主備服務器之間搭建HA（高可用性）心跳網(wǎng)絡，時刻相互監(jiān)測，當其中一臺服務器宕機時，另一臺能馬上發(fā)現(xiàn)并接管它的業(yè)務，為用戶提供服務。兩臺服務器的硬盤數(shù)據(jù)做鏡像陣列，通過萬兆光纖對接，當其中主服務器上的操作系統(tǒng)修改時，通過萬兆線路同步到備用服務器，使兩邊數(shù)據(jù)一致。兩臺服務器提供了80個操作系統(tǒng)桌面的運算能力，而平時在線桌面保持在40%左右，可以以較好的性能維持全部教室的電腦交替使用。

從成本上講，可以起到很好的共享作用。例如300人的公司如果每人配一臺5000元的電腦，需要花費150萬，而平時這300人中，有些在出差，有些做其他事情，最多時也只有100人在同時使用電腦，閑置的電腦大于在使用的電腦。而如果使用云桌面系統(tǒng)，300人每人只需要配備一個終端盒子、顯示器，再配備能滿足120人的運行性能的云桌面服務器，整體費用約75萬，這是原來300臺獨立電腦費用的一半，而且電費、維護費更省。

（2）通信線路聚合

通信網(wǎng)絡采用樹形網(wǎng)絡結構，核心交換機是整個網(wǎng)絡的轉發(fā)節(jié)點，大量的數(shù)據(jù)通過核心交換機匯總到云服務器，此時跟云服務器的線路需要提升網(wǎng)速，在交換機上配置端口聚合，將服務器的兩條千兆線路聚合成一條兩千兆的聚合線路，以增加服務器出口帶寬。服務器之間的存儲也通過線路聚合，將四條萬兆線路聚合，保證存儲的快速傳輸。

2.“云桌面”的軟件結構

管理員在統(tǒng)一管理界面可以管理系統(tǒng)鏡像、用戶賬號、地址分配、系統(tǒng)分配等。

（1）個性模式

個性模式下用戶可以對操作系統(tǒng)進行更改，這種模式符合人們的使用習慣。但是，在個性模式下，云桌面系統(tǒng)需要保存用戶的更改，每個系統(tǒng)單獨存儲，這樣系統(tǒng)存儲硬盤空間就不夠了，兩臺服務器只能滿足50人的使用，而我們教室70個，老師300人，無法很好的分配這些賬號，所以在大面積使用中無法使用個性模式。

（2）共享模式

共享模式下同一個組的用戶使用同一個鏡像系統(tǒng)，這樣鏡像系統(tǒng)只占一份空間，此時云桌面系統(tǒng)的使用瓶頸落在了數(shù)據(jù)存儲硬盤上，2臺存儲服務器可以給300多個用戶每人分配40G的存儲空間。共享模式下用戶關機后系統(tǒng)就會還原，所以無法安裝軟件，不過這種模式也可以極大的防范系統(tǒng)安全問題。系統(tǒng)發(fā)生故障，中病毒等問題，都可以通過關機還原系統(tǒng)得到解決。

3.解決方案

考慮到全校三百多個老師都要交替使用教室的云桌面電腦，所以最后選擇共享模式，這樣就可以創(chuàng)建幾百個賬號。

在共享模式下，用戶無法自己安裝軟件，所以由管理員提前將用到的軟件安裝到云桌面系統(tǒng)里，同時，考慮到不同教研組的需要，分配了多個不同軟件的云桌面系統(tǒng)，用戶在登錄時可以選擇適合自己的版本登錄。

用戶如果要安裝軟件，有兩種方案：1.如果是大家都能用的公共軟件，由系統(tǒng)管理員安裝到云桌面系統(tǒng)里；2.使用面很低的軟件由用戶自己使用時安裝，使用后不關閉電腦，可以繼續(xù)使用。

4.使用培訓

“云桌面”技術給教學帶來便利離不開教師、學生的熟練使用。所以，對教師的培訓顯得尤為重要。首先要解決普及“云桌面”的工作原理，讓“云桌面”技術能深入人心；其次解決用戶操作習慣上的不同，讓正確的操作方式普及；最后要解決用戶工作中的問題，使用云計算技術能提供更多可靠的使用環(huán)境。

5.總結對比

通過一段時間的使用，我們將云桌面和以往管理技術進行對比，總結出各自的特點。目前很多學校在多媒體教室使用的電腦有普通PC電腦、筆記本電腦，在資源傳輸、管理方面使用了FTP、域用戶、第三方云存儲等方式。以下對他們進行比較：

三、云桌面在教學工作中應用的效果

（一）提高教學準備效率

過去教室電腦沒有網(wǎng)絡，老師需要在辦公室里準備上課資料，通過U盤拷貝到教室電腦，然而教室電腦病毒肆虐，教學資料經(jīng)常無法正常打開。使用云桌面系統(tǒng)后，老師在辦公室就可以準備資料并查看效果。

例如：張老師要上軟件課，在辦公室的時候，張老師登錄他的云桌面系統(tǒng)，把上課用的資料提前放到云桌面系統(tǒng)里，提前安裝好仿真軟件并調(diào)試完畢。上課時來到A班，登錄教室里的云桌面系統(tǒng)，就可以看到剛才上傳的課件資料，打開仿真軟件。上課過程中，對資料做了修改補充，下節(jié)課到B班登錄打開可以看到同樣的文件，不需要再重新拷貝、重新安裝。

不同于以往的FTP、文件共享、域用戶管理，云桌面是把整個操作系統(tǒng)跟著老師的賬號走，統(tǒng)一了使用環(huán)境，減少了干擾因素。

（二）利于學生過程性作業(yè)保存

中職學校有些課程需要在計算機專業(yè)軟件上操作，一些大項目在一兩節(jié)課里無法完工，而且有些操作過程是在軟件中的，無法保存，而電腦關機后就會還原系統(tǒng)。使用“云桌面”后，學生對軟件的操作都可以保存在自己賬號的云桌面里，其他班上課不會相互影響。

例如：計算機專業(yè)有服務器操作系統(tǒng)配置課，使用云桌面后，每個學生有自己的空間保存虛擬機，下一次上課可以接著做。其他班級的學生過來上課可以在自己的基礎上完成作業(yè)。

（三）提高管理人員的維護效率

傳統(tǒng)PC機不僅在硬件方面容易出現(xiàn)故障，而且大量的軟件問題也同樣讓人頭疼?！霸谱烂妗奔夹g將主機集中在服務器上，用戶端是極簡結構的終端盒子，基本上不需要維護修理，出現(xiàn)問題時關閉系統(tǒng)重新打開就能還原，而服務器的冗余結構保證了性能的穩(wěn)定，更新軟件也只需要更新服務器上的母版鏡像就可以了，極大的簡化了維護人員的工作程序，提高了效率和可靠性。