浅析云桌面在高校网络多媒体教室中的应用

    陈甜远

    摘 要：针对高校网络多媒体教室在使用和管理的实际，分析了传统教学模式下面临的问题，提出基于云桌面虚拟平台新的管理模式，其5项技术优势为高校在减少建设投入、提高管理效率、保证数据安全等方面提供了有效途径。

    关键词：网络多媒体教室；云桌面；瘦终端；集中管理

    随着网络信息技术和计算机多媒体技术的发展，许多高校已经将信息技术引入到教学的各个环节，教育技术的创新发展引发了教育模式的变革，对推动教育现代化的发展起着重要的作用。目前许多高校已经完成网络数字化教学建设，信息化应用已经比较广泛。其中网络多媒体教室是网络数字化建设重点，它打破“讲授—听从”传统授课方式，基于网络数字化教学系统平台，通过授课过程中使用视频、音频、交互等多媒体技术，增加了老师与学生的交流互动，提高学生自主学习能力，开创了现代化教育的新局面。网络多媒体教室已经成为大多数高校标准化教学场所。因此，管理维护好网络多媒体教室，确保网络多媒体设备的稳定运行，是保证教学质量的关键。

    当前，由于教学需求多元化、软硬件更新频繁、安全问题等因素，致使网络多媒体教室在建设和管理过程出现设备负载不均、资源利用率低、维护工作量大等问题，制约着高校信息化建设。而作为云计算新兴技术所衍生的云桌面虚拟化平台，以其自身集成化管理、成本优势、绿色环保等特点，使多媒体教室所面临的诸多问题迎刃而解。

    1 网络多媒体教室建设和管理中面临的问题

    1.1 前期建设投入大

    传统的多媒体教室建设，可以分为两种：标准化教室和实验室机房。前一个要配备网络多媒体设备，后需要配备专业性能较高的软硬件设备。前期需要投入大量资金用于不同教学场地的建设，针对开设课程内容需求，采购相应的服务器、终端设备、语音设备，其中实验室机房的计算机终端，需要配置性能比较高主板、cpu、硬盘等硬件来满足不同专业的教学实验软件，花费在购买高性能计算机的资金也比较可观。同时，网络多媒体教室大量的多媒体、终端设备需要许多管理员进行维护，这也是一笔不小的人力开资。

    1.2 管理任务繁重

    多媒体教室的所有终端由管理员统一管理，包括所有硬件维护、系统升级、软件安装卸载都由管理员负责。而网络多媒体教室分布位置一般比较分散，分散在不同教学楼的不同楼层，并且每个教室采购终端的批次、型号、配置、软硬件环境不尽相同，加之一个教室要承担多个专业教学任务，需要在一台终端部署几种教学软件，由于教室位置分散、终端数量大、软硬件环境的差异的原因，需要管理员消耗了大量的时间和精力进行的维护工作，并且都是些重复、没什么价值的劳动，对人力资源是种浪费。[1]

    1.3 软、硬件环境升级成本高

    随着课程内容的更新发展，教学软环境也发生新的变化。根据专业课程新的需求，需要对网络多媒体教室终端安装新教学软件、升级软件版本、更换操作系统，有些软件需要授权许可，与每台终端硬件绑定，软件计费是按终端数量计算，成本高。同时，由于教学内容不断更新伴随着相关教学软件的升级，原先的硬件可能已经达不到新软件运行环境的要求，需要升级原有的服务器和终端硬件的性能，购置新设备和配件。所以，网络多媒体教室的软硬件环境频繁更新所花费的成本，已经成为高校的信息化建设发展过程中的一个不得不面对的问题。

    1.4 系统安全性不高

    网络多媒体教室作为公共场所，由于频繁使用各种渠道交叉使用的U盘、光盘，致使计算机经常感染病毒，导致硬盘里文件破坏、软件运行缓慢、系统崩溃等影响正常的教学。平时上课，学生和老师一般都把各自使用的文件资料存放在终端硬盘上，由于人为误操作原因，保存的资料的可能会丢失或被删除，致使下次无法使用而造成不便。即使采用杀毒软件、防火墙、系统还原软件还是不能彻底解除病毒带来的困扰，给管理员带来维护难题。

    2 云桌面技术特点

    云桌面采用虚拟桌面基础架构，是云计算的一种应用模式。其原理是通过“瘦客户端+胖服务器”的形式进行部署，云服务器按客户需求交付运算结果及应用。而在客户终端只需一个性能要求不是很高且能够连接网络的设备，通过显示器感觉就像使用本地电脑一样访问存储在数据中心的云桌面及应用。[2]

    云桌面可轻松解决传统PC模式的终端管理和数据安全问题，通过实施桌面虚拟化，可以达到减少终端硬件维护、网络安全隔离、软件个性化部署、节能减排等目标。云桌面的主要优势有以下几个方面：

    2.1 集中管理，维护部署方面便捷

    云桌面系统将分散的、独立的客户终端集中在数据中心统一管理，设备维护人员不必为逐台安装卸载软件、维护系统、安全设置等，只需要在数据中心的桌面系统管理服务器里就能完成大部分管理维护工作，可以根据客户终端的实际需求，快速的部署桌面系统软件环境，提升桌面服务水平。这种管理模式，不但减轻了繁重的日常维护而且提高了工作的效率。

    2.2 数据隔离，安全可靠

    在云桌面系统中，用户在桌面中保存了数据，感觉好像保存在本地硬盘里，其实不然，用户本地无数据处理与存储，本地只有一个无存储功能的瘦客户机，业务数据全部保留在数据中心，由服务器系统进行处理，数据本身与客户终端隔离，通过这样的数据隔离措施，能够有效的保证数据不被病毒感染损坏和人为丢失，使系统的破坏减小到最低，保障了数据安全。

    2.3 多系统平台，实现多业务需求

    有些特殊工作需要不同的业务软件运行在不同系统桌面上，在传统平台下，由于业务系统无法安装在同一个桌面环境中，往往需要一人配备多台电脑来实现不同的桌面系统环境。这样不仅占用了工作空间而且还增加了设备投资。而在云桌面系统下，可以实现一个桌面里运行多个不同的后台桌面系统，用户只要在桌面菜单里面根据软件需要选择相应的桌面系统即可，系统切换快速灵活。这样既减少了空间占用，节约了投资，又满足了处理多个不同业务的需要，提升了用户工作效率。

    2.4 跨平台远程接入，实现移动办公

    云桌面统一对上层应用接口，屏蔽不同虚拟化平台之间的差异，实现对运行在异构平台的资源统一管理和操作，并且支持使用电脑、手机、平板等各种移动终端设备接入，无论身处何地，只要用户连接网络登录个人云桌面，就像置身于办公室一样使用办公电脑工作，这种网络访问的方式为用户提供了非常灵活的工作处理方式和良好用户体验，实现随时随地真正的BYOD。

    2.5 节约存储空间、灾难恢复快

    云桌面的数据都是集中存储在数据中心，采用差分存储方式，通过虚拟机快照可以在瞬间完成，基础镜像只需备份一次，每次备份时只需要备份扩展镜像，减少了备份存储空间。当存储发生灾难性故障时，切换到备份存储运行，快速还原之前运行的桌面数据，保证业务不间断的持续运行。

    3 云桌面在网络多媒体教室中的应用

    根据云桌面技术特点，将云桌面部署在网络多媒体教室可以充分发挥云桌面的技术优势。云桌面采用服务器虚拟化、桌面远程控制等技术构建该平台，应用虚拟机替代传统的物理机作为网络多媒体教学环境，从而解决多媒体教室在建设和管理过程中的各种问题。

    云桌面虚拟平台的搭建，分为三部分即：虚拟化集群建设、桌面和应用交付控制平台建设、终端部署。

    虚拟化集群：通过让服务器的CPU、内存、磁盘、I/O等硬件资源转换成可以动态管理的“资源池”，让一台服务器变成几台甚至之上百台虚拟服务器，从而提升服务器资源利用率，并实现具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器集群环境。

    虚拟桌面交付控制平台：提供桌面用户认证管理、桌面/应用资源访问控制、虚拟桌面创建及启动、桌面监控等功能，实现以更低成本、更安全、更可靠地交付桌面资源。

    终端部署：每个终端只需配备瘦终端、显示器、鼠标、键盘即可，无需其他硬件配置。瘦终端是一个嵌入式操作系云终端设备，可以通过网络协议连接到运行在服务器上的桌面。用户通过鼠标或键盘的在虚拟桌面上的操作向后台服务器发布指令完成相应作业功能。云桌面虚拟平台的体系架构如图1所示[3]。

    4 云桌面技术在网络多媒体教室中应用的效果

    4.1 提高了教室和设备利用率

    使用云桌面虚拟平台，可以满足多种教学需要，不用再为专业课程建立专门的实验室，只需要课前按照课程要求，在后台虚拟桌面交付控制服务器将所需的系统、软件部署在云桌面上，然后推送到相应的教室即可。同时，由于云桌面对终端设备的性能要求不高、兼容性好，可以利用不同型号、不同配置、不同批次的现有电脑作为云桌面终端，不用全部购买新终端。从而节省了建设实验室和购买新设备的巨大开支，使现有教室和设备的利用率实现最大化。[4]

    4.2 减少了人力投资，提高了管理效率

    云桌面技术在后台数据中心定制桌面环境，将原来位置分散的终端设备集中统一管理，在服务器端完成对校园内所有终端进行系统维护和软件更新，并根据教室课程需要为相关终端分发不同的软件，有针对性的快速创建教学环境。从而减轻了对每个教室每台终端繁重的日常维护工作，提高了管理效率，减少了在设备管理和维护方面的人力投资。对用户来说，也不用担心在上课过程中因为软件运行错误、系统崩溃而影响使用，可以把精力投入到上课当中。

    4.3 提高教学的稳定性和数据安全性

    通常由于终端系统崩溃、服务器故障、网络中断等原因，可能造成课堂中正在使用的软件或实验数据无法保存，而排查故障、恢复运行也需要一定时间才能完成，影响了正常的教学进程。云桌面具有优异的容灾特性，采用基础镜像和备份镜像“双保险”的存储方式，将所有系统软件的运算都放在数据中心服务器内运行，运行的数据结果也保存在其磁盘阵列里，所有运算和数据都不在用户终端里存储。当服务器故障或网络中断时，云桌面会一直运行，通过在其他瘦终端上登录云桌面账号，还可以继续使用，这种完美的数据迁移性保持了教学过程了连续性。同时由于数据都储存在数据中心服务器里，所以不用担心用户终端的数据被病毒感染或者人为损坏，提高了数据的安全性。

    4.4 能耗小、节省建设成本

    云桌面的瘦终端的功耗低，一台瘦终端功耗大概2-5W，而一台传统PC功耗大概50-250W，瘦终端比传统台式主机可节省电力95%以上。对于拥有成百上千台终端的高校来说，这种小功耗瘦终端的部署将每年节省不少电费开支，并可大量减少噪声与碳排放。同时，云桌面强大的服务器虚拟化技术，可以优化服务器和存储基础架构，更有效地利用服务器和存储资源，自动根据业务量的大小启动或终止某些虚拟机和物理服务器的运行，节省电力，实现节能减排。[5]

    5 结语

    当前，许多高校都在以发展信息化建设为牵引，大力推进教育改革，将数字化网络信息技术引入到教学、管理、生活的各个环节。面对高校网络多媒体教室建设和管理过程中出现越来越多问题，采用云桌面虚拟化平台技术，不仅把应用对低层系统和硬件的依赖抽离出来，将各种应用资源整合到统一的共享平台上，方便终端用户按需使用，还且还提高了多媒体教室的管理效率，使设备资源利用率最大化，在高校网络多媒体教学建设方面有很大的应用前景。

    [参考文献]

    [1]林飞跃，林先津.云桌面在教学管理中的应用[J].实验室研究与探索，2013，10（10）：336-337.

    [2]崔文博，马卫民.浅析云桌面的应用及其优势[J].中国管理信息化，2013，6（11）：45.

    [3]李凡，何嘉，柳岸.云桌面在高校计算机类课程实验教学中的应用[J].计算机教育，2013，12（24）：110-111.

    [4]翁国秀.云桌面技术在高校计算机实验室建设和管理中的应用[J].信息与电脑，2012（11）：110-111.

    [5]蔡丹倩，雷俊智，龚靖，等.云桌面多技术方案落地，取代传统PC指日可待[J].通信世界，2011（11）：7-9.