淺談PNS系統(tǒng)在南京財經(jīng)大學實驗中心的應用

陶明揚

（南京財經(jīng)大學現(xiàn)代教育與技術中心，江蘇南京210046）

1.引言

一般來說計算機實驗室主要承擔著學校計算機基礎課程教學、各種專業(yè)基礎課的上機實驗教學、各種計算機等級考試以及為學生課外上機學習及培訓提供條件。為了避免重復購置設備、實驗室利用率不高以及為了節(jié)省資金的目的，學校會充分利用計算機實驗室，將計算機實驗安排得非常緊湊。這就會使機器設備故障頻發(fā)，計算機系統(tǒng)也容易遭受由學生通過訪問Internet和通過U盤帶入的病毒或者木馬程序的攻擊破壞，加上上課的學生眾多，不乏一些學生由于好奇而誤刪除系統(tǒng)文件、破壞系統(tǒng)注冊表以及修改CMOS導致計算機系統(tǒng)癱瘓無法正常使用。同時因為實驗課和各種計算機考試以及培訓所需要的計算機環(huán)境不同，實驗室工作人員需要花費大量時間升級軟件以及在不同考試環(huán)境間切換，重新分配IP和設置機器名等，操作起來比較繁瑣，效率不高。

計算機維護系統(tǒng)是現(xiàn)代高校計算機實驗室的重要組成部分，它能夠很好地保護計算機系統(tǒng)不被病毒和人為故意破壞，能夠通過拷貝手段減少工作人員安裝和布置計算機系統(tǒng)的工作時間，減少工作量。隨著技術的不斷進步，計算機維護系統(tǒng)功能越來越強大。從早期的使用軟盤安裝的軟保護和拆硬盤對拷系統(tǒng)到現(xiàn)在的采用硬盤保護卡、無盤系統(tǒng)以及網(wǎng)絡克隆，這些技術的運用極大地提高了計算機實驗室的工作效率。

2.各種管理系統(tǒng)的優(yōu)缺點

現(xiàn)在高校計算機實驗室一般采用帶有網(wǎng)絡克隆功能的硬盤保護卡的有盤系統(tǒng)，保護卡可以有效地對硬盤數(shù)據(jù)進行還原，防止病毒以及人為原因對硬盤數(shù)據(jù)的破壞。但是在使用過程中也會遇到一些問題：

（1）由于機器老化以及安裝的軟件越來越多特別是一些大型軟件，系統(tǒng)的啟動以及運行會變慢。

（2）由于硬件變更，實驗室內(nèi)機器配置變得不統(tǒng)一，使得計算機操作系統(tǒng)的布置變得復雜。

（3）網(wǎng)絡克隆功能比較費時間，操作起來費人力，以120臺機器的實驗室來說，根據(jù)克隆的數(shù)據(jù)的多少大概需要30分鐘到1個小時左右的時間。

（4）更新軟件、系統(tǒng)補丁以及殺毒軟件更新起來比較麻煩。因為有保護卡的還原功能，使得只要更新了就必須重新保存或者整個實驗室重新克隆，所以這就導致很多實驗室基本上都是一個學期更新一次殺毒軟件和系統(tǒng)補丁等。

（5）實驗室經(jīng)常需要舉行各種考試，需要各種不同環(huán)境的考試系統(tǒng)，各種環(huán)境的切換工作量巨大，費時費力。

也有的高校實驗室采用無盤工作站的模式，無盤系統(tǒng)的優(yōu)點是上面提到的這些問題在無盤系統(tǒng)中可以很好地得到解決，降低了工作人員的管理和維護量，但是無盤系統(tǒng)對網(wǎng)絡以及服務器的依賴性及要求很高，運行一些大型的對數(shù)據(jù)庫要求比較高的單機軟件時不如有盤系統(tǒng)。所以說如果能夠結合有盤和無盤兩種方式各自的優(yōu)點基本上能很好地解決實驗室的管理問題。

3.PNS系統(tǒng)的應用

PNS（Pre-environment Network System）集中化電腦管理系統(tǒng)是一款集成了網(wǎng)絡引導、虛擬硬盤、設備驅動等多項技術集成的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集中管理存儲、操作系統(tǒng)統(tǒng)一分發(fā)、統(tǒng)一升級、軟件統(tǒng)一安裝、遠程控制的綜合性網(wǎng)絡管理軟件。采用的也是無盤管理技術，可以通過安裝一臺機器的操作系統(tǒng)，把操作系統(tǒng)上傳到服務器后，其余所有機器可以通過服務器上的鏡像共享啟動，但同時具有智能內(nèi)存管理、智能網(wǎng)絡硬盤管理以及多網(wǎng)卡負載平衡這些傳統(tǒng)無盤系統(tǒng)所不具有的新功能。安裝PNS系統(tǒng)首先要確認硬件環(huán)境：確認客戶機的網(wǎng)卡支持PXE啟動；網(wǎng)絡環(huán)境應滿足百兆到桌面，千兆連服務器；服務器選擇專業(yè)的服務器，網(wǎng)卡必須是千兆網(wǎng)卡，最好用兩塊千兆網(wǎng)卡做負載平衡，可以有效地提高PNS系統(tǒng)的效能。

3.1 PNS的安裝

系統(tǒng)的安裝流程圖如圖1：

圖1 安裝流程圖

服務器端的安裝：運行管理端安裝程序，根據(jù)提示采用默認配置直至完成安裝。管理端安裝完畢后啟動PNS系統(tǒng)配置向導配置管理端：（1）DHCP服務，選擇安裝一個新的DHCP服務，然后在界面相應的位置填寫：子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關、首選DNS服務器、IP地址的起始范圍。同時選擇兩塊千兆網(wǎng)卡供PNS使用，用來實現(xiàn)負載平衡；（2）設置客戶端的啟動方式，這里可以設置默認緩存文件目錄，最好設置不和系統(tǒng)分區(qū)在一起；菜單顯示設置，獲取DHCP后的顯示菜單；客戶端名稱設置，這里是用來設置客戶端機器的機器名以及IP地址；隱藏驅動器設置，主要用來隱藏客戶機的本地系統(tǒng)盤。配置完畢后打開管理端的鏡像管理頁面創(chuàng)建一個空白的鏡像文件，根據(jù)需要填寫鏡像文件名稱，不同的鏡像文件取一些有意義能區(qū)分各自的名字，鏡像大小可以根據(jù)實際操作系統(tǒng)以及安裝軟件的多少來決定。

制作種子機以及創(chuàng)建鏡像：選擇任意一臺客戶機作為種子機，正常安裝操作系統(tǒng)，更新必要的驅動補丁以及安裝PNS客戶端程序，接著進入BIOS設置第一啟動為網(wǎng)絡啟動。啟動制作好的種子機連上管理端，在客戶端信息里看到種子機后雙擊進去設置，選擇需要啟動的鏡像名稱，啟動模式選擇為鏡像制作。這樣當種子機進入操作系統(tǒng)后就可以通過PNS客戶端程序上傳系統(tǒng)到創(chuàng)建的空白鏡像中。

至此PNS系統(tǒng)就初步安裝完畢了，其它客戶機進入BIOS里設置第一啟動為網(wǎng)絡啟動，第二啟動設置為硬盤啟動。

3.2 PNS的日常管理和使用

第一次使用PNS系統(tǒng)的時候需要在管理端對客戶端信息進行設置，使用配置向導設置好所有客戶機的默認機器名和IP地址，選擇需要啟動的鏡像名稱，啟動模式選擇為網(wǎng)絡啟動，并在還原操作系統(tǒng)前打上勾，這樣能夠保證每次客戶端機器重新啟動后還原為鏡像初始系統(tǒng)。在一些上機考試需要防作弊的時候可以屏蔽USB端口、禁止修改IP和DNS，只需要在相應的選項前打勾就可以。同時使用PNS系統(tǒng)的OS分發(fā)功能將系統(tǒng)鏡像分發(fā)到客戶機的本地硬盤中。

平時使用時，如果需要更新軟件、打補丁、升級殺毒軟件等只需要在管理端里挑選任意一臺客戶機信息，把這臺客戶端屬性里還原操作系統(tǒng)前的勾取消掉，然后啟動這個客戶機更新程序，更新完畢后關閉客戶機。接下來進入鏡像管理里的快照管理，選擇剛剛更新的客戶機生成快照，非常便捷。采用同樣的方法可以生成不同需求的快照，也可以通過還原快照功能恢復到之前生成的任意一個快照。當需要從本地硬盤啟動時，把客戶端屬性里的啟動模式改成本地啟動，或者遇到網(wǎng)絡或者服務器故障的時候客戶機自動從本地硬盤啟動。

4.實際運用中的對比和總結

以南京財經(jīng)大學的60臺機器的老實驗室和120臺電腦的新實驗室為例，實驗室環(huán)境為：

服務器：DELL Power Edge T410，安裝Microsoft Server 2003 SP2 32位操作系統(tǒng)，4G內(nèi)存，雙千兆網(wǎng)卡。

交換機：H3C S5000交換機。

客戶機：主板自帶網(wǎng)卡支持PXE網(wǎng)絡啟動，需要安裝Microsoft Windows XP Professional SP3操作系統(tǒng)，

網(wǎng)線：采用超5類線。

使用PNS系統(tǒng)之前兩個實驗室使用的都是三茗硬盤保護卡，老實驗室的60臺機器是2002年購買的，機器老化嚴重，硬盤的讀寫速度下降，系統(tǒng)啟動和運行速度比較慢，有的機器因為硬件故障更換了不同的主板等導致配置不一樣無法通過網(wǎng)絡克隆一次完成，每次這些配置不同的機器都要個別處理，基本上每次維護這個實驗室都要花費一天時間甚至更多。安裝了PNS系統(tǒng)后只需要針對不同配置的電腦創(chuàng)建不同的鏡像，以后維護的時候只需要幾分鐘就可以完成軟件更新工作。同時因為PNS系統(tǒng)采用的是無盤管理技術，運行系統(tǒng)不需要從硬盤讀取數(shù)據(jù)，老機器的運行速度有了很大的提高。新實驗室使用的120臺電腦在安裝操作系統(tǒng)、教學軟件以及其它一些必備的軟件后整體克隆一次大概需要40到60分鐘左右。如果遇到省級算機考試和全國計算機考試的時候就需要整體克隆來更換考試環(huán)境，考試結束后還需要再次整體克隆一次恢復到平時上課的系統(tǒng)環(huán)境，需要花費不少時間。通過PNS系統(tǒng)，準備好考試系統(tǒng)鏡像，其它客戶機就可以直接運行系統(tǒng)，考試結束后只需要切換到平時教學的鏡像就可以了，大大縮短了維護時間，提高了工作效率。

5.結束語

各種管理系統(tǒng)有著各自的優(yōu)缺點，PNS系統(tǒng)也一樣。上述實驗室中120臺電腦如果同時通過PNS系統(tǒng)啟動的時候，由于要從服務器上下載大量數(shù)據(jù)，啟動速度會變得稍微慢一點，對網(wǎng)絡和服務器的要求還是比較高。但是總體來說PNS系統(tǒng)安裝簡單，維護起來比較輕松，能夠有效減少計算機實驗室工作人員的工作量，輕松地管理和維護計算機實驗室，非常適合用于計算機實驗室。但不可能只是通過一個軟件一套系統(tǒng)就能完全保證實驗室的正常運轉，實驗室管理員的日常維護也是必不可少的。

[1] 王亞琴，梁方.高校計算機公共機房的管理與維護[J].電腦知識與技術，2005，(17)：39-40.

[2] 張皓，李明珠.基于PXE工作原理下的實驗室無盤系統(tǒng)分析[J].吉林省經(jīng)濟管理干部學院學報，2008，(6)：70-72.