論G云虛擬桌面在高校多媒體教室的應用

李芳芳，焦金金，李歡歡

（1.上海應用技術學院信息化技術中心，上海 201418；2.天津中醫藥大學現代教育技術與信息中心，天津 300193；3.南京廣播電視大學現代教育技術處電教中心，江蘇南京210002）

一、高校多媒體教室管理中存在的問題

信息化時代的到來推動了高等教育走向信息化的發展道路，提升信息化水平、創建數字化校園等成為眾多高校的建設重要內容。多媒體教室以其在教學中所體現的多媒體視聽結合、知識呈現多樣化、教學形式生動形象以及網絡環境下的教學資源共享等特點逐漸成為各大高校擴大教學規模、深化教學改革、提高教學質量的主要支撐平臺。[1]這種類型的教室能夠將從各種媒介中提取出來的未經加工的信息轉化為有意義的知識，從而在高等教育中極大地促進了學習。多媒體教室的關鍵是提供給教學人員在一個基于技術的學習環境中有效地進行互動所需的設施。[2]

高等院校與中小學校相比，多媒體教室數量多，分布廣，使用者是眾多不同專業的教師，因此管理起來更加復雜。多媒體教室是進行教學的主要場所，做好多媒體教室的管理工作影響著高校教學工作的正常進行和教育改革的推進，其重要性不言而喻。而隨著高校多媒體教室的發展，在多媒體教室的管理上逐漸產生了一些問題。如何有效地管理好數量龐大、設備繁多的多媒體教室，給教學提供一個好的軟硬件環境，更有效地發揮多媒體教室的作用，避免教育資源的浪費，是高校教學管理部門必須要考慮的問題。

這里列舉對上海、天津、南京的三所高校多媒體教室管理情況的調查結果，如表1所示。

表1 三所高校多媒體教室管理情況調查

從表1中可見，不同地區高校之間在多媒體教室設備配置、教室數量、管理人員配備之間有所差別，其中存在的問題也有輕重之分，但也有共同之處，因此可將目前高校多媒體教室管理中存在的問題歸納如下：

1.教室數量多，分布廣，獨立管理，管理人員任務重

多媒體教室從上世紀90年代中后期開始在各大高校興起，經過將近二十年的發展，如今多媒體教室已經非常普及。一所高校一般動輒上百間甚至幾百間多媒體教室，并分布在不同的教學樓中。多媒體教室中管理最復雜的是計算機，因為是公共應用場所，使用的教師多，應用的軟件種類也多，再加上病毒的侵害和誤操作等，如果計算機保護措施不到位，很容易引起計算機系統崩潰，影響正常教學。因此，必須采取措施保護計算機。目前保護方式主要有硬盤保護卡和系統備份。[3]

這兩種保護方式在一定程度上可以有效地保護計算機系統的穩定性，保證教學的正常進行。其缺點是缺乏統一性。每個教室獨立管理，硬盤保護卡的狀態需要開啟計算機進行查看和設置，整個過程需要重啟計算機好幾次，不能直觀地看到所有教室的硬盤保護卡的狀態。在教室數量很多的情況下，時間一長，容易出現有的教室保護卡狀態設置有誤的情況。

2.計算機操作系統和應用軟件的升級和更新耗時費力

多媒體教室承擔著一所高校所有課程的日常授課，涉及到多個專業和多門課程，每個學期的課程也會有所變化，因此多媒體教室的計算機上一般需要安裝幾個操作系統和很多應用軟件。如果使用硬盤保護卡，當需要更新操作系統或升級各類應用軟件時，需要先單獨安裝制作“母機”（用于網絡同傳安裝其他計算機的樣板計算機），再進行網絡同傳。

操作系統網絡同傳的時間一般需要幾個小時，如果硬盤保護卡不穩定或者網絡丟包，有的計算機需要二次甚至三次的同傳，非常耗時費力。并且每臺計算機需要安裝幾套操作系統，極易搞混。有的學校多媒體教室沒有設置局域網，需要一臺一臺地更新，而不使用硬盤保護卡的學校更是要每個學期逐臺更新電腦的操作系統和軟件，其工作量可想而知。

3.安全性能低，影響教學效率

有的學校不使用硬盤保護卡管理，只是保留系統備份，使得計算機內病毒猖獗，當操作系統崩潰無法使用時就使用系統還原。而使用硬盤保護卡的學校雖然在一定程度上改善了系統安全性，但由于使用硬盤保護卡管理分散，有時由于管理人員的疏忽會忘記將硬盤保護卡設置成系統保護狀態，加上多媒體教室數量多，造成硬盤保護卡的狀態沒有完全統一，而硬盤保護卡的設置必須開啟計算機進行設置，管理起來非常不便。

這樣就使得多媒體教室的安全性能不高，計算機容易感染病毒，有時還會破壞操作系統，造成電腦無法正常使用甚至不能開啟，這樣就需要教師經常更換教室進行上課，再由管理人員恢復系統，嚴重影響了任課教師使用多媒體教室的效率。

二、虛擬桌面技術

1.云計算

由Google和IBM等著名IT公司倡導和推進的云計算技術，為高等學校信息化建設和發展提供了一種新模式，其云計算的思想必將對建設中的高校教育信息化產生深遠的影響。[4]其已經廣泛用于圖書館、多媒體教室以及公共機房等教學環境中。

云計算是“一種在基于使用支付的模式，通過便攜、按需的網絡訪問資源共享池，以最少的消費管理成本和服務提供商協作，獲取可配置、可靠、能夠快速提供及發布的計算資源，如網絡、服務器、存儲、應用、服務等。”它是分布式處理、并行處理和網格計算的發展。云計算服務發展至今，產生了三種運營模式：公共云、私有云和混合云。公共云是通過云計算提供商自己的基礎架構直接向用戶提供服務，用戶通過互聯網訪問服務，但不擁有云計算資源。私有云是在企業內部搭建的云計算環境，面向內部用戶或者外部客戶提供云計算服務。企業擁有云計算環境的自主權，并可基于自己的需求改進服務，進行自主創新。混合云是企業既有自己的云計算環境，同時也使用外部公共云計算的服務。[5]

2.虛擬桌面技術

虛擬桌面是典型的云計算應用，它能夠在云中為用戶提供遠程的計算機桌面服務。服務提供者在數據中心上運行用戶所需的操作系統和應用軟件，然后采用桌面顯示協議將操作系統桌面視圖以圖像的方式傳送到用戶端設備上。同時，服務器將對用戶端的輸入進行處理，并隨時更新桌面視圖的內容。虛擬桌面的應用具有很多優勢，例如它能夠提供隨時隨地訪問的能力、支持多樣化的輸入設備選擇、降低軟硬件的管理和維護成本、強化用戶的數據安全等，這使得虛擬桌面具有廣闊的應用前景。[6]

虛擬桌面技術是隨著近幾年云計算概念的興起而快速發展起來的一項IT技術，在國內外廣泛發展并應用于各個領域。不僅涌現出越來越多的服務提供商，而且規模不斷擴大，在高等學校也有所運用，如圖書館、機房、多媒體教室等。以筆者所在的上海應用技術學院新校區利用虛擬桌面技術管理多媒體教室為例。上海應用技術學院新校區有多媒體教室近兩百間，分布在兩棟教學樓中，在使用硬盤保護卡管理的幾年中逐漸出現了上述問題。在對其他高校使用虛擬桌面技術管理多媒體教室的調查研究的基礎上，我們采用了上海高嘉科技公司提供的多媒體教室解決方案，[7]即G云桌面虛擬化管理，G云虛擬桌面的操作原理如下圖所示。在最上層是操作系統容器（OSContainer），在容器中可以容納多個操作系統包，操作系統包通過操作系統推送器（OS Delivery Layer）進行服務器和客戶機之間的系統推送，網絡媒體可以是局域網（LAN）或者是互聯網（Internet），操作系統推送到客戶機后，由操作系統執行器 （OS Executive）或虛擬機（VMS）執行，從而驅動電腦硬件。

圖 G云虛擬桌面技術原理

三、利用G云虛擬桌面，提升高校多媒體教室管理水平

在虛擬化服務器上有多個應用系統鏡像，當客戶機開機后，服務器會根據不同客戶機的設置，為客戶機分配私有應用系統和桌面。新電腦使用前，無需格式化硬盤，裸機即可。在第一次啟動時，服務器會自動把扇區分配表發送到客戶機硬盤上，并把服務器上的系統數據采用ON-Demond技術推送到客戶機硬盤上，用戶硬盤同時存儲用戶數據和系統的臨時文件，形成高速緩存。當用戶在使用電腦的過程中需要使用更多的數據時，則從服務器上推送相應的數據到客戶機硬盤，客戶機硬盤會通過標記記錄所有從服務器上推送過來的數據和用戶在使用中自行創建的數據，形成完善的讀寫緩存。以后客戶機每次啟動，G云服務器只是傳輸少量I/O讀寫數據和扇區分配表，這部分數據和高速緩存中的數據結合起來成為啟動數據，保證了用戶體驗和原來單機模式完全一致。

考慮到客戶機本地硬盤需要部署多個操作系統并且和服務器保持一致性。服務器根據軟件設定的多個操作系統，在客戶機硬盤上創建相應的緩存，并采用涓流技術在后臺傳輸數據，當網絡中斷后，由于客戶機硬盤數據和服務器鏡像數據是一致的，因此通過高速緩存定位就可以實現網絡系統和本地系統的熱切。

1.便攜地集中管理，減輕管理人員負擔

G云虛擬桌面采用虛擬化技術，把多用戶、多桌面、多環境的用戶系統集中在一起，統一管理，可以隨時為所有或不同的用戶推送其所需的不同應用環境，進行統一的軟件推送、軟件安裝、軟件升級、操作系統遠程部署、遠程診斷等。可以在原有計算機設備投資的基礎上，建立一個高效、快捷的管理架構，把原先只能分散管理的各臺計算機全部納入部門集中管控。

G云虛擬桌面系統對分散的計算機進行了集中化管理，在G云的服務器上可以清晰地看到每臺計算機的使用情況，可以對每臺計算機進行各種控制。這樣把原來分散的各個點統一在一起，可以全面掌控。使得多媒體教室管理員可以在自己的辦公室遠程連接G云服務器，單點控制所有多媒體教室中計算機的應用環境，對于新增的計算機，也只需要賦予它所需要的運行環境就可以了。大大地減輕了多媒體教室管理人員的工作負擔，節省了人力物力。

2.系統和軟件更新方便快捷，提高了管理人員的工作效率

G云系統是在網絡環境下工作的，因此對于微軟補丁的更新非常方便，只需要管理人員坐在自己的辦公室就可以完成，并且所有教室的計算機在重新啟動后就能立即生效。當需要進行軟件升級的時候，只需要找一臺計算機安裝新軟件，軟件安裝完畢，已經同步更新到服務器上，其余計算機只要啟動電腦就已經可以使用新軟件了，無需再一臺臺地安裝軟件或者使用硬盤保護卡同傳整個操作系統。此外，管理員可以根據不同教室的使用情況和不同課程的需要，為每個教室的計算機配置不同的使用環境和操作系統，當用戶開機后，會自動推送其應用虛擬環境，滿足了授課教師個性化的需求。

3.安全性能高，保證教學順利進行

G云系統可以對管理的計算機進行遠程的維護及診斷，對于那些簡單的問題或使用者的誤操作，管理部門只需要有限的管理人員，坐在電腦前就可以完成，大大縮短了以往的維護時間。系統在快速升級的基礎上，對整個操作系統做了全面的容錯備份，當升級補丁、軟件出現錯誤，或者病毒、誤操作等多種原因致使操作系統無法正常使用乃至崩潰，管理員可以快速返回到系統更新前的狀態，并且在計算機每次啟動時都從服務器啟動一個干凈的操作系統，有力地保證了系統安全，大大降低了由于系統崩潰而造成的損失。

網絡啟動對網絡及服務器有很高的依賴性，如果這兩樣出現故障，則會造成系統崩潰，無法使用。G云系統具有雙啟動功能，可以通過服務器給所有多媒體教室的計算機本地硬盤部署和鏡像相同的操作系統，當網絡出現故障時，系統會自動轉到客戶機本地硬盤系統啟動，保證系統正常運行。

4.較強的環境適應性

隨著多媒體教室的增多和設備的使用和更新，計算機的型號越來越多，配置多種多樣，難以集中管理，給管理員增加了很多繁雜的工作。G云系統是采用虛擬平臺的網絡化技術，因此具有強大的硬件無關特點。對于不同的計算機，只需要制定其所需要運行的應用環境即可，無需關注這臺計算機的硬件配置，同樣的應用環境，即使在兩臺檔次差異很大的計算機上也可以安全穩定運行。不論計算機采用什么樣的品牌配置，都可以做到用同一個操作系統啟動，真正的即插即用，這一特點解決了學校多媒體教室計算機由于損壞更換不同硬件而無法使用硬盤保護卡管理的隱患，也解決了電腦種類眾多，管理人員需要備份管理各種不同的驅動、版本的困擾。

5.解決了硬盤保護卡帶來的諸多問題，提高了教學效率

G云虛擬桌面與上海應用技術學院新校區原先使用的硬盤保護卡相比較的情況如表2所示。

表2 G云虛擬桌面與硬盤保護卡產品對比分析

五、結語

云計算的思路為高等教育信息化提供了一種新的思路，其在硬件環境構建、軟件資源利用、網絡教學實施和數據安全等幾個方面提供的全新的運行模式將促使高等教育信息化走向以數據、計算和服務為中心的云時代。而基于云計算的概念產生的虛擬桌面技術在高校圖書館、機房和多媒體教室的運用是高等教育信息化走向云計算時代的典型案例，特別是在多媒體教室的運用方面，大大提升了管理效果，節省了人力財力。本文所列舉的上海應用技術學院在多媒體教室中應用的虛擬桌面技術屬于私有云的范疇，即在學校內部搭建的云計算環境，面向內部用戶提供云計算服務。而目前虛擬桌面技術發展迅速，其具有瘦客戶端隨時隨地訪問、安全性和節約成本等特點。隨著移動學習的概念在教育領域中受到越多的重視，可以預見的是虛擬桌面技術將為移動學習等新的學習方式提供廣闊的發展空間。

[1]吳英麗.高校多媒體教室管理中存在的問題與改進措施[J].科技信息,2011(20):620.

[2]Lee,Shih-Chung.A Study Of The Design And FunctionalityOfMultimediaClassroom[J].InternationalJournalof Instructional Media,1998(25):301-312.

[3]雷志華.多媒體教學設備與系統[M].武漢：華中科技大學出版社,2010.

[4]安軍科.云計算對高校教育信息化建設的影響[J].信息與電腦（理論版）,2011(3):173-175.

[5]鞠紅,王鳳云,車玉生.云計算的應用及其研究現狀[J].科技促進發展（應用版）,2011(2):71.

[6]宋繼紅.基于云計算的虛擬桌面的架構方案探析[J].價值工程,2011(28):155-156.

[7]高嘉科技多媒體教室解決方案[DB/OL].http:// www.gaojianet.com/jiejuefangan.