基于桌面云的多媒體計算機實驗室管理研究

覃 馮，黃善斌，覃衛玲，廖安平

（廣西民族大學設備實驗管理處，廣西南寧 530006）

基于桌面云的多媒體計算機實驗室管理研究

覃 馮，黃善斌，覃衛玲，廖安平

（廣西民族大學設備實驗管理處，廣西南寧 530006）

分析了多媒體計算機實驗室管理工作易出現的困境及原因，探討運用桌面云技術提升多媒體計算機實驗室管理工作效率。針對廣西民族大學多媒體計算機實驗室的管理實際，提出采用Thin Puter公司產品Thinputer OVD桌面云平臺搭建實驗教學環境的方案。

桌面云；多媒體計算機實驗室；實驗室構建；實驗室管理

當前，高校實踐教學環節日益增多，很多課程教學也需要在多媒體計算機實驗室進行。一些計算機實驗室的計算機配置不統一，軟件安裝維護任務重，使教學工作受到一定影響。

本文針對廣西民族大學多媒體計算機實驗室的實際情況，探討桌面云技術應用于多媒體計算機實驗室管理的優勢和可行性，提出利用Thin puter公司產品Thinputer OVD桌面云平臺搭建實驗教學環境的方案。

1 多媒體計算機實驗室管理易出現的困境

廣西民族大學多媒體計算機實驗室包括語音計算機實驗室、公共計算機實驗室等，一般由一位管理員管理和維護幾間實驗室，每間實驗室配備60～80臺計算機，有學生機、教師機和備用機。在計算機的維護工作中，要通過批量克隆安裝系統和升級軟件，使用保護卡保護系統的安全運行。由于計算機配置不統一、需要安裝的操作系統以及應用軟件眾多，使實驗室的管理繁雜且維護工作量過大。

多媒體計算機實驗室的管理工作主要是：

（1）局域網維護和管理，包括實驗室內局域網故障修復、用戶登錄賬號分配；

（2）硬件保養和更換，既有主機內部硬件（如硬盤、顯卡、內存條）的清理保養，也有計算機外圍設備（如鍵盤、鼠標、攝像頭、耳機）的更換；

（3）信息安全及保護，包括安裝系統補丁程序，安裝防火墻及殺毒軟件，定期更新病毒庫；

（4）系統維護和軟件更新，例如安裝Windows XP和Windows 7等操作系統，根據實驗教學要求安裝、更新不同應用程序并解決兼容性問題。

在多媒體計算機實驗室的管理工作中可能遇到的困境主要是：

（1）計算機配置多樣化，需儲備的配件種類多；

（2）用戶需求差異性大，需安裝的應用程序多種多樣，易發生感染病毒、誤刪系統文件、軟件沖突、軟硬件不兼容等問題；

（3）操作系統的恢復需要同傳或手工修復，既費時又費力；

（4）實驗室工作量大，而技術管理人員配備不足。

2 桌面云技術

在高校數字化校園的建設中，教學資源的共享已成為構建教育服務體系的重要趨勢。但傳統的信息計算和存儲平臺存在資源獨占、信息孤立、維護和管理費時費力、效率低下等突出問題。

例如，不同的多媒體計算機實驗室的設備配置不一致，僅僅依賴網絡來實現資源共享難度較大；高、低不同配置的計算機難以平等地共享資源；個體多媒體計算機實驗室資源只能在小范圍的局域網內訪問，在全校范圍內共享還有一定障礙等。又例如，以往計算機系統的保護和恢復模式是使用保護卡和網絡同傳方法，雖能較快恢復計算機操作系統，但個性化的應用程序及計算機驅動型號的差異增大了維護難度，對實驗教學仍然會有較大影響。此外，一些連續性的教學任務在保護卡應用后容易造成數據丟失問題；保護卡對Mac操作系統不起作用［1］。

為提高多媒體計算機實驗室管理效率和計算機維護工作質量，一種新的解決方案——桌面云，將出現在我校多媒體計算機實驗室的管理工作中。

IBM對桌面云的定義為：“可以通過瘦終端或者其他任何與網絡相連的設備來訪問云服務器端的應用程序，以及整個客戶桌面。”桌面云的瘦終端擁有獨立的嵌入式操作系統，通過遠程桌面協議訪問云服務器端的虛擬桌面，所有支持操作系統以及應用軟件運行的資源消耗均發生在云服務器端，云終端不承擔計算、存儲任務，其主要作用是提供人機交互功能。

桌面云借助分布式云計算技術，將用戶端的用戶數據、應用程序和操作系統轉移到服務器端的數據中心，實現用戶桌面的集中監控、管理和存儲，使程序操作和程序運行分離［2］。桌面云的架構如圖1所示。

圖1 桌面云架構

桌面云平臺由瘦終端、網絡的接入、工作臺和身份認證、操作系統或應用程序以及存儲層構成。

（1）瘦終端。可以是瘦客戶機、傳統PC機、筆記本電腦、智能終端等，連接到運行在服務器上的桌面的設備（虛擬桌面需采用RDP、HTTP、TCP／IP等遠程桌面協議來實現與服務器的通信）。

（2）網絡的接入。有線網絡和無線網絡接入方式。

（3）工作臺和身份認證。虛擬桌面控制器OVD、虛擬機管理平臺OVP，用戶的認證和授權，對運行著虛擬桌面的云服務器進行配置和管理，監控運行時云服務器的一些基礎性能指標。

（4）操作系統或應用程序。虛擬機、共享服務采用共享服務的方式來提供桌面和應用，在特定的服務器上提供更多的服務。

（5）存儲層。服務器集群和磁盤陣列為桌面云平臺提供存儲資源池。

3 用桌面云技術管理多媒體計算機實驗室的優勢

用桌面云技術管理多媒體計算機實驗室的優勢主要有以下幾方面。

（1）節省采購成本。PC機平均更新周期為3～5年，而云終端的工作時間可達10年左右。虛擬化軟件Thinputer VDI可以永久使用；服務器的壽命也遠高于PC機。如果需要提升桌面的處理能力，只需要給服務器增加CPU和內存配置即可，眾多的云終端無需更換。

（2）降低維護成本。隨著桌面的集中，本地用戶不用再考慮數據存儲、數據同步、數據備份等問題，數據的備份和安全管理全部交給服務器管理部門或管理員來完成。通過授權控制用戶USB拷貝數據，保護計算機數據安全。

（3）可持續節能和降低成本。傳統PC機的能耗大多在250W以上，而云終端能耗小于10W，平均約為5W，云終端＋服務器的方式比傳統PC機節約能耗約95%，能夠大幅減少電費成本，實驗操作環境綠色環保。

（4）提升管理效率。桌面云可以通過“資源池”來組織管理CPU、內存、磁盤等資源，同一資源池中的VM可以共享該資源池中的資源。管理員可以根據最終用戶的資源需求靈活配置資源池中的資源，從而大大減少閑置資源和提高資源利用率。

4 桌面云實施方案

4．1 多媒體性能測試

由于多媒體教學已是當今很普及的教學模式，因此桌面云的多媒體性能指標（特別是動畫、視頻、圖片等性能指標）在測試中就顯得尤其重要，這也是衡量桌面云技術可行性的關鍵指標之一［3］。通過對虛擬桌面的協議比較（見表1）來看，VDX協議的性能還是穩定、可靠的。尤其是視頻多媒體播放的流暢度方面，完美支持1080P的高清視頻在線和本地播放，達到了與傳統PC一致的用戶體驗，所以最終選擇了Thinputer OVD桌面云平臺的方案［4］。

表1 主流虛擬桌面顯示協議比較

4．2 瘦客戶端桌面云模型組建

瘦客戶端通過開源的終端操作系統連接到服務器獲取桌面服務，多媒體計算機實驗室中的每個用戶得到的虛擬桌面服務是一樣的（見圖2）。服務器資源可以由機房管理員動態分配，在出現閑置瘦終端時，可以為其他瘦終端用戶分配專用的虛擬桌面。對于公共多媒體計算機實驗室（主要是公共語音計算機實驗室和公共計算機實驗室），主要功能應用就是播放音頻、視頻和PPT以及聯網服務，應用需求較單一。瘦終端完全可以取代以前較低配置的計算機，特別是低配置的計算機報廢后，可以嘗試在全校范圍內更換瘦終端。還可以將瘦客戶端擴展到教師桌面漫游，學校為每個教師分配一個專屬的虛擬桌面，實現教室之間的無縫漫游。

圖2 Thinputer桌面云平臺特征

OVS是終端Linux操作系統。相比傳統的Windows操作系統和原生的Linux系統，OVS摒棄了不必要的系統組件，對終端性能要求非常低，CPU主頻在500MHz、內存512MB的終端即可安裝OVS到終端，從而可低成本實現桌面云平臺改造。同時，由于終端操作系統為開源系統，無需支付Windows系統授權費用，可大幅節約部署成本。無論是在舊計算機上部署OVS終端操作系統，還是用云終端完全取代傳統PC機，對于機房管理員而言，都可以提高終端管理效率，快速實現桌面的還原和更新，實現計算機集中式遠程管理，真正實現終端零維護。

但是，桌面云初期建設成本是較高的。這是由于：（1）建立桌面云需要有服務器，瘦終端上的所有負載都加在服務器上，所有的虛擬機都在服務器上運行，因而對服務器的配置要求較高；（2）由于瘦終端的資源完全來自服務器，瘦終端訪問外部設備（如外部打印機）時對網絡帶寬占用較多［5］，網絡承擔著瘦終端與服務器的連接和通信，因此，桌面云對于網絡的依賴性也很高，網絡布線的成本也比傳統機房布線高。

桌面云有效地改變了傳統PC整個生命周期的總體擁有成本（total cost of ownership，TCO）和能耗高的劣勢。由于軟成本的大大降低，且軟件成本在TCO中比重非常大，所以總體TCO是不增反降，預計可以減少40%左右。

4．3 胖客戶端模式桌面云模型組建

廣西民族大學的實驗課類型多種多樣，其中一些專業實驗軟件并不適合在桌面云系統運行，如動漫設計、Photoshop、3ds MAX等，仍然需要沿用原來較高配置的計算機，即胖客戶端。機房管理員對該類專業多媒體計算機實驗室的分類管理是通過配置模板操作系統和應用程序模塊，并將模塊推送給胖客戶端，胖客戶端可以通過服務器網絡鏡像啟動操作系統［6］。

由于多媒體計算機專業實驗室為不同專業所用，硬件配置種類較多，胖客戶端的模式能夠較好地支持不同型號客戶端的硬件。胖客戶端能夠快速從網絡鏡像中獲取操作系統，大大節省了機房管理員對批量計算機系統修復和安裝的時間。例如多媒體計算機專業實驗室每學期都要承擔校內專業設備共享及對校外提供社會服務的任務，例如新漢語水平考試（HSK）、ATA考試、思科網絡工程師考試、國家職業資格考試和銀行系統招聘考試等。對于這些不同的考試環境，機房管理員只需通過桌面云胖客戶端模式將不同的模板保存在服務器上，將相應的考試模板推送給客戶端使用即可，省去對多臺計算機格式化硬盤、重做系統、還原系統的工作。機房管理員的工作只是維護若干刀片服務器，工作效率會得到明顯提升。

5 結束語

利用桌面云改善高校多媒體計算機實驗室管理工作是切實可行且高效的，涉及的各種構架技術已比較成熟，已得到很多高校的認可。桌面云技術最終將輕松應對多媒體計算機實驗室維護和管理面臨的挑戰，實現綠色環保和低碳節能的長遠規劃目標。

（References）

［1］程雷，金藝．桌面云在計算機課程教學中的應用［J］．價值工程，2013（8）：193－195．

［2］丁鼎，何進．面向一體化桌面云架構的資源調度與管理策略［J］．計算機系統應用，2012，21（4）：31－35．

［3］雷育銘．桌面云技術在高校計算機實訓室建設中的應用：以華為SingleCLOUD為例［J］．清遠職業技術學院學報，2013（6）：5－8．

［4］華為技術有限公司．SingleCLOUD V100R002C01桌面云IT基礎知識03［EB／OL］．［2014－07－25］．http：／／support．huawei．com／support／pages／kbcenter／view／product． do？actionFlag ＝searchManualTableOfContents＆web＿doc＿id＝SC0000733275＆doc＿type＝ProductManual．

［5］賈寶軍，周巍，何進．桌面云系統中的帶寬及網絡需求研究［J］．互聯網天地，2013（3）：16－19，23．

［6］崔益峰．桌面云在高職院校教學用計算機管理中的應用［J］．電腦與電信，2012（7）：66－68．

Research on management of multimedia computer laboratory based on desktop clouds

Qin Feng，Huang Shanbin，Qin Weiling，Liao Anping
（Laboratory Management Department，Guangxi University for Nationalities，Nanning 530006，China）

This paper analyzes the difficulty and causes of multimedia computer laboratory management．The desktop clouds technology is brought to improve the efficiency of multimedia computer laboratory management．Finally，according to the actual situation of Guangxi University for Nationalities（GXUN）．Thinputer OVD produced by Thin Puter is chosen to construct the experimental teaching environment．

desktop clouds；multimedia computer laboratory；construction of laboratory；management of laboratory

TP393．09

A

1002－4956（2015）3－0164－03

2014－08－05

廣西高校人才小高地建設創新團隊資助項目（桂教人〔2011〕47號）；廣西高等學校特色專業及課程一體化建設項目（GXTSZY008）；廣西民族大學青年教改項目（2011XJGC18）

覃馮（1982—），男（壯族），廣西宜州，碩士，工程師，主要研究方向為實驗室建設與管理

E－mail：qinfengxiren＠126．com

廖安平（1964—），男，廣西興安，教授，黨委組織部部長，主要研究方向為生物化工教學研究工作．

E－mail：gxanping＠sina．com