高職文創類生產性實訓室IT建設方案探究
——以深圳職業技術學院數字創意與動畫學院實訓室建設為例

楊 偉， 李俊宗

（1.深圳職業技術學院數字創意與動畫學院，廣東深圳518055；2.深圳市升陽港灣科技有限公司，廣東深圳518000）

0 引 言

在當前科技發展日新月異的今天，國家順應時代的變革，對教育發展提出了新的要求。為滿足未來人才需求，在國家十三五教育發展規劃中提到：“堅持優先發展。人才是國家發展的核心要素。要堅持把教育擺在優先發展的戰略地位，充分發揮教育的基礎性、先導性、全局性作用，更加注重教育和人力資源開發，加大投資于人的力度，面向現代化，面向世界，面向未來，超前規劃，優先發展，加速人力資本積累，為國家和民族的未來奠基”［1］。4K／8K 需求、虛擬仿真、大數據、人工智能、5G等技術應用將成為未來5 年內引領文化創意產業的制高點。高職文化創意類學院作為職教體系中倡導“創意、設計”理念的排頭兵，致力于培養“德業并進、學思并舉、腦手并用”［2］的復合式創新型高素質高技能人才，如何做好特色實訓室基礎架構及配套建設，以更高效為專業教學服務、為企業培養合格人才，成為實訓室建設面臨的一個挑戰。

1 高職文創類實訓室IT架構現狀分析

職業技術學院人才培養的總目標是高技能、高技術人才，文創類學院因其自身特點，以行業為導向，面向數字內容產業，培養創意創新型、復合型、高素質創意設計與生產制作高技能專業人才。專業內涵包含三維動畫、數字媒體技術藝術、特效制作、游戲設計與制作4 方面基礎領域，培養核心技能為基于動作（表情）捕捉、集群渲染、虛擬演播、游戲引擎、超高清素材拍攝制作、特效制作專業系統，依賴大量高性能工作站等軟、硬件系統協同提供服務的設計與動手能力。實訓目標為參照行業領先企業的工作流程、質量、效率標準，完成高質量數字內容制作。基于數字內容目標特性及制作需求，實訓室IT的基本架構包含：

（1）IT 系統。主要用于部署各種行業應用軟件及相應的應用技術平臺，如流程管理系統、項目管理系統、素材管理系統等應用服務，以適應新技術和新工具快速迭代，更好滿足學生將來就業的技能要求。

（2）私有云渲染系統。三維動畫、特效制作需要大量的渲染，尤其是校企合作方面，借助渲染農場可以讓校企合作項目的渲染在本地完成，規避傳統渲染方式周期長，網絡傳輸速度慢，渲染資源排隊緊張的問題，保證項目可以按期保質保量完成。

（3）非線編剪輯平臺。4K 的普及和8K 的來臨，非線編剪輯平臺對硬件基礎設施（存儲、網絡、工作站）有著越來越高的性能要求和功能性技術要求，采用以IP 網絡為核心的高性能NAS 解決方案成為主流，目前以10 Gb為主，未來的主流應擴展至40 Gb甚至100 Gb；傳統的本地非編剪輯解決方案（光纖存儲共享解決方案＼便攜存儲陣列）因需要專用的硬件支持，較高的維護升級成本，且無法與其他平臺共享，性能無法持續提升等先天缺陷，行業內4K／8K的非編平臺已經逐漸淘汰了傳統的非編存儲解決方案（光纖存儲共享）。

我校數字創意與動畫學院，瞄準文化創意與戰略性新興產業，經過多年不斷更新發展，規模化效應顯著，各種高端一流設備、系統紛紛落戶，實訓設施系統越來越龐大，但由于新技術不斷迭代、設備使用年限限制、系統與系統間缺少關聯度，建設時間跨度大，導致超大數據量以及資源共享對存儲、網絡傳輸、安全和系統運維等剛需成為各實訓單元良好協同發展的瓶頸，嚴重影響項目內容生產，表現在：

（1）網絡設施換代滯后，影視后期剪輯特效合成工作室，集群渲染農場以及教學數據中心IT環境之間未實現高速互聯。若要在IT 系統之間拷貝數據大多數時間都需要通過移動硬盤拷貝，費時費力，給師生造成很多不便，影響教學和生產績效。

（2）數據無法共享。IT系統獨立存儲系統，只服務于自己的業務系統，各存儲之間無法互聯，數據無法在學院內自由流通。運行的現狀是教學IT 系統中的存儲服務器壓力最大，集群渲染系統存儲壓力其次，影視后期剪輯工作室存儲最小。

（3）缺少存儲備份系統，數據安全無保障。勒索病毒的日漸泛濫，學生上網不規范致使中毒的情況十分常見，存儲中毒導致部分數據加密無法使用的情況時有發生，處理起來非常棘手［3-4］。

（4）系統運維繁瑣。學院機房運維采用還原卡實現系統保護，解決了系統盤保護的問題，減少了部分運維工作量，但一些關鍵性問題無法解決，比如商業特效軟件激活，系統還原之后需逐一手動輸入；部分專業軟件無法批量激活；特別是教學、項目中數據經常存儲在本地數據盤中，上傳病毒文件到數據盤有可能導致全網中毒，非常難以處理；還原卡的保護方式特別容易傷硬盤，工作站3 年之后硬盤故障率居高不下，增加了運維成本。

（5）IT管理員知識結構單一，IT技術不全面。處理簡單的工作站、常規網絡維護還能勝任，但在處理棘手的專業技術問題時往往面臨很多困難，有些問題一拖再拖，甚至無法解決，導致后續一連串的不良反應，影響使用滿意度。

實訓室IT架構所面臨的以上困擾，在不同院校不同程度上都有所體現，究其原因有資金缺乏帶來的壓力，也有專業壁壘造成的系統隔離，還有設備論證中的形式大于內容等，但關鍵是缺乏長遠、科學、系統、合理的可執行方案標準，導致實訓室從建設到使用過程中績效低下的現象較為常見。

2 高職文創類生產性實訓室IT解決方案

文創類學院的實訓室建設，網絡、計算能力、存儲“三駕馬車”是基礎設施建設中的重中之重，遵循的原則是立足現狀，展望未來，具備一定的前瞻性。我院近年來為克服實訓室建設中存在的“老馬拉新車”問題，在優先借鑒、靠攏國內高端影視后期特效的基礎架構建設標準和方案基礎上，注重校企數字內容制作項目合作的可行性，注重實訓室軟硬件系統的可實戰性、注重數字內容制作的可生產性，總體上合理規劃IT基礎架構：①網絡：核心100 Gb 起步，支持板卡擴展，未來可以滿足40 Gb需求，后期只升級板卡無需更換機框；②計算：部署虛擬化平臺，提升資源利用率，減少硬件重復采購，節約機柜空間，減少不必要的浪費；③存儲：高性能可擴展，滿足對存儲的性能需求，管理維護方便，減輕管理員的工作量。通過生產性實訓室建設，讓學生在校期間直接快速對接生產性流程管理，直接進入生產環節，為企業培養直接上手、零距離的人才［5-6］。

2.1 設計原則

（1）采用軟件定義數據中心（SDDC）的解決方案，硬件采用行業標準x86 服務器，數據中心不考慮專用的軟硬件綁定的專有設備，規避后期高昂的硬件維護成本。通過軟件定義數據中心的解決方案虛擬化數據中心的一切物理資源，通過虛擬化的技術，構建一個由虛擬資源組成的資源池，不僅是對服務器進行虛擬化，還包括存儲虛擬化和網絡虛擬化。不僅可以簡化服務器更改、存儲更改、網絡配置的難度，更使得對服務器、存儲、網絡的管理和配置操作具備可重復性和持續性［7］。

（2）提升教學連續性，減少軟硬件故障，借鑒行業內優秀公司的基礎架構，數據統一管理，教學工作站不再配置數據盤，節省硬件采購成本，用一套高性能的超融合存儲系統來滿足所有師生的教學需求，師生可以在學院內的任意時間和任意地點訪問自己的數據，不受工作站關機和電教室斷電的影響。

（3）提升安全性，降低病毒導致的網絡故障和系統故障。加強對師生的網絡安全意識管理，技術方法加管理制度促進安全策略的快速落實，逐年穩步提升師生的安全意識，形成良好的教學安全行為規范。

（4）通過減少基礎設施的瓶頸和故障來減輕管理老師的工作量，做到絕大多數的問題可以遠程處理，不必事事東奔西跑，后期可以騰出更多的時間和專業老師做相關的生產性流程管理研究或者開發工作，專注于教學應用能力的提升，提升學生的相關的技能，進而提升學院的綜合實力，為行業更好地培養符合企業標準的人才。

2.2 設計方案

（1）IT系統網絡通過100 Gb骨干網互連互通，集群渲染農場和影視后期剪輯工作室通過雙100 Gb 網絡接入核心交換機，打通網絡并且消除網絡性能瓶頸，師生可以在學院內的任意位置訪問學院所有的服務器，應用系統和存儲系統。

（2）建立一套高性能的存儲系統，為IT系統提供強大的讀寫性能，為集群渲染農場提供超過20 Gb／s的并發讀帶寬，滿足渲染刀片并發渲染的性能需求，提升渲染的效率；為工作站提供超過40 Gb／s 的并發讀寫帶寬，滿足非編需求高性能的并發讀寫帶寬，最多可以滿足40 軌高清原始碼流剪輯；為電教室超過80 Gb／s高性能并發讀寫帶寬，滿足教學軟件（Maya，Nuke，3DMax，Modo，Pre）高性能帶寬，電教室工作站取消第2 塊數據盤，教學過程中直接從存儲上打開素材文件進行制作和教學，無需再下載到工作站本地。

（3）統一管理教學工作站，管理員可以在工位上對所有的工作站進行相關的維護工作（軟件安裝／系統還原／故障處理），無需再跑到電教室進行維護。

（4）網絡安全管理，解決學院內的病毒頻繁的現象，將有病毒的問題素材通過殺毒軟件隔離或者清除，防止病毒泛濫阻塞網絡加密文件導致的教學中斷。

（5）解決學院內商業特效軟件激活問題，減輕運維老師軟件激活工作負擔。

2.3 實施方案

為滿足對IT基礎架構的性能穩定性及維護性需求，以學院為例，對IT 基礎設施提出以下基于超融合智能IT系統的改造實施方案。

（1）配置100 Gb可擴展核心交換機，整體架構見圖1。初始配置100 Gb 端口數量不少于80 個，支持30 個工作站機房／工作室／辦公室網絡接入（每房間接入交換機2 個100 Gb端口）和10 臺超融合服務器100 Gb網絡接入（每服務器2 個100 Gb網絡端口，合計80個端口），所有辦公室和教室都通過雙100 Gb 光纖連接核心交換機，核心背板帶寬超過1.92 Tb／s，徹底解決網絡性能瓶頸，滿足各個場景下的性能要求，實現內部網絡高速互聯互通。

圖1 可擴展核心交換機整體架構圖

（2）部署最新的高性能超融合存儲系統，其架構見圖2。支持高性能讀寫緩存加速解決高并發訪問場景下的性能問題，支持快照功能，解決因為文件中毒導致的數據丟失問題，支持分布式可擴展架構，性能和容量可以隨著節點的增加而增加，支持虛擬化功能。虛擬化計算資源池，存儲資源池，網絡資源池，所有的應用都按需從資源池里面取相關的資源（計算、存儲、網絡），資源不足的情況下，通過采購標準的x86 服務器硬件來解決相關問題，將服務器設備的采購量降低80%以上。

圖2 超融合架構圖

（3）部署智能云桌面管理系統（IDV）（見圖3）替代課室機房使用的還原卡。智能云桌面管理系統實現了對學院內所有工作站的統一管理統一運維，支持教學工作站定期還原，防止系統盤病毒問題，獨有的技術架構保護硬盤，減少磁盤碎片，減少硬盤故障率。電教室工作站取消數據盤，所有的教學工作直接使用高性能超融合存儲系統［8-9］。

圖3 IDV架構圖

（4）部署虛擬存儲網關服務，按班級創建一個基于KVM 的存儲網關虛擬機，為師生提供共享存儲服務，創建對應的師生賬戶，并且設置相應的權限，老師可以訪問所有的學生存儲空間。

（5）部署后期特效軟件認證服務器（Autodesk，Foundry，Houdini等），特效軟件的license 認證模式統一設置成為本地license服務器認證。

（6）部署殺毒應用虛擬機，安裝商業殺毒軟件，定期更新病毒庫，對共享存儲空間進行檢測，一旦有用戶上傳病毒文件，立即隔離。

2.4 系統優勢

超融合智能IT 系統改造方案的提出與實施，需建立在充分理解傳統學院IT 系統之上、渲染農場和非編工作室當前面臨的問題和挑戰，從使用者的角度出發，秉承易用、高效、經濟的設計理念，具有以下的優勢［10］：

（1）新應用上線無需采購服務器，直接在線創建應用虛機即可：①快速維護，一鍵安裝部署、系統恢復、故障請求；②集中管理，工作站系統集中到服務器端管理，無須東奔西跑。

（2）基礎設施無瓶頸，4K 場景隨心做：①100 Gb核心網絡，徹底解決網絡瓶頸，滿足未來10 年發展需求；②超融合解決方案，動態增加存儲的容量和性能，不再有存儲性能瓶頸；③智能桌面管理系統，釋放被還原卡壓制的硬盤性能，系統啟動更快。

（3）系統更加安全。①病毒查殺，工作站和存儲雙重查殺，防止病毒遺漏；②快速恢復機制，不怕系統癱瘓，一鍵恢復恢復機制；③嚴控操作流程，對用戶端操作嚴控（驅動層禁止USB端口），不能隨意安裝和拷貝數據。

（4）運營成本降低。服務器和工作站生命周期延長，硬盤故障率大大降低，并減少整體的總成本；管理和運維工作量減少，工作效率提高；采服務器硬件為標準x86 設備，課室工作站不必配置本地數據硬盤，減少大量工作站數據硬盤采購需求，降低采購成本。

（5）節能環保。由傳統10 臺物理服務器濃縮到6 臺超融合服務器，降低45%以上，降低制冷需求；從2 個機柜變為1 個機柜。

3 結 語

數字創意與動畫學院經過20 年不斷發展，在文化創意與戰略性新興產業、行業中取得了不菲的成績。超融合智能IT系統架構的合理性、科學性、前瞻性、拓展性決定了實訓室建設的品質，該方案作為文化創意類學院實訓室建設的中心思想提出、實施，為學院專業未來發展及在新領域上的突破奠定了良好基礎，較好解決了實訓室建設高投入、低產出的矛盾，為服務師生更加高效、專注創意與內容的生產性制作上做了有益嘗試。