多场景教学需求下实训室信息系统设计

崔 斌

（浙江经济职业技术学院，浙江 杭州 310018）

1 多场景教学信息系统需求

随着互联网大潮的影响，各类基于互联网的教学平台不断涌现。在课程设计过程中，也出现了新的动向。

第一是传统授课（即黑板加PPT）的课时占比在下降，而利用计算机软件系统的课程越来越多。

第二是目前各类教学辅助信息系统较多，分属不同公司，采用不同的技术平台，管理的工作量越来越大。

第三是随着实训室信息系统课时的增多，需要大量的实训室，大量的电脑来满足实训要求，伴随而来的是维护管理工作量的激增，管理难度日益加大。

第四是在教学过程中，各类教学类信息系统对基础平台的要求不同，对硬件和网络的依赖程度也不同，如何平衡有限的设备预算与多样化的平台需求之间是一个矛盾。

第五是除日常教学以外，实训室经常会举办各类技能证书考试，各类技能比赛。需要安装特定考试软件，需要临时性保存考试数据等。这对日常教学安排又带来了一定的冲击。

以上这些必须通过综合性的技术手段来解决，包括通过基于云技术的虚拟化桌面，通过云桌面自动迁移、虚拟机自动备份和恢复、桌面水印等技术，实现高可靠和安全的云桌面环境[1]。从而满足不同场景下教学需求的满足。

2 应用的技术理论与方法

依托云计算技术的云桌面管理平台具有部署简单、维护方便、扩展性强的特点，特别适合高校实训室应用。利用此项技术，可以有效提高实训室的管理效率，提升管理水平，减少终端投资。同时实现远程管理、快速部署、快速更新的目标。

1）基于VDI（虚拟桌面架构）的云桌面技术。VDI为在服务器端进行集中存储，集中管理，统一运算架构的云桌面技术。服务器端承担了大部分的工作，所有的操作系统和业务软件都装在服务器端，在服务器端形成多个系统桌面环境。同时大部分的计算任务也是通过服务器运行的。具有很强的可扩展性和显著的能源节约优势[2]。而学生机只是接收操作系统环境，将需要的操作系统展示出来，同时使用过程中的业务处理工作也交给服务器完成，学生机只是展示相关的结果信息，每一个学生机可以根据教学的设置配置适合自己的工作环境。VDI的模式虽然在管理上、客户端使用上、平台统一管理和安全等方面具有比较多的优势，但也并不适用于所有场合。首先是前期一次性服务器投资比较高，同时随着目前客户机所用的操作系统越来越庞大，对服务器资源的占用直线上升。一台中性能服务器能够服务的客户端数量已经40台左右锐减到25台左右。直接的后果就是服务器的投资额直线上升。其次是对网络性能非常依赖，尤其是复杂操作系统加大业务量软件的情况下，如ERP软件，往往会造成网络的短时间阻塞，进而带来整个VDI系统的不可访问。及在应对数据访问的“潮汐现象”时，单纯采用VDI架构的系统，往往力不从心。

2）基于VOI（虚拟系统架构）的云桌面技术。VOI的核心就是将运算功能下放到客户端执行，即集中存储系统镜像，学生机分布式运算的构架。各类不同类型的操作系统在服务器端建立，并以镜像的方式存储到服务器端。学生机可以配置需要的镜像，并运行相关的系统。在使用过程中，相关的镜像会下载到学生机上，这样学生机甚至可以在服务器未启动的情况下，通过离线的方式进行业务操作。这种模式对服务器的性能要求不高，一台中性能服务器可以轻松应对100台左右的学生机，同时由于支持离线运行，与服务器连接的网络即使意外中断也不影响上课。同时由于可以轻松管理多个镜像节点，所以比较容易的进行镜像的调整和回退。当然此种架构也有自身的劣势，即对应急性的部署反应较慢，新增镜像部署的时间较长。同时由于大量的镜像数据需要下载，在部署过程中对网络占用较多，会造成网络的卡顿。还有就是每次软件调整都需要生成新的镜像，积累的历史镜像较多，管理起来也有一定的难度。

3）基于RDS（远程桌面服务）的云桌面技术。RDS即远程桌面服务，其将服务器端安装共享桌面的软件，由于在本地端安装了虚拟机，所以不需要传输大量的图像信息。但该模式仅限于windows操作系统使用，终端利用windows系统账号进行登录，在实际应用过程中执行效率不是很高。另外对图像处理，3D及高清仿真等方面的应用支持效果一般。由于在数据传输过程中存在着图像压缩的问题，使得图像的传输质量下降，存在丢帧的问题。另外由于windows系统本身消耗资源就较多，而此种模式有需要完全依靠服务器的计算能力，所以会让服务器的投入成本快速攀升。当然此种模式也有他的优点，就是终端的投资较少，数据集中处理，数据的安全性也较好。

3 在实训教学中相关模式的应用

在实际实训室建设过程中，如何规划桌面类型和数量以及每种桌面所需的硬件资源是核心问题[3]。针对不同云桌面系统的特性，分别采用了几种处理模式。

1）在以轻型应用，网络应用教学为主的机房，采用VDI虚拟桌面架构，同时提升实训机房的网络能力，做到千兆到桌面，楼层交换能力达到10G。同时在网络架构上，尽量扁平化，各教室之间的通道进行一定的区隔，直接通过中心交换机进行流量的统一规划，避免网络波动对业务的影响。在服务器端应用集群技术和SAN技术，所有服务器网络升为万兆，服务器硬盘采用固态快速硬盘，提升服务器的运行速度、稳定性和容灾能力。同时为防止极端情况下，VDI服务出现拒绝访问的情况，在学生机本地预先安装轻量级操作系统，这样在极端情况下，学生机本地操作系统可以进行简单应用、互联网应用类课程的教学。VDI+本地系统的方式，在实际应用中效果良好，在稳定运行和快速部署两个需求方面找到了平衡点。

2）在大型应用（如虚拟仿真，ERP应用等）较多的机房，采用VOI虚拟操作系统架构。兼顾系统部署灵活性的同时，通过建立客户端的镜像，将大型的应用计算放在各个客户端进行，保证教学过程中软件运行的效率。在此类实训室，配置1T硬盘+4G内存，另外配置千兆网卡。对ERP等系统分别采用不同的镜像，保证每个操作系统不过分庞大。同时建立一些轻量级的镜像，对于基于互联网平台的教学课程提供支撑。

3）在所有机房都保留着传统的还原卡模式，主要是用来应对各类临时性的培训、考试。还原卡模式比较容易实现各终端过程数据存储，可以临时性的保留考试数据，临时性的安装考试软件同时对服务器无依赖性，能够 较好的保证考试过程的顺利。

综上所述，为应对多场景下对信息系统的要求，需要将不同类型的云桌面技术，传统还原卡技术进行综合性的应用，保证各类实训信息系统稳定、顺畅的运行。