浅谈高校信息化计算机机房建设与管理

陈志杰 汪权方 李中元

摘  要：高校计算机机房在教学过程中占有重要地位。为满足日益变化的教学和科研需求，机房信息化建设与管理已逐渐成为主流趋势。机房采用云桌面技术中的虚拟系统架构VOI模式，能够有效发挥机房计算机性能，实现机房计算机的信息化管理与应用，降低管理和运维成本。从而能够有效提高高校教学服务质量，更好地管理和维护机房，提高机房使用效率。

关键词：高校  信息化  专业计算机机房  建设  管理

中图分类号：G642            文献标识码：A            文章編号：1674-098X（2021）01（a）-0126-05

Abstract： Computer rooms in universities play an important role in the teaching process. In order to meet the ever-changing needs of teaching and scientific research， its information construction and management has gradually become the mainstream trend. The Virtual OS Infrastructure of cloud desktop technology is adopted in the computer room， which can effectively play the computer performance， realize the information management and application of the computer room， and reduce the management and operation and maintenance costs. Thus， it can effectively improve the quality of university teaching service， better management and maintenance of the computer room， and improve the use efficiency of the computer room.

Key Words： Information; Professional computer room; Construction; Management; University

现代互联网技术、信息化技术、计算机软硬件技术的快速发展和应用，给人们工作和生活带来了极大便利[1]。高校计算机机房在教学中发挥着重要作用，随着计算机技术、网络信息化技术快速发展，高校计算机机房的建设标准与管理手段也发生了巨大变化。采用新技术、新方法逐渐成为高校计算机机房信息化建设和管理的新趋势[2-3]。尤其是近些年兴起的云桌面技术，已广泛应用到计算机机房建设与管理中。云桌面技术对于维护在公共领域使用的计算机具有很大的应用价值，如学校的计算机机房，医院、图书馆和网吧等场所的计算机终端[4-5]。运用云桌面技术能够有效提高计算机机房运行和管理效率，降低运维成本，逐渐成为目前机房信息化建设的主流技术之一[6]。如何建设信息化计算机机房，并采用较少的人力管理和维护好机房设备，更好地服务于教学和科研，具有重要的探讨意义。本文以湖北大学资源环境学院专业计算机机房的建设和管理为例，从机房计算机软硬件建设以及机房的管理等方面全面进行探讨分析，针对信息化机房改造或者建设需求具有一定借鉴意义。

1  机房建设

1.1 计算机机房定位

在筹建机房前，首先需要对机房的用途目标进行精确定位，确定具体使用用途、服务对象、预期使用年限等。根据实际需求对机房规模大小、布局等进行总体设计，做到科学合理。

1.2 计算机管理模式

1.2.1 传统管理模式

机房传统管理模式中，通常采用硬件还原保护卡对计算机软硬件系统进行控制管理和更新。使用过程中任何对计算机系统的修改均无效，重启后硬盘保护卡让硬盘的部分或者全部分区恢复到开机前状态[7]。本院机房曾采用硬件还原保护卡管理方式，但由于计算机上安装了大量的专业软件，硬件还原保护卡在监视硬盘数据改变的同时会很大程度的降低电脑读写数据的速度，比如开机启动速度明显变慢，花费时间长。专业课程较多，所需使用的软件类型不少，更新较为频繁，经常读写磁盘，会降低硬盘使用寿命。硬件还原保护卡模式下的系统更新速度较慢，更新软件后需多次重启电脑完成更新，耗费时间较长，通常需要十几个小时。一旦出现问题将会对实验教学产生极大影响，甚至耽误正常教学，从而大大增加了管理人员的工作量。总而言之，传统管理模式逐渐难以满足不断发展的教学和管理需求。

1.2.2 云桌面技术

云桌面技术是使用云终端设备通过网络运行服务器端桌面的计算机解决方案，可随时随地将桌面交付到网络端的任何设备。利用云桌面技术可以来构建满足需求的灵活基础架构，不仅能够满足传统硬盘保护卡功能，还能够有效释放计算机性能并极大的提高机房管理效率，已成为目前计算机机房信息化建设的重要技术手段[8-9]。目前主流的云桌面技术主要有以下几种框架[10]。

远程桌面服务（RDS，Remote Desktop Service）是根据用户数量配置服务器，在已安装了操作系统的服务器上安装共享云桌面的管理软件，再批量创建用户，通过云桌面传输协议分发到各个客户端上，类似于Windows系统的远程桌面，在同一个操作系统下面创建多个账号，在客户端上通过远程桌面共享软件，使用账号远程登录服务器上的系统。每一个用户均能共享一套系统和软件，用户之间独立操作，互不影响。

虚拟云桌面架构（VDI，Virtual Desktop Infrastructure）所有桌面以虚拟机的方式运行在服务器硬件的虚拟化层上，桌面以图像传输的方式发送到客户端。运算和数据存放均集中在服务器端，安全性能很高;虚拟机启动访问服务器时，服务器会给每一台虚拟机分配适量的内存、CPU、网络和磁盘资源，并且加载所有访问虚拟机的客户操作系统[11-12]。VDI所有的计算都集中在服务器上，对服务器性能及稳定性、网络联通性和质量要求高。云终端只是起到显示的作用，是一种集中式计算的瘦客户模式，云终端可以是配置较低的一体机，或专用的接入盒加显示器来实现，也可以使用一些旧计算机充当云终端，甚至可以在平板电脑、手机上访问虚拟桌面，实现移动教学和移动办公。若需要虚拟桌面运行三维建模、三维渲染、视频播放、地理信息系统等对图形化功能要求比较高的应用，则要求VDI系统支持显卡虚拟化并安装高性能的GPU显卡。VDI方案对服务器资源、网络带宽要求比较高，不支持离线使用，一旦断网，终端将彻底不可使用，网络不畅，也会影响用户体验;VDI并不太适用于某些高负载的、兼容性要求高的场景。

智能桌面虚拟化（IDV，Intelligent Desktop Virtualization）采用分布式计算，集中和简化管理及部署、服务器成本较低。将虚拟云桌面放在客户端的本地电脑上运行，采用终端虚拟化技术，虚拟机存放在终端，系统镜像统一存放到服务器端，配置并下发到客户端机器硬盘上。每台客户端启动主系统之后，再启动虚拟机系统，然后由虚拟机系统承载整个桌面环境的运行。IDV还要利用镜像技术把各个客户端数据同步到服务器上。客户端本地可以运行软件和存储数据，服务器除了管理客户端，还起着数据集中的作用。IDV模式下，客户端通过虚拟机运行桌面，不再对网络过度依赖，无需大量的图像传输，因而能够支持客户端系统离线运行，断網亦可使用，但不支持移动访问桌面[10]。虽然IDV相对VDI有很大改善，但要求本地硬件必须一致，支持虚拟化技术等带外特性，并且具有运行软件所需要的本地硬件资源。IDV没有脱离虚拟机概念，性能和兼容性无法和传统的计算机终端相比。此外，IDV运维难度较大，虚拟机是分布式存放和运行的，一旦终端发生故障，要恢复桌面和数据会比较困难。

虚拟系统架构（VOI，Virtual OS Infrastructure）类似IDV，但其不采用虚拟化方式，而采用类似无盘工作站的方式通过网络启动客户端系统。VOI架构规避了虚拟化层的开销，服务器仅实现镜像、用户、策略等管理功能，不需要负责虚拟桌面的运行，因而对服务器性能配置及稳定性、网络的依赖不高，终端可单独使用;VOI不仅可以集中管理系统镜像和数据，还可以最大化的使用本地计算机资源[10]。VOI采用网络无盘启动，外设兼容性超好，可完全支持PC性能利旧，但不支持多终端接入，不支持笔记本电脑、平板、手机等多终端的移动应用。在硬件配置种类多、系统兼容性不好的情况下，则管理维护不方便。VOI架构系统镜像、驱动以及其他配置文件统一存放到服务器端，客户端机器启动后通过网络重定向从服务器端获取操作系统的启动数据，然后在运行的过程中再逐步获取所需的操作系统数据。终端上有桌面操作系统的镜像缓存，因此桌面可以离线运行，即使服务器死机或者网络断网，各个终端仍然可以继续使用。VOI与终端硬件环境耦合度高，服务器中操作系统的磁盘镜像种类取决于客户机硬件配置种类。同一种客户机配置上要运行多种操作系统的时候，也需配置制作多个操作系统镜像。VOI适用于客户端配置比较固定统一，无移动需求，对客户端运算能力要求较高，在局域网环境下使用，或者有较高图形处理需求，以及有PC机利旧需求的实验室场景，其对图形处理性能取决于终端显卡处理性能。

1.3 架构选择及计算机硬件配置

高校计算机实验室中，计算机是主体设备，主体设备的好坏关系到整个机房的建设和使用效果。因此，计算机硬件配置是机房建设中的主要内容之一。本学院机房存在就PC机升级和新PC机的重新布设，加上对本地计算机计算性能以及图形处理的需求，选择VOI模式作为基础架构。因此，对服务器的要求不高，选择一款性能稳定，能够满足VOI架构需求的服务器即可，根据服务器存放空间情况选择塔式或者刀片服务器，便于放置和管理。VOI模式能够有效发挥计算机本身性能，因而计算机配置越高越好。计算机的配置不仅要能够满足基本的教学需求，还应该考虑到今后若干年的技术发展和教学变化趋势需求。在经费条件允许下尽量选择较高配置的PC机，并且硬件要能够支持VOI架构。电脑核心配件性能要好，特别是CPU，主板和机箱应该具有较好的拓展性和较多的预留接口，为以后更新升级的留有余地，显卡、网卡、声卡等设备不可或缺，而其他配件如光驱，完全可采用USB接口的外接设备取代，可以舍弃。硬盘空间不需要太大，管理过程中可及时清理磁盘空间，满足教学需求，通常1T即可。对于计算机的品牌选择，应优先选择市场上主流品牌，并且售后服务好的计算机供应商，便于后期的管理与维护。

1.4 软件系统设计

计算机软件系统的选择根据实际需求确定，目前国内大多用户使用windows7、windows10系统，其中windows10逐渐成为主流。由于部分软件版本和用户使用习惯等原因，win7系统仍有大量用户需求。因此，计算机系统选择和建设过程中，以这两种系统为主。高校公共计算机机房通常安装一些通用软件，而专业计算机机房除了安装常用通用软件外，还往往需要安装大量专业软件，这些软件的安装往往较为复杂繁琐、且占用磁盘空间大。在云桌面框架下，将系统设计为“一机+多系统”的模式。根据不同课程及使用软件需求，对系统进行科学合理分类，保证每一门课程都能够在某一个系统下完成全部教学需求。以本学院机房为例，将系统设计为三个：第一个为最常用的基础版系统，安装使用频率最高的基础课程软件，能够满足大部分课程需求，并将其作为默认启动系统。第二个为制图版系统，主要安装各类制图软件。第三个系统为开发版系统，针对开发课程设计，主要安装程序设计软件、开发帮助软件、数据库软件以及专业开发包等，满足所有开发课程需求。每个系统均安装Office、解压缩、浏览器等基础办公软件，其中浏览器安装IE、Google等几种主流浏览器，以便应对一些网站的不兼容问题，有效保证系统的顺畅使用。每一个系统在设置过程中，应尽可能的关闭不影响计算机正常运行的启动项和服务，最大限度地减少系统资源占用，提高计算机性能。

设计多个系统虽然会多占用系统磁盘空间，但也具有明显优势，不仅可以有效减少系统资源占用，提高计算机运行效率。同时，多系统安全性更高，如万一某个系统在更新过程中出现问题，还有其他系统可以临时顶替使用，降低了教学事故风险。另外，每个系统可以选用不同的操作系统，针对不同的课程需求。对于软件资源的选取，应该充分了解到任课教师和学生的需求及使用习惯，选取界面友好、稳定性高、兼容性好的软件版本。对于一些相同功能的软件，优先选用性能稳定，计算效率高，占用磁盘空间少的版本，尽可能地减少计算机资源占用。

1.5 辅助设备配置

机房建设中，还需要配置相应的辅助设备，包括教师讲台、中控设备、音响系统、投影系统、网络系统，空调设备、学生机电脑桌椅等多种设备。教学用机房的使用率很高，因此机房辅助设备，应遵循设备性能稳定、耐用的基本原则进行配置。音响设备质量要好，音质清晰，抗干扰性能强，否则会大大影响教学效果。网络系统建设在校园网的基础上架设，至少采用千兆交换机，保证网络的高速畅通。学生机机位应配备具有锁扣主机功能电脑桌，以避免学生经常拔线而损坏设备，或者拔掉电源线、网线等不还原而影响后续教学。

2  机房管理与维护

2.1 使用管理

机房使用管理首先需要形成完善的管理制度和使用制度，管理制度在学校学院相关制度规定下，结合机房特点制定更为细致和完整的制度，保证机房的正常使用运行。机房放置使用记录本，记录使用情况。机房墙面显眼位置张贴机房使用管理制度，对初次使用机房的教师和学生分别进行使用操作培训，邀请任课教师和学生干部配合参与机房的使用和管理。

信息化专业计算机机房的建设目的是能够更好的服务于教学和学生的学习，因此，建立健全的机房开放使用管理制度也必不可少。在未安排课程的情况下，适当对学生进行开放学习，同时还可以适当对学生开启重启不还原模式，让学生能够自主安装学习教学内容之外的软件操作等，从而拓展学生学习内容，提高学生综合实践能力。云桌面技术大大提高了機房电脑信息化管理能力，管理人员运用云桌面技术使用机房任何终端设备通过访问服务器来对机房所有电脑进行监控和管理，如对机房电脑开关机状态、机房计算机系统或者软件的更新与安装以及重启还原设置等进行全局管控。

2.2 安全与环境管理

机房及其周边环境对机房设备有较大影响，在管理过程中，管理人员需要维护机房周边的安全和环境卫生，防止机房计算机等硬件设施受到损坏。时常关注门窗、电路环境安全以及其他消防设施设备。在当前防疫大环境下，要经常通风的同时，采用吸尘器等清洁设施及时清除室内地面灰尘，从而保持清新空气。提前关注天气变化，对于雨雪、大风天气，及时关好门窗等，防止雨水进入室内危害设备设施。安装隔光条件好的窗帘，防止强烈阳光直射设备，导致设备的加速老化。同时还可以调节室内光线，避免强光反射影响电脑屏幕的观看。课后经常整理和检查机房电源线路和网络线路等设施，及时排除安全隐患和预防网络故障发生。有针对性地对机房产生不良影响的多种因素形成一整套的管理预防措施。

2.3 设备管理与维护维修

机房设备管理与维护是一种日常管理工作，首先要做好资产管理，要做到有账有物，账物一致，资产明确;其次，建立完整的计算机易损配件备用仓库和维护维修工具箱。鼠标、键盘等设备是机房中使用频率最高的配件，而且容易损坏，因此易损配件备用仓库首先要多备用这类设备，便于管理人员及时更换，减少对教学的影响。另外，显示器、主板、硬盘、网线水晶头等易损设备，也需要准备一定的备用设备资源。维护维修工具箱包括常用的计算机维修、检测工具，网络检测工具、网线钳;建立机房软件资源库，即将机房所有软件建立软件资源库，并且将其放置在制作好的启动U盘中，电脑及软件出问题了便于及时检测和维护更新;建立各种机房设备售后技术服务人员联络库，方便在出问题后能够及时获取到相关产品供应商的技术支持，最快地解决实际问题。

3  结语

高校专业计算机机房的建设和管理从设计之初到最后投入使用，是一个连续完整的过程，需全盘考虑，避免建设成果怕偏离既定目标，从而浪费一定的人力物力和财力。只有完善的设计和实施方案才能够顺利达到预期目标，能够更好的满足教学和科研需求，提高教学服务质量和效果，同时也能够有效地减轻管理人员的工作量以及运维成本。采用云桌面技术能够有效地提高专业计算机机房信息化管理和应用水平。计算机机房设备数量较多，其维护管理是一项细致而繁琐的工作。管理人员不仅需要投入较多的时间和精力，还应充分利用新技术新方法，不断创新，提高信息化建设管理以及应用水平。

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