基于智能云桌面架构的语言实验室部署1

谢贤春

(广东石油化工学院 外国语学院，广东 茂名525000)

第二次世界大战期间，美国军队建立了陆军专门训练计划(ASTP)，为军官提供包括外语等战略技能教育，并通过口头训练来教授语言。随着ASTP扩展到美国各地的高等教育机构，军队开发了几十种语言的音频光盘[1，2]。20世纪80年代，我国高校在教学中引进语音实验室[3]。国内语音室的发展主要经历了早先的模拟语音室、离线语言实验室、网络数字语言实验室到目前较为热门的云桌面语言实验室这几个阶段。而欧美中等发达国家正在加大研究并逐渐使用下一代的移动式语言实验室[4]BYOD(Bring Your Own Device)[5]以及基于AI的语言实验室。

1 语言实验室分类

(1)模拟语言室。20世纪80年代，建立的模拟语言实验室主要由教室控制台、模拟学生终端和学生耳机组成。模拟语言室主要对学生的口语和听力方面进行训练，也称为视听教室。其优势在于设备稳定，音质好。但可移植性太差，教学功能简单，无法进行教学功能和资源的扩张，现在基本上已被淘汰。

(2)网络数字语言实验室。21世纪初，随着科学技术的发展，网络数字语言实验室迅速进入了中国外语教学的领域。数字语音室主要以标准TCP/IP网络协议为依托，将经过A/D转换后的文字、图像、音频、视频信号，从教师控制端传送到学生终端，满足多样化教学和学习的需求[6]。

(3)云桌面语言实验室机房架构。虚拟云桌面是分布式云计算技术的一种应用，是将所有客户机的用户数据、操作系统和应用程序转移到服务器端的数据中心，实现客户机桌面的集中监控、管理和存储，使程序操作和程序运行完全分离的一种虚拟技术[7]。目前实际应用的虚拟云桌面主要有虚拟桌面基础架构(VDI)、智能桌面虚拟化(IDV)和虚拟系统架构(VOI)。由于智能云桌面的语言实验室具备较强的技术性、可靠性、安全性和优良性价比，其建设、应用与前景被语言教育市场所看好。以下讨论基于VDI、IDV和VOI智能云桌面的语言实验室的部署及其实用性和各自优缺点。

2 VDI、IDV和VOI桌面的语言实验室的架构

目前，成熟的虚拟云桌面技术主要有VDI、IDV和VOI，在语言实验室机房建设中，根据自身的需求采用不同的云桌面架构。

2.1 关于VDI

VDI让大规模的虚拟桌面得以高度集中化的管理，让每个人的电脑运行在自己看不到的地方，使得VDI在市场上广泛传播，但该构架要求所有桌面虚拟机集中在服务端运行，受到硬件工艺和网络传输的限制，造成性能差、成本较高、兼容性较差等诸多问题，其拓扑结构见图1。

图1 VDI拓扑结构

由于架构的缺陷，VDI存在诸多问题：(1)数据储存单一问题。操作系统的更新、用户产生的数据都可直接存储在远程服务器上。(2)实现跨区域、跨广域网进行部署困难。(3)开机缓慢和网络安全问题。当全部机器同时启动时，瞬间占用服务器的资源，导致终端启动速度慢。VDI架构由服务器提供集中运行资源，服务器的运行状态直接影响着虚拟桌面终端的运行，这存在着致命的风险。当一个终端感染了病毒后，势必会冲击整个服务器群。(4)机考实现不直接， VDI瘦云(瘦终端)几乎无CPU、内存和硬盘的硬件配置问题，难以实现例如大学英语机考、服务于社会的全国财务考试和全国司法考试等对终端硬件有要求的机考[8]。

图2 IDV拓扑结构

2.2 关于IDV

针对VDI的先天缺陷，Intel提出了IDV概念——智能桌面虚拟化，采用集中存储、分布运算的构架。将虚拟桌面的运行于终端的本地电脑，系统镜像统一存放到服务器端，配置并下发到终端机器硬盘上。终端通过虚拟机运行桌面，不再对网络过度依赖，不需要大量的图像传输，支持系统离线运行，同样可以统一管理终端桌面系统。IDV拓扑结构见图2。

图3 VOI拓扑结构

2.3 关于VOI

VOI的核心是PXE无盘+缓存技术，在架构上类似IDV，其拓扑结构见图3。VOI架构的主要优势有：(1)无虚拟化层的成本；(2)桌面性能完全保持传统PC的体验，不存在兼容性问题。基于类似IDV的架构模式，可完全支持PC性能。虽然VOI在IDV等传统云桌面架构基础上进行了改进，让桌面完全运行在本地物理机，支持离线运行，支持桌面系

统集中安全管理，但存在以下缺点：(1)没有虚拟化层，不利于集中部署和管控；(2)存储空间低，仅与服务器端共享存储；(3)硬件配置种类多、系统兼容性较差，管理维护自然也不方便(基本上一种配置一个镜像)；(4)相对来说依赖网络(终端需要从PXE网卡启动)；(5)VOI不支持多终端接入(主要支持PC)。综上，可以得出结论VOI不是云桌面或称为伪云桌面。

这三种架构各有优缺点，但基于VDI和IDV相结合的智能云桌面的语言实验室或许更加符合一线教学的需求。

3 基于VDI与IDV相结合的语言实验室

语言实验室教学功能软件分为两大类：云平台(服务器)管理软件和VDI与IDV相结合的虚拟化云桌面管理软件系统(简称“虚拟化桌面云系统软件”)。

(1)云平台(服务器)管理软件。在浏览器上登录web界面管理平台，有利于对用户、云终端、标准桌面镜像、还原点功能、镜像更新、系统镜像管理、监控主机的运行情况、管理客户机信息进行管理，对个性桌面进行备份、监测云平台关键组件、支撑创建多个网络策略、支持广域网环境部署。

(2)虚拟化桌面云系统软件。支持用户而非管理员对个性桌面进行备份、支持云终端首次部署免PXE启动，不需要借助DHCP服务器，也可采用静态固定IP、支持设置分级客户机组管理员、支持虚拟化桌面升级、支持云终端的网络和硬盘双启动方式、支持差异方式推送镜像、支持P2P方式推送镜像更新、支持针对客户机进行电源管理、支持学生手动进入课程或者教师指定进入固定教学课程。

通过云系统软件支持，可下发多个版本语言实验室教学课程操作系统，满足不同语言教学课程使用的需求。由于篇幅所限，语言实验室软件部分，暂不展开。

4 结语

语言实验室作为语言(特别是外语)的重要教学手段，其作用毋庸置疑，其应用涵盖高等教育、基础教育、培训机构等许多语言教育领域。选择部署建设文中提到的何种类型的语言实验室，需要根据用户的具体需求而决定。现有的技术手段下基于VDI与IDV相结合的智能云桌面架构的语言实验室部署是一种高效、经济、节能的优选。