获奖论文:二等奖

基于区域教育云的学校计算机实验室规划

点击次数: 354    发布时间: 2015-04-22 16:50:08

深圳市宝安区实验学校  季娜

 

【摘要】:

  计算机实验室管理是学校教学管理中的一个重要环节。在基于区域教育云的
技术基础上,详细阐述了计算机实验室作为云端管理系统的功能特点,,,,,及比传统模式下的管理方式,其在资源利用率、工作效率等方面都具有明显优势。
【关键词】:云端计算机实验室; 安全; 管理
  一、引言
  计算机实验室管理烦琐复杂,工作量大,涉及硬件管理、软件管理、上机管理等,是一项完整的系统工程,往往面临很多管理问题。

  目前计算机实验室管理存在主要问题有:
  1、实验室电脑数量多、统一部署软件环境非常困难;
  2、每台电脑上的软件环境必须能够支持各种不同的应用需要;
  3、每台电脑的使用者不固定,软件容易被破坏;
  4、大量软件安装在一套系统中,导致软件冲突;
  5、学生上课时找软件不方便,浪费了教学的时间;
  6、做系统时需要尽量收集所有需要用到的软件,否则后期再装非常麻烦;
  二、建设以云计算软件为核心技术的实验室管理系统
  对计算机实验室管理不仅要有较强的责任心,更需要采用先进的技术管理手段和管理理念,探索和建设以云计算软件为核心技术的新一代实验室管理系统是实验室管理的发展趋势。

  云计算软件[1]是一种基于应用虚拟化技术的 软件,它是应用软件和操作系统的中间载体,用户 安装的应用软件是在虚拟环境中运行,即使重新 安装操作系统,云计算软件的应用软件也不需要 重新安装,实验室的管理工作将变得简单、方便。云计算软件的出现,提供了一个应用软件管理的新模式。基于此理念设计了一个计算机实验室管理系统。
  下面我从四个方面进行论述。
  (一) 构建终端地址池,实现集中统一管理
  当前学校计算机终端数量多,计算机实验室也很多,型号也比较复杂,校园网的建成为实验室的集中统一管理提供了一个很好的网络管理平台。由于计算机终端网卡MAC地址的唯一性,将终端MAC地址全部收集并存放到服务器,由此对终端进行集中统一管理。
除自动收集终端网卡MAC地址,并为其分配相应的IP地址、计算机名称外,还可根据终端所属计算机实验室物理分布情况和用途划分为多个分组。将实验室传统的分散管理模式变为基于校园网的计算机实验室门户管理平台。
  (二)建立系统软件云,提高机房响应能力
  随着课程改革的深入和教学手段的更新, 计算机公共实验室的使用率不断提高,同时教学计划的不断变动,需要经常搭建各种各样的教学环境以满足教学需要。计算机实验室使用负荷趋于饱和,使得实验室的管理维护时间不断被压缩和占用,这给实验室管理带来了极大的挑战。唯有采用先进的技术手段来建立起强大的系统及软件服务云,并将对系统及软件云的管理和维护从实验室本身迁移出来,才能从根本上提升管理和应用水平。
  系统及软件服务云应包括操作系统、应用软件及数据存储分区等,可以定义为云中基础资源。将各实验室所需要的系统及软件环境上传到服务器以镜像方式存储在服务器中,作为可向终端提供的基础服务资源。管理者可随时添加镜像或者对镜像更新、删除等,来不断壮大和优化系统及软件云,以灵活应对和满足教学实验要求。作为计算机实验室,系统及软件服务云中的资源属于公共基础资源,这个云中的资源仅对实验室管理者直接开放,由实验室管理者根据教学试验和上机需要决定是否提供给终端,并进行管理和维护。
  (三)建立硬盘模板库,提高机房管控能力
  将计算机软件系统抽象为磁盘、镜像、策略三个层面,通过对这三个层面的组合和设置来搭建硬盘模板(也可称之为磁盘镜像),并以此模板来向终端使用者提供服务,并制定哪些终端才可以访问、使用和下载。并对终端的使用进行有效的管控。最大化提升终端设备利用率和可管理性。
  1、模板集中化管理: 云桌面系统采用虚拟技术,在服务器上为各终端或各组创建对应的虚拟磁盘作为终端硬盘模板,由服务器对所有的模板进行集中管理。日常仅需远程对模板进行管理维护即可。2、模板积木式搭建: 系统采用镜像和磁盘关联管理,积木式搭建的模式,对实验室管理以及提供良好的终端系统软件环境带来了极大的方便。根据教学实际需要从镜像库中任意添加一个或多个系统镜像到磁盘中。即使中途根据需要搭建临时教学环境或者考试系统时,可任意添加,且不影响其他的系统,更无须重新安装系统和重新规划硬盘。3、模板策略化管理:对磁盘或其中的系统镜像根据管理和使用的需要,可设定相应的使用管理策略:如磁盘中的系统显示/隐藏策略、系统保护还原策略、USB及串并口禁用等。强化对终端的管控。
  (四)构建云部署服务平台,实现智能化管理
  客户端通过网络启动便可自动选择对应的硬盘模板(磁盘镜像)进入系统并使用。磁盘镜像通过网络而不是本地硬盘装载,单个磁盘镜像在网络中可被多个客户端共享访问,这不是传统意义上的虚拟化——不存在虚拟化平台,客户端首次在裸机上全速运行,系统采用边使用边部署的方式会自动将该模板交付到本地硬盘。
  1、按需部署:即终端需要什么就交付什么,并将交付的数据缓存到本地硬盘。缺点是所有的启动和应用都必须依赖网络和服务器,这样的话势必会导致终端启动和使用效率低下,甚至终端无法运行的情况发生,而计算机实验教学经常是多人同时启动电脑、同时使用大型软件、承担着各种无纸化考试等特点。这对计算机实验室而言,存在很大的安全隐患,一旦出现意外,则酿成了严重的教学事故,这是实验室管理者是不允许发生和不能承受的。2、完全部署:系统提供完全部署这种方式:即保证终端在正常使用中,遵循按需优先交付的原则下,后台主动将模版中的所有数据完全交付到本地,且对系统提供本地保护还原功能。这种交付方式很好的保障了大批量终端同时使用时的启动和运行效率,以及杜绝了网络故障引起的终端无法启动和使用的安全隐患。上述按需交付和完全交付两种方式,都无需实验室停机停课进行部署维护,且可根教学的实际需要自由选择和任意切换。即使选择了完全部署,也无需必须一次性部署完毕。只要客户端开机都将自动增量部署。不仅提高了机房的使用效率,也提高了机房管理维护工作的灵活性和机动性,将计算机实验室管理工作降到了最低点。3、先进的P2P网络传输技术:系统采用先进的P2P网络传输技术,客户端不仅能从服务器上下载所需数据,还能从网络中的其它客户机上获取所需的数据。在技术上采用集中式处理与分布式处理相结合的方式,充分利用了网络带宽和客户机的资源,部署的速度快,稳定性好,不因个别机器故障影响整体的部署。同时针对终端数量巨大,且可能同时需要部署的情况, 允许管理者自行决定增加代理服务器集群的模式以实现负载均衡。
   三、建设云桌面在实验室中的应用
  云桌面系统是一套通过云存储和虚拟化技术为终端电脑提供统一桌面应用环境的灵活解决方案。
IT管理人员通过云桌面系统为所有的终端用户统一定制桌面环境,保存在服务端。客户端即可展现出一个虚拟的系统桌面,该虚拟桌面的应用环境即为IT管理人员定制的统一环境。IT管理人员可以根据不同的需要定制多个针对不同应用的云桌面,并通过分配云桌面来决定终端用户可以看到和选择的云桌面,使终端用户专注于自己的应用。
  1.批量安装软件等同于一台电脑安装软件,无需网络克隆
  云桌面进行软件统一部署变得极为简单,IT管理员只需要在管理端连接到服务器上的云桌面,即可像给本机安装软件一样给云桌面安装软件,二者没有任何区别,安装完成后,学生机立即可以使用新安装的软件,不需要进行网络克隆,也不需要上传或下载镜像,真正实现即装即用。
  2.针对不同专业、不同班级和不同的上机目的,轻松建立针对性的软件环境
  当前,计算机实验室基本上都承担着各种不同学科、不同班级的上机实验任务,有的还承担着考试、业余上机等用途,为此往往把许多软件安装在一起,使系统非常的臃肿,影响系统稳定性和运行速度。
  云桌面,可以针对不同的专业、不同的班级或不同的上机目的建立专用的云桌面,学生可以根据自己的需要选择相应的云桌面,从而使软件环境更加具有针对性。
  3.软件可随时随地进行安装更新,不影响学生机的使用
  目前,如果我们临时需要对机房的软件环境进行改变,那么通常需要暂时停止计算机实验室的运行,抽出时间来进行维护。 云桌面之后,IT管理员可以随时随地的安装、更新云桌面中的软件,即时该云桌面正在使用过当中,学生机只要重新启动云桌面,新安装的软件将即刻展现出来,并立即可以使用。
  4.安装的软件保存于服务器,云桌面关闭后自动恢复,不会被破坏
  传统的计算机实验室管理模式下,所有的软件都安装在学生机的硬盘上,感染病毒有可能使软件遭到破坏, 云桌面中安装的所有软件都保存在服务器上,学生机云桌面关闭后即状态自动恢复,因而安全稳定,不可能遭到破坏。
  5.管理员可随时通过分配瞬间下发和收回某个云桌面,让学生集中精力学习
  通常当我们安装了软件以后,该软件将永久的保存在学生机上,即便该软件在当下的实验中并不需要,这会导致学生在一大堆软件中难以找到自己需要的软件,或被其它感兴趣的软件所吸引,而忘记了当下的学习任务,从而浪费了时间。而噢易云桌面能够根据需要为客户端分配云桌面,让学生机只能连接到一个针对性的云桌面,无法连接到当下不需要的软件环境,从而避免干扰,集中精力在当下的学习当中,提高学习的效果。
  6.可同时安装和运行相同软件的不同版本,适应不同教师的授课习惯
  有时候不同的教师和课程,需要同一款软件的不同版本,这是一个非常头疼的问题,往往只能迁就一下,对教学效果造成了一些影响。 云桌面就可以将软件安装在不同的云桌面当中,完美的解决了这个问题,保证软件环境与教材保持一致,保证教学的效果。
  7.网络异常断开,可离线使用云桌面里所有应用
  桌面和应用缓存在本地执行,即使网络异常断开,学生也能继续在云桌面里完成作业,离线使用云桌面里所有应用,保证教学环境的持续稳定。
  四、云计算管理模式为计算机实验室带来的价值
  1、软件即装即用,节省大量的时间和人力,不再需要停课
  2、更具针对性的实验环境,提高教学效果
  3、软件保存在服务器,安全稳定
  4、指定使用的软件环境,集中学生注意力
       
  参考文献:
  [1]王鹏,黄华峰,曹珂.云计算——中国未来的 IT 战略[M].人民邮电出版社,2010.