趙 旭，劉 廣

（1.陜西師范大學(xué) 圖書館，陜西 西安 710062；2.陜西師范大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)信息中心，陜西 西安 710062）

引言

傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)維護(hù)工作，主要采用安裝硬件還原卡或者Ghost等技術(shù)手段，而高校圖書館所使用的計算機一般包括辦公室用機、館內(nèi)終端檢索機和電子閱覽室計算機等，由于計算機數(shù)量眾多、配置規(guī)格不一、位置比較分散等特點，如果采用傳統(tǒng)的系統(tǒng)維護(hù)手段，將會導(dǎo)致維護(hù)時間長，工作人員簡單重復(fù)勞動量很大、工作效率低，有時甚至?xí)?yán)重影響業(yè)務(wù)服務(wù)。因此，面對數(shù)量龐大、配置不一、且地理位置分散的計算機，如何做好維護(hù)工作，提高工作人員效率，為業(yè)務(wù)服務(wù)提供良好的保障，是大部分高校圖書館所面臨的一個難題。

本文首先介紹了傳統(tǒng)技術(shù)在解決圖書館大量計算機維護(hù)時所存在的缺點，然后通過分析這些缺點，引入新的技術(shù)，設(shè)計搭建了自動化部署平臺WDS（Windows Deployment System）[1]，從而解決傳統(tǒng)維護(hù)手段所存在的問題，并詳細(xì)分析了自動化部署平臺WDS的工作流程、關(guān)鍵技術(shù)、構(gòu)建方式，以及設(shè)計的重點和難點，最后進(jìn)行實際部署驗證。

一、傳統(tǒng)技術(shù)在圖書館計算機系統(tǒng)維護(hù)應(yīng)用中的缺點

目前，圖書館計算機維護(hù)常用的傳統(tǒng)技術(shù)有：Ghost方式和硬盤還原卡（保護(hù)卡）方式。雖然這兩種技術(shù)在計算機的維護(hù)中存在優(yōu)點，但在計算機數(shù)量龐大、配置不同、地理位置分散的環(huán)境中，這兩種傳統(tǒng)技術(shù)存在很多不足之處。下面對Ghost和硬盤還原卡相關(guān)技術(shù)的缺點做一個簡要的分析：

Ghost是由Symantec公司推出的硬盤克隆程序，通常用于操作系統(tǒng)的備份，在系統(tǒng)不能正常啟動時對系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)。[2]采用Ghost進(jìn)行計算機維護(hù)的缺點如下：（1）性能不穩(wěn)定。Ghost方式集成的驅(qū)動和軟件與不同的電腦存在兼容性問題，外接打印機、傳真機容易出問題，由于Ghost版本大多集成多數(shù)硬件的驅(qū)動程序，如果系統(tǒng)辨認(rèn)硬件出錯會使用不正確的驅(qū)動進(jìn)行安裝，造成藍(lán)屏的幾率增加；[3]（2）功能減弱。Ghost系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化后，相比于原盤操作系統(tǒng)功能大都有刪減；（3）耗時。Ghost安裝之后，所集成的軟件大都需要再升級，沒有集成在內(nèi)的軟件也需要重新安裝，使維護(hù)工作麻煩、費時；（4）光盤引導(dǎo)Ghost方式需要有備份好的系統(tǒng)鏡像文件和Ghost工具，并且對不支持U盤啟動的計算機，要求計算機配備光驅(qū)；（5）網(wǎng)絡(luò)要求高。網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)Ghost方式要求服務(wù)器端和客戶端必須在同一網(wǎng)段，并且需要為每一個網(wǎng)段的計算機準(zhǔn)備一臺Ghost服務(wù)器；（6）客戶端計算機不能對操作系統(tǒng)進(jìn)行選擇。在采用鏡像在本地盤的Ghost工具或者網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)Ghost方式進(jìn)行系統(tǒng)安裝時，工作用機每次都是從同一個Ghost版本安裝，因此每次也只能安裝同樣的系統(tǒng)。在采用Ghost工具光盤進(jìn)行系統(tǒng)安裝時，雖然可以選擇不同版本的操作系統(tǒng)，但是安裝時必須由維護(hù)人員提供光盤進(jìn)行安裝，不能做到隨時、隨意。

硬盤還原卡（保護(hù)卡）使用安全硬盤管理技術(shù)HDSafe，具備數(shù)據(jù)保護(hù)和還原功能，對于由誤刪除、誤格式化、感染病毒等造成的硬盤數(shù)據(jù)改變，在下一次開機時能夠?qū)⑾到y(tǒng)快速還原為正常狀態(tài)。[4]采用還原卡進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的優(yōu)點包括硬盤保護(hù)功能、BIOS數(shù)據(jù)保護(hù)、自帶硬盤對拷和網(wǎng)絡(luò)對拷功能、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)多重引導(dǎo)分區(qū)、軟件升級等。[5]采用還原卡進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的不足之處如下：（1）安全性存在隱患。當(dāng)隱藏扇區(qū)中保護(hù)卡保存的數(shù)據(jù)受到損壞時或硬盤本身受到了物理損壞時，硬盤其它被保護(hù)的資料就很容易出現(xiàn)問題，如發(fā)生硬盤死鎖、無法讀取數(shù)據(jù)等現(xiàn)象；由于大部分還原卡的原理都是修改中斷向量表來接管INT13中斷，所以很容易采用通過找到INT13h的原始BIOS中斷向量值，填入中斷向量表的方法，恢復(fù)INT13的BIOS中斷向量，來達(dá)到屏蔽掉還原卡的效果；由于在互聯(lián)網(wǎng)上提供有某些品牌還原卡的破解工具，并且部分品牌的還原卡本身帶有通用密碼，部分廠商還提供了還原卡的密碼清除工具或還原卡安裝信息清除工具，使得無形中還原卡密碼的安全性大大降低。[6]（2）對硬件要求高。在采用還原卡進(jìn)行系統(tǒng)安裝時，對計算機的硬件有非常嚴(yán)格的限制，要求發(fā)送端計算機與接收端計算機的硬件配置必須完全相同[7]，方可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拷貝。例如，即使接收端計算機和發(fā)送端計算機的主板型號一樣，但二者出廠日期不同，都會造成接收端計算機在對拷結(jié)束后出現(xiàn)藍(lán)屏現(xiàn)象。[8]（3）對網(wǎng)絡(luò)要求高。采用還原卡技術(shù)部署系統(tǒng)時，要求發(fā)送端計算機和接收端計算機必須在同一網(wǎng)段，并且需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為每一個網(wǎng)段的計算機準(zhǔn)備一至多臺發(fā)送端計算機。（4）接收端計算機不能對操作系統(tǒng)進(jìn)行選擇。在采用還原卡方式進(jìn)行系統(tǒng)安裝時，由于還原卡采用從發(fā)送端計算機向多臺接收端計算機同時發(fā)送相同數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)對拷形式，所有工作用機只能同時安裝同樣的系統(tǒng)，而不能隨意進(jìn)行選擇。

二、自動化部署平臺WDS的原理和工作流程

自動化部署是指通過自動安裝和部署，將計算資源從原始狀態(tài)變?yōu)榭捎脿顟B(tài)。自動化部署通過調(diào)用腳本，實現(xiàn)不同廠商設(shè)備管理工具的自動配置、應(yīng)用軟件的部署和配置，確保這些調(diào)用過程可以以默認(rèn)的方式實現(xiàn)，免除了大量的人機交互，使得部署過程不再依賴人工操作，整個部署過程基于工作流來實現(xiàn)。[9]

自動化部署平臺WDS正是基于自動化部署的定義和要求進(jìn)行設(shè)計，通過一系列組件協(xié)同工作，從而完成計算機的自動化部署和配置。自動化部署平臺WDS整個系統(tǒng)由：WDS服務(wù)器、DHCP服務(wù)器、AD活動目錄、參考計算機、目標(biāo)計算機等組成。[10]

自動化部署平臺WDS服務(wù)器主要包含三個組件：服務(wù)器組件、客戶端組件和管理組件，三個組件主要功能如下：

（1）服務(wù)器組件：包括一個預(yù)引導(dǎo)執(zhí)行環(huán)境 （PXE）服務(wù)器和一個普通文件傳輸協(xié)議（TFTP）服務(wù)器，用于網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)客戶端以加載和安裝操作系統(tǒng)。另外還包括一個共享文件夾和映像儲存庫，主要存放網(wǎng)絡(luò)啟動時需要使用的啟動映像、安裝映像及文件。

（2）客戶端組件：包括一個圖形用戶界面，它運行在Windows預(yù)安裝環(huán)境 (Windows PE)中，并與服務(wù)器組件通信以選擇和安裝操作系統(tǒng)映像。

（3）管理組件：為一組工具，可用于管理服務(wù)器、操作系統(tǒng)映像及客戶端計算機帳戶。

自動化部署平臺WDS其基本工作流程分為三個階段：

（1）引導(dǎo)階段：目標(biāo)計算機通過PXE啟動后向DHCP服務(wù)器請求一個IP地址，獲取IP后，向WDS服務(wù)器發(fā)起請求進(jìn)行通信。

（2）啟動階段：WDS服務(wù)器在接到目標(biāo)計算機的請求后，通過AD活動目錄查詢目標(biāo)計算機是否被允許響應(yīng)，一旦得到被允許的響應(yīng)，WDS服務(wù)器會反饋一個啟動鏡像列表給目標(biāo)計算機。

（3）部署階段：目標(biāo)計算機根據(jù)需求選擇合適的安裝鏡像進(jìn)行系統(tǒng)部署，這個過程并非簡單的硬盤克隆，不同部署環(huán)境可以產(chǎn)生不同的系統(tǒng)配置。

自動化部署平臺WDS各組件以及工作流程如圖1[10]所示。

圖1 自動化部署平臺WDS各組件以及工作流程

三、自動化部署平臺WDS的設(shè)計與實現(xiàn)

1.自動化部署平臺WDS的關(guān)鍵技術(shù)

（1）WINPE。自動化部署平臺WDS使用了WINPE技術(shù)，即Windows預(yù)安裝環(huán)境。它包括Windows安裝程序、從網(wǎng)絡(luò)共享安裝操作系統(tǒng)、自動化基本過程，以及執(zhí)行硬件驗證等。

（2）WDS部署服務(wù)，它是一種為計算機部署操作系統(tǒng)的工具。集合了IMAGING、IBS、WINPE等部署技術(shù)，同時包含PXE服務(wù)器和TFTP服務(wù)器，用于PXE引導(dǎo)和下載WINPE。

2.構(gòu)建過程

（1）環(huán)境要求

自動化部署平臺WDS整個系統(tǒng)由：WDS服務(wù)器、DHCP服務(wù)器、AD活動目錄、參考計算機、目標(biāo)計算機等組成，為了滿足自動化部署平臺WDS的工作，整個環(huán)境需要具備以下條件：

1）AD活動目錄：因為WDS部署服務(wù)器必須是AD活動目錄的成員域控制器，所以需要在安裝WDS服務(wù)器前配置好AD活動目錄。

2）DHCP和DNS服務(wù)器：WDS部署服務(wù)使用的預(yù)啟動執(zhí)行環(huán)境（PXE）依靠 DHCP進(jìn)行IP尋址，所以，網(wǎng)絡(luò)上必須擁有DHCP服務(wù)器。同時網(wǎng)絡(luò)上還需要擁有有效的DNS，以便解析域名。

3）NTFS卷：運行WDS部署服務(wù)的服務(wù)器需要具有NTFS文件系統(tǒng)，用于存儲系統(tǒng)鏡像文件。

4）目標(biāo)計算機內(nèi)存：由于基于WINPE引導(dǎo)，會把WINPE所有文件加載到內(nèi)存，因此建議內(nèi)存大于WINPE鏡像大小，不低于256MB。

5）為了提高部署效率，網(wǎng)絡(luò)帶寬建議100Mbps。

（2）服務(wù)器搭建

自動化部署平臺WDS構(gòu)建非常簡單便捷，只要完成上述環(huán)境要求后，僅需在WDS服務(wù)器上安裝相應(yīng)的WDS組件即可完成。

3.設(shè)計的重點

搭建好自動化部署平臺WDS后，需要事先做好關(guān)鍵的決策，以便為用戶提供一種簡單靈活的部署方式。

（1）選擇和制作鏡像非常重要，需要事先根據(jù)用戶需求或所提供服務(wù)的需求制作好相應(yīng)的鏡像，因此需要提前進(jìn)行信息收集和規(guī)劃，避免系統(tǒng)部署好后，再在新部署的計算機上安裝需要使用而未包含的軟件，從而加大部署維護(hù)時間，降低工作效率。

（2）重視部署的安全性，WDS服務(wù)可對所響應(yīng)的目標(biāo)計算機進(jìn)行選擇，僅響應(yīng)已知的目標(biāo)計算機，因此需要提前規(guī)劃好館內(nèi)所擁有的計算機，并根據(jù)需求進(jìn)行分組，拒絕向非館內(nèi)計算機進(jìn)行響應(yīng)，以保證所部署計算機的安全性。

四、自動化部署平臺WDS應(yīng)用于圖書館工作環(huán)境時所呈現(xiàn)的優(yōu)點

筆者所在圖書館有新校區(qū)和老校區(qū)兩個館，這次實驗的平臺雖然在新校區(qū)搭建，但新、老校區(qū)兩個館的工作人員均可同時使用。經(jīng)過測試，相對于采用還原卡（保護(hù)卡）或采用Ghost方式進(jìn)行系統(tǒng)安裝維護(hù)的方法而言，在圖書館采用自動化部署平臺WDS對計算機進(jìn)行自動化部署和維護(hù)具有以下明顯優(yōu)勢。

1.部署實現(xiàn)自動化

自動化部署平臺WDS完全實現(xiàn)部署自動化，在服務(wù)器端可以根據(jù)工作需要提前配置好能滿足工作需求的多個操作系統(tǒng)映像，圖書館工作人員只需根據(jù)工作需要和個人喜好，通過簡單的圖形界面選擇相應(yīng)的操作系統(tǒng)映像，而不再需要下載任何應(yīng)用軟件進(jìn)行單獨安裝，使用簡單方便。相比于Ghost工具，工作人員不需要記憶太多執(zhí)行過程，步驟簡單，工作人員可自行操作完成，省時、省力，從而大大減輕了維護(hù)人員的工作量，極大的提高了維護(hù)人員的工作效率。

2.采用多播傳送技術(shù)提高傳輸效率、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的通訊模式包括 “單播”、“多播”（組播）和“廣播”。“單播”為主機之間“一對一”的通訊模式，是指網(wǎng)絡(luò)信息的接收和傳遞只在兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間進(jìn)行?！皬V播”為主機之間“一對所有”的通訊模式，網(wǎng)絡(luò)中的所有主機都可以接收到所有信息 （不管是否需要）?！岸嗖ァ保ńM播）為主機之間“一對一組”的通訊模式，是指加入了同一個組的主機可以接受到此組內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，采用多播方式，既可以實現(xiàn)一次傳送所有目標(biāo)節(jié)點的數(shù)據(jù)，也可以達(dá)到只對特定對象傳送數(shù)據(jù)的目的?！岸嗖ァ保ńM播）通訊模式同時具備單播和廣播的優(yōu)點，不僅可以節(jié)省服務(wù)器的負(fù)載、提供非常豐富的服務(wù)，而且允許在Internet寬帶網(wǎng)上傳輸。[11]

在自動化部署平臺WDS自動部署時，由于可以采用多播傳送方式，充分的利用多播技術(shù)的優(yōu)勢，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，因此可以方便的實現(xiàn)圖書館中所有工作用機的快速統(tǒng)一部署。

3.對計算機硬件要求限制低

相對于采用還原卡（保護(hù)卡）技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)安裝的方式，采用自動化部署平臺WDS進(jìn)行自動化部署時，用戶機端的硬件設(shè)備規(guī)格、配置可以不一致，在應(yīng)用于實施統(tǒng)一部署時，不再因為館內(nèi)多臺計算機配置不同而需要對其進(jìn)行分批次安裝。因此，自動化部署平臺WDS應(yīng)用于圖書館工作用機硬件配置不一的環(huán)境非常合適。

4.部署服務(wù)器與用戶機無須在同一網(wǎng)段即可實現(xiàn)遠(yuǎn)程部署

自動化部署平臺WDS的一大特點就是可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程部署。相對于采用Ghost或還原卡（保護(hù)卡）技術(shù)部署系統(tǒng)時對網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)格限制，采用自動化部署平臺WDS部署時，服務(wù)器和客戶機不需要在同一個網(wǎng)段內(nèi)，只要服務(wù)器和客戶機都連接在網(wǎng)絡(luò)里并且相互可達(dá)即可，整個網(wǎng)絡(luò)僅需一臺服務(wù)器，而且服務(wù)器所在的位置對自動化部署平臺WDS的部署沒有任何影響。因此，在存在多個分校區(qū)或者多個網(wǎng)段的辦公環(huán)境下，采用自動化部署平臺WDS部署系統(tǒng)具有很大優(yōu)勢。

5.節(jié)省磁盤空間

在映像中一個文件只被存儲一次是自動化部署平臺WDS的WIM映像格式的特性之一。例如，在自動化部署平臺WDS中存儲有6個不同的操作系統(tǒng)鏡像，假如這些系統(tǒng)中存在一些重復(fù)的文件 （比如系統(tǒng)文件夾里面的一些Driver Cache之類的目錄），那么管理員可以只在映像中保存這些文件的一個備份，使得6個操作系統(tǒng)僅僅占了不到5G的磁盤空間，平均每個系統(tǒng)獨占的空間僅有300M左右，同時在用戶機上不需要保存任何映像文件，大大節(jié)省了存儲空間。而對于采用光盤引導(dǎo)的Ghost工具備份系統(tǒng)，則需要在每個用戶機上為每個鏡像提供3～4G的空間。這對于圖書館工作人員來說，可以大大節(jié)省本地機的磁盤空間。[12]

6.在不破壞原有磁盤文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上恢復(fù)系統(tǒng)

在對系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)時，相比較Ghost等工具基于磁盤的操作，自動化部署平臺WDS是基于文件恢復(fù)的。自動化部署平臺WDS所使用的WIM格式的映像可以在不破壞原有磁盤文件系統(tǒng)的情況下對系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)。在采用Ghost工具對本地機操作系統(tǒng)進(jìn)行重裝時，工作人員需要將C盤重要的數(shù)據(jù)文件復(fù)制到其他地方進(jìn)行備份，然后再實施系統(tǒng)恢復(fù)。否則，在執(zhí)行Ghost之后，C盤的所有數(shù)據(jù)都將被覆蓋。而采用自動化部署平臺WDS部署系統(tǒng)，則可以在不破壞原有C盤分區(qū)的情況下恢復(fù)系統(tǒng)，節(jié)省了操作時間，也使得工作人員不用擔(dān)心C盤重要數(shù)據(jù)的丟失。

7.方便隨時安裝或更換個人偏好的系統(tǒng)

相對于采用還原卡技術(shù)和Ghost系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)部署，在采用自動化部署平臺WDS自動部署時，由于自動化部署平臺WDS同時存儲有多個操作系統(tǒng)鏡像，工作人員可以隨時安裝或更換任意個人喜歡的系統(tǒng)，電子閱覽室也可以安裝多樣的操作系統(tǒng)供讀者選擇使用。

8.系統(tǒng)維護(hù)

自動化部署平臺WDS提供了一些工具可以對系統(tǒng)進(jìn)行離線維護(hù)。自動化部署平臺WDS可以方便的為現(xiàn)有操作系統(tǒng)映像添加驅(qū)動程序，如果現(xiàn)有計算機更換了硬件或者采購了新的計算機，不需要重新制作操作系統(tǒng)映像，僅需通過自動化部署平臺WDS提供的管理工具把新硬件的驅(qū)動程序添加到以前的映像中即可。

五、結(jié)語

圖書館工作用機的正常運轉(zhuǎn)是保證圖書館數(shù)字化的硬件基礎(chǔ)，如何做好數(shù)量龐大、配置不一、地理位置分散這一環(huán)境下的計算機安裝維護(hù)工作，是對圖書館計算機維護(hù)人員的一大挑戰(zhàn)。本文所采用的自動化部署平臺WDS，可以克服傳統(tǒng)Ghost版系統(tǒng)和硬件還原卡 （保護(hù)卡）部署系統(tǒng)時存在的諸多缺點，真正做到了系統(tǒng)的自動化部署，從而顯著的提高了圖書館維護(hù)工作人員的工作效率。

[1]Wikipedia,Windows Deployment Services[EB/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Windows_Deployment_Services.

[2]Wikipedia,Ghost(software)[EB/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Ghost_(software),2011-4-7.

[3]ghost系統(tǒng)[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/2054534.htm,2011-4-7.

[4]用8139網(wǎng)卡改硬盤還原卡[EB/OL].http://www.biosrepair.com/pic/pic27.htm,2011-4-11.

[5]還原卡[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/905.htm,2011-4-8.

[6]硬盤保護(hù)卡:互動百科[EB/OL].http://www.hudong.com/wiki/%E7%A1%AC%E7%9B%98%E4%BF%9D%E6%8A%A4%E5%8D%A1.

[7]清華同方系統(tǒng)還原卡使用說明書[EB/OL].http://zhoujiwun.blog.163.com/blog/static/52286254200809103944266/,2011-4-9.

[8]藍(lán)光變量保護(hù)卡使用說明[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/a8f44925ccbff121dd368351.html,2011-4-9.

[9]雷萬云.云計算:企業(yè)信息化建設(shè)策略與實踐[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[10]Gorman T,Documentation for Windows Deployment Services in Windows Server 2008[EB/OL].http://www.microsoft.com/downloads/en/details.aspx?displaylang=en&FamilyID=3cb929bc-af77-48d2-9b51-48268cd235fe,2011-4-5.

[11]單播、多播(組播)和廣播的區(qū)別[EB/OL].http://blogold.chinaunix.net/u2/76263/showart_1412959.html,2011-4-16.

[12]WindowsServer2008的客戶端自動部署功能WDSP2[EB/OL].http://www.dnbcw.com/biancheng/win2003/qdrq263240.html,2011-4-5.