王 磊

(深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 人工智能學(xué)院，廣東 深圳 518055)

0 引言

高校計算機實訓(xùn)室承擔(dān)著基礎(chǔ)教學(xué)、專業(yè)實訓(xùn)等基本教學(xué)任務(wù)，隨著全國無紙化考試、職業(yè)技能競賽的全面推進，其還必須滿足各種對外培訓(xùn)、職業(yè)資格考試以及職業(yè)技能競賽的需求。傳統(tǒng)實訓(xùn)室的運行和管理模式已無法滿足需求，制約了學(xué)校對高素質(zhì)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作的有效實施[1]。

現(xiàn)階段傳統(tǒng)的實訓(xùn)室管理方式是采用硬件還原卡對計算機系統(tǒng)進行保護與管理。在這種管理模式下通常存在以下4個問題：

(1)難以滿足個性化的教學(xué)、培訓(xùn)、考試需求。硬盤資源有限，不可能為每一種應(yīng)用環(huán)境配置單獨的系統(tǒng)分區(qū)。

(2)對于多硬盤的環(huán)境，只能選擇其中的一個硬盤作為系統(tǒng)盤，而其他的硬盤只能作為數(shù)據(jù)盤。對整個的硬盤資源造成極大的浪費。

(3)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求高。在使用保護卡同傳功能時，如果有一臺主機的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常，將會導(dǎo)致整個同傳過程出現(xiàn)異常。

(4)硬件設(shè)備利用率低。同傳過程中，所有的計算機都不能使用。

云桌面也稱為桌面虛擬化，通過將云計算與虛擬化技術(shù)相結(jié)合，以服務(wù)器集群部署的方式為用戶提供虛擬桌面，因此云桌面不是運行在本地，而是運行在網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器上[2]。相對于傳統(tǒng)的管理模式，云桌面具有下列優(yōu)勢：

(1)所有軟件的安裝、維護與更新都在云服務(wù)器上，因此可以針對不同的應(yīng)用環(huán)境需求進行快速更新與部署。

(2)機房只需提供廋客戶終端，通過虛擬桌面的形式為用戶提供專用的教學(xué)、培訓(xùn)、競賽等環(huán)境。

(3)能夠提供集中化的數(shù)據(jù)存儲，實現(xiàn)高效的資源訪問與共享。

雖然云桌面技術(shù)在專業(yè)機房的新一輪信息化建設(shè)中得到了充分的應(yīng)用與支持[3]，但是其部署對網(wǎng)絡(luò)條件要求極高，需要搭建數(shù)據(jù)中心、配置虛擬化服務(wù)器集群、存儲陣列，后期還需要針對機房應(yīng)用場景進行大量的測試以及對機房管理人員進行培訓(xùn)，整個升級改造過程周期較長，并且需要投入巨大的人力與物力，另外云桌面對機房提供的終端硬件要求較低，廋客戶終端即可滿足要求，而現(xiàn)階段機房主流配置至少用到了Intel i5系列CPU、8 G內(nèi)存、1 TB以上的硬盤，因此大規(guī)模部署云桌面將會造成現(xiàn)有計算機資源的極大浪費。

（5）小淫婦兒，會喬張致的，這回就疼漢子？“看撒了爹身上酒”，叫的爹那甜。我是后娘養(yǎng)的，怎的不叫我一聲兒？（明·蘭陵笑笑生《金瓶梅詞話》第21回）

機房管理如何更好地從傳統(tǒng)模式過渡到云桌面模式，是現(xiàn)階段機房管理人員面臨的主要問題。海光DESK系統(tǒng)利用強大的硬盤虛擬化技術(shù)和P2P部署技術(shù)，能夠針對大規(guī)模計算機的系統(tǒng)進行自動部署，其采用分組和系統(tǒng)鏡像的管理策略， 實現(xiàn)一臺服務(wù)器對所有機房計算機的集中管理和統(tǒng)一維護，因此在機房管理的升級過程中可以將其作為一種備選的過渡方案。

1 海光DESK系統(tǒng)架構(gòu)

海光DESK系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，通過分組管理的模式，實現(xiàn)對機房的虛擬化管理，其網(wǎng)絡(luò)部署拓?fù)淙鐖D1所示。系統(tǒng)服務(wù)端部署在Windows server 2012 R2之上，并提供DHCP服務(wù)。機房中的主機通過“網(wǎng)絡(luò)啟動”，自動連接服務(wù)端下載配置文件，并安裝系統(tǒng)客戶端軟件。

圖1 海光DESK系統(tǒng)部署網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

海光DESK系統(tǒng)主要包含鏡像管理、磁盤管理、分組管理、用戶管理四大功能模塊，其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 海光DESK系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

(1)鏡像管理：與云桌面中的資源虛擬池類似。鏡像管理中存放客戶端使用的系統(tǒng)分區(qū)鏡像和數(shù)據(jù)分區(qū)鏡像，操作系統(tǒng)創(chuàng)建時需要引用這些鏡像。

鏡像的制作需要在客戶端機器上進行。在機房內(nèi)的任意一臺主機上安裝操作系統(tǒng)，更新完補丁及相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置后，安裝海光DESK系統(tǒng)的客戶端軟件，將配置好的操作系統(tǒng)上傳到服務(wù)器，生成相應(yīng)的鏡像。分區(qū)鏡像類型分為系統(tǒng)盤與數(shù)據(jù)盤兩種，其作用與云桌面中的“計算機模板”類似。例如在主機上有兩個分區(qū)，其中C分區(qū)安裝操作系統(tǒng)，D分區(qū)存儲常用工具，制作鏡像時，C分區(qū)為系統(tǒng)盤鏡像，D分區(qū)為數(shù)據(jù)盤鏡像?，F(xiàn)階段操作系統(tǒng)可支持Windows 7(32bit/64bit)以及Windows 10。

使用驅(qū)動集成技術(shù)可以將不同硬件設(shè)備的驅(qū)動注入系統(tǒng)鏡像中，從而實現(xiàn)普通臺式機、工作站、服務(wù)器共享同一個系統(tǒng)鏡像，因此在日常機房管理中，管理員不再需要為每種不同硬件配置的主機都備份操作系統(tǒng)分區(qū)，這樣能夠節(jié)省大量的存儲空間。

(2)磁盤管理：包含硬盤管理與系統(tǒng)快照管理兩大部分。磁盤相當(dāng)于一個虛擬的硬盤，管理員根據(jù)機房中主機的硬盤容量大小來設(shè)置磁盤。例如機房1中的主機硬盤容量為1 TB，則新建一個大小為1 TB的虛擬磁盤與之相對應(yīng)。海光DESK系統(tǒng)采用硬盤虛擬化技術(shù)，可以將單臺主機里的所有硬盤虛擬成一個“大”硬盤。例如主機中有一塊512 GB的固態(tài)硬盤與一塊1 TB的機械硬盤，則系統(tǒng)部署分區(qū)一共可用的磁盤容量為1.5 TB。與云桌面類似，通過虛擬硬盤的動態(tài)劃分特性，管理員可以根據(jù)不用的應(yīng)用需求，動態(tài)部署不同的系統(tǒng)鏡像，從而快速滿足不同的應(yīng)用場景需求。

創(chuàng)建系統(tǒng)快照的過程就是將系統(tǒng)分區(qū)鏡像與數(shù)據(jù)分區(qū)鏡像進行組合，生成一個可以被引用的完整操作系統(tǒng)。管理員可以根據(jù)課程、考試、培訓(xùn)等各種需求來組合系統(tǒng)分區(qū)與數(shù)據(jù)分區(qū)。創(chuàng)建系統(tǒng)快照使得同一個系統(tǒng)分區(qū)鏡像能夠被多個操作系統(tǒng)引用。

創(chuàng)建操作系統(tǒng)與傳統(tǒng)模式中對硬盤進行分區(qū)并安裝操作系統(tǒng)的過程類似，其中包括設(shè)置“操作系統(tǒng)名稱”“默認(rèn)操作系統(tǒng)”“默認(rèn)等待時間”“顯示操作系統(tǒng)”“啟動加載模式”“啟動部署模式”“分區(qū)還原方式”等?！胺謪^(qū)還原方式”與傳統(tǒng)模式中一樣包括“每次還原”“手工還原”等。

操作系統(tǒng)分發(fā)、部署與傳統(tǒng)模式中的網(wǎng)絡(luò)同傳功能類似，傳統(tǒng)模式下的網(wǎng)絡(luò)同傳功能采用TCP/IP或UDP/IP協(xié)議，雖然數(shù)據(jù)傳輸可靠，但是發(fā)送數(shù)據(jù)的主機存在單點故障問題。海光DESK系統(tǒng)采用P2P協(xié)議，在P2P網(wǎng)絡(luò)中沒有中心化的數(shù)據(jù)發(fā)送端，所以不會存在單點故障問題。網(wǎng)絡(luò)中的每臺主機既充當(dāng)客戶端又充當(dāng)發(fā)送端，因此當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中加入的主機節(jié)點越多，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸速率越高，系統(tǒng)的部署速度則越快。

(3)分組管理：通過分組的方式，對機房進行虛擬化。

每一個分組對應(yīng)一個機房，分組中保存機房中所有主機的MAC地址并編號。通過分組的網(wǎng)絡(luò)屬性可以統(tǒng)一設(shè)置該分組中所有主機的IP地址、網(wǎng)關(guān)與DNS。在傳統(tǒng)硬件還原卡模式中，當(dāng)機房網(wǎng)絡(luò)參數(shù)發(fā)生變化時，機房管理員必須在一臺主機上更新系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)并同傳到該機房中的所有主機上，而機房虛擬化技術(shù)只需要修改相應(yīng)分組的網(wǎng)絡(luò)屬性，就可實現(xiàn)對機房網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的集中配置與管理，這種方式更貼近于云桌面的管理方式。

(4)用戶管理：通過區(qū)分用戶角色及權(quán)限，可以實現(xiàn)多用戶同時對服務(wù)器及其所屬分組的管理。

管理員賬戶擁有系統(tǒng)所有的權(quán)限，包括修改服務(wù)器參數(shù)配置、修改數(shù)據(jù)庫路徑、開啟與停止服務(wù)、添加鏡像存儲目錄、新建與刪除系統(tǒng)用戶等?！疤砑隅R像存儲目錄”可以在不改變原數(shù)據(jù)庫路徑的情況下，采用擴展的方式存儲系統(tǒng)鏡像。通過為每一位機房管理人員建立系統(tǒng)用戶賬號，并將其與被管理的機房分組相對應(yīng)，實現(xiàn)機房管理人員只能管理自己的機房，避免誤操作而影響到其他的機房。

2 海光DESK系統(tǒng)的優(yōu)勢

(1)在傳統(tǒng)硬件還原卡模式下，使用系統(tǒng)同傳功能時，機房內(nèi)其他所有主機都不可用。而海光DESK系統(tǒng)使得主機通過網(wǎng)絡(luò)啟動，連接服務(wù)器并下載配置信息，類似于無盤工作站。當(dāng)啟動完成后，系統(tǒng)會自動在后臺運行“系統(tǒng)同傳”功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的無感部署，極大提高實訓(xùn)室的利用率。

(2)系統(tǒng)對每一次上傳更新都生成相應(yīng)的操作系統(tǒng)快照，因此管理員可以根據(jù)需要在不同的操作系統(tǒng)快照中進行切換，避免重復(fù)工作，提高管理效率。

(3)操作系統(tǒng)被同步部署到本地硬盤上，因此在部署完成后，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障也不會影響主機的使用。在運行大型圖形軟件時，可充分利用主機本地的顯卡資源。

(4)當(dāng)操作系統(tǒng)發(fā)生更新并上傳后，機房內(nèi)所有主機開機后即可實現(xiàn)自動同步。

3 海光DESK系統(tǒng)的不足

海光DESK系統(tǒng)沒有針對服務(wù)器的管理模塊，建議添加服務(wù)器管理模塊，服務(wù)器之間采用主--從服務(wù)器集群架構(gòu)，實訓(xùn)室管理員可以根據(jù)維護需求，為不同樓層、不同專業(yè)、不同硬件設(shè)備的實訓(xùn)室分配從服務(wù)器，主從服務(wù)器之間提供統(tǒng)一的鏡像管理與維護，并自動實現(xiàn)鏡像與配置信息的備份。

4 結(jié)語

海光DESK系統(tǒng)具有“主機按需分組管理、操作系統(tǒng)分區(qū)按需搭配、系統(tǒng)智能部署、桌面自動更新、主機斷網(wǎng)離線使用”等特色，通過機房虛擬化和硬盤虛擬化技術(shù)，可以在不改變機房網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的前提下，充分利用機房現(xiàn)有主機資源，快速構(gòu)建一個高效、安全、統(tǒng)一的計算機教學(xué)實訓(xùn)管理平臺。對于機房管理人員而言，由于其實現(xiàn)原理、操作習(xí)慣更貼近于云桌面，因此也為將來機房全面實現(xiàn)云桌面，打下堅實的基礎(chǔ)。