摘要：傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式信息化程度低，存在設(shè)備使用狀態(tài)無法監(jiān)控、設(shè)備需要本地運(yùn)維、設(shè)備維護(hù)工作量大、無法遠(yuǎn)程控制設(shè)備、無法實(shí)現(xiàn)上機(jī)身份認(rèn)證、無法監(jiān)測(cè)軟件運(yùn)行情況、無法監(jiān)控學(xué)生上課行為等問題。針對(duì)以上問題，文章首先闡述了云桌面技術(shù)的概念和原理，其次結(jié)合本校實(shí)驗(yàn)室管理的實(shí)際，分析了云桌面技術(shù)在提高高校實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備信息化管理水平中的應(yīng)用實(shí)效。

關(guān)鍵詞：云桌面技術(shù);實(shí)驗(yàn)室管理;信息化

中圖分類號(hào)：TP308? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2021）07-0114-05

Practice of Laboratory Informatization Management Based on Cloud Desktop

WANG Lei

（Guizhou University of Commerce，Guiyang? 550014，China）

Abstract：The traditional laboratory management mode has a low degree of informatization，and there are some problems，such as the use status of equipments cannot be monitored，the equipments need local operation and maintenance，the workload of equipment maintenance is large，the equipments cannot be remotely controlled，the computer identity authentication cannot be realized，the operation of software cannot be monitored，and the behavior of students in class cannot be monitored. In view of the above problems，this paper first expounds the concept and principle of cloud desktop technology. Secondly，combined with the reality of laboratory management in our university，this paper analyzes the application effectiveness of cloud desktop technology in improving the informatization management level of laboratory and equipments in colleges.

Keywords：cloud desktop technology;laboratory management;informatization

收稿日期：2021-03-11

基金項(xiàng)目：貴州省教育廳青年科技人才成長(zhǎng)項(xiàng)目（黔教合KY字〔2018〕271號(hào)）;教育部第二批國(guó)家級(jí)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目（E-DXKJC2 0200524）

0? 引? 言

在應(yīng)用型本科高校中，為加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)，通常各專業(yè)實(shí)踐課程占比較大，故實(shí)驗(yàn)室利用率較高，這對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理和維護(hù)水平提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式信息化程度低，造成了實(shí)驗(yàn)設(shè)備維護(hù)量大、維護(hù)不及時(shí)等問題，一定程度上影響了教學(xué)的正常運(yùn)行，不利于教學(xué)質(zhì)量的提高。因此急需提高實(shí)驗(yàn)室管理及維護(hù)的信息化水平[1-6]。本文結(jié)合本校實(shí)驗(yàn)室管理的實(shí)際，分析了云桌面技術(shù)在提高實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備信息化管理水平中的應(yīng)用實(shí)效。

1? 云桌面技術(shù)原理

云桌面是一種基于分布式云計(jì)算存儲(chǔ)技術(shù)和虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，依托高度加密算法，通過客戶端設(shè)備或者其他網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備實(shí)現(xiàn)跨越平臺(tái)發(fā)展，可以根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的不同，定制標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)模板。終端客戶端可以通過遠(yuǎn)程桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議、虛擬磁盤讀寫指令、虛擬地址映射等多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)模板的本地化呈現(xiàn)。云桌面可以有效地提高終端的操作系統(tǒng)部署與運(yùn)維效率[7，8]。

目前云桌面有虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)（VDI）、虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)（VOI）和智能桌面虛擬化（IDV）三種技術(shù)構(gòu)架[8]。

VDI（Virtual Desktop Infrastructure）具有高響應(yīng)能力和定制化特點(diǎn)，但需要流暢和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接，并且所有資源依賴服務(wù)器端，圖形密集型應(yīng)用不適用于該模式。VOI（Virtual OS Infrastructure）的特點(diǎn)是不全部依賴后端服務(wù)器資源，充分利用本地終端計(jì)算機(jī)的資源，對(duì)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的依賴性大大降低，即使網(wǎng)絡(luò)中斷或硬件故障時(shí)終端也可以繼續(xù)使用，服務(wù)器負(fù)責(zé)鏡像管理、鏡像上傳下載、終端管理，并下發(fā)操作系統(tǒng)鏡像給終端，計(jì)算任務(wù)完全由終端承擔(dān)。IDV（Intelligent Desktop Virtualization）中操作系統(tǒng)和軟件在后臺(tái)服務(wù)器的虛擬機(jī)上安裝，并將虛擬機(jī)文件統(tǒng)一下發(fā)到終端，并運(yùn)行于終端，服務(wù)器不承擔(dān)計(jì)算任務(wù)。本校采用的是基于VOI構(gòu)架的實(shí)驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)，其技術(shù)構(gòu)架如圖1所示。

2? 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理模式及問題

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備管理通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)的類型，采用保護(hù)卡的管理模式，如增霸卡、聯(lián)想保護(hù)系統(tǒng)、清華同方保護(hù)系統(tǒng)等，均采用本地分散管理的方式，存在如下問題。

2.1? 設(shè)備使用狀態(tài)無法監(jiān)控

傳統(tǒng)管理模式中，由于采用的是本地分散管理的方式，要檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，需維護(hù)人員到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)逐臺(tái)開機(jī)進(jìn)行檢查，無法對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，只有使用人員遇到故障時(shí)才能進(jìn)行故障反饋，導(dǎo)致維護(hù)及時(shí)性差，影響正常的教學(xué)運(yùn)行。

2.2? 設(shè)備維護(hù)工作量大

主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）需要到實(shí)驗(yàn)室本地進(jìn)行系統(tǒng)安裝、軟件安裝、開機(jī)等維護(hù)工作，增加維護(hù)人員負(fù)擔(dān);（2）維護(hù)過程中需逐臺(tái)開機(jī)、逐臺(tái)安裝操作系統(tǒng)、逐臺(tái)安裝驅(qū)動(dòng)、逐臺(tái)修改IP地址等，維護(hù)工作量大;（3）無法遠(yuǎn)程控制設(shè)備，上課前需要維護(hù)人員去現(xiàn)場(chǎng)開機(jī)，下課后需要維護(hù)人員去現(xiàn)場(chǎng)檢查關(guān)機(jī)狀態(tài)，逐臺(tái)關(guān)機(jī);（4）易發(fā)生IP地址被學(xué)生修改、發(fā)生錯(cuò)亂、沖突等，導(dǎo)致無法上網(wǎng)，需逐臺(tái)修改IP地址;（5）系統(tǒng)同傳不穩(wěn)定，同傳速度慢，導(dǎo)致維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)不及時(shí);（6）由于無法保存系統(tǒng)模板，導(dǎo)致操作系統(tǒng)和各類軟件重裝次數(shù)頻繁。

2.3? 無法實(shí)現(xiàn)上機(jī)身份認(rèn)證

在使用計(jì)算機(jī)過程中，學(xué)生開機(jī)即可使用，沒有對(duì)學(xué)生使用情況進(jìn)行身份認(rèn)證，存在以下問題：（1）無法完成學(xué)生上機(jī)時(shí)長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)室使用等情況記錄與統(tǒng)計(jì);（2）無法監(jiān)控學(xué)生計(jì)算機(jī)桌面，無法監(jiān)控學(xué)生上課行為，了解其學(xué)習(xí)情況;（3）無法跟蹤學(xué)生上網(wǎng)痕跡，存在網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4? 無法監(jiān)測(cè)軟件使用情況

對(duì)各類軟件的使用時(shí)長(zhǎng)和使用人員情況無法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致對(duì)軟件利用率，學(xué)生使用軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)等情況無法進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。同時(shí)如果學(xué)生訪問內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不一致，也無法進(jìn)行評(píng)定判斷，無法監(jiān)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

3? 云桌面平臺(tái)部署

本校既存在大量的舊實(shí)驗(yàn)室、舊計(jì)算機(jī)，也存在需要新建的實(shí)驗(yàn)室，新采購的云終端，部署過程中，要考慮平臺(tái)在基礎(chǔ)設(shè)施層、管理平臺(tái)層、桌面層、終端層、用戶層方面管理功能，如圖2所示。

3.1? 基礎(chǔ)設(shè)施層部署

基礎(chǔ)設(shè)施層硬件包括服務(wù)器集群、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、顯卡等硬件的部署，需根據(jù)實(shí)際的機(jī)房數(shù)量和計(jì)算機(jī)數(shù)量部署以上硬件設(shè)備，并充分考慮未來三年內(nèi)本校計(jì)算機(jī)增加量，保留一定冗余量。根據(jù)本校實(shí)際情況，按3 000點(diǎn)終端需求，配置的服務(wù)器參數(shù)為：Intel Xeon E3處理器，內(nèi)存容量64 GB，存儲(chǔ)容量為480 GB固態(tài)硬盤、16 TB機(jī)械硬盤。服務(wù)器資源使用情況可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖3所示。

另一方面，基礎(chǔ)設(shè)施層還包括云計(jì)算層，主要是教學(xué)桌面資源池的部署，包括各類系統(tǒng)的日常教學(xué)桌面、語言教學(xué)桌面、計(jì)算機(jī)等級(jí)考試桌面、期末機(jī)考桌面、學(xué)科競(jìng)賽桌面等的部署。

3.2? 平臺(tái)層部署

管理平臺(tái)部署的內(nèi)容包括資源集群管理，桌面管理、場(chǎng)景管理、模板管理、終端和教室管理、資源概覽統(tǒng)計(jì)、桌面監(jiān)控、課表計(jì)劃、權(quán)限管理、終端運(yùn)維、上機(jī)管理、軟件情況分析等。目前，本校管理平臺(tái)部署的內(nèi)容包括65個(gè)實(shí)驗(yàn)室，2 900臺(tái)終端，共含桌面數(shù)2 900余個(gè)，場(chǎng)景148個(gè)，模板64個(gè)，如圖4所示。

3.3? 桌面層部署

桌面部署主要包括教學(xué)桌面和個(gè)人桌面，目前此系統(tǒng)僅用于實(shí)驗(yàn)室的管理，根據(jù)實(shí)際情況，僅部署了教學(xué)桌面，包括日常教學(xué)桌面、語言教學(xué)桌面、計(jì)算機(jī)等級(jí)考試桌面、期末機(jī)考桌面、學(xué)科競(jìng)賽桌面等，如圖5所示。

3.4? 終端層和用戶層

從圖4中可以看出，在終端層，本校部署了2 900臺(tái)終端，其中含云終端500臺(tái)，胖終端2 400臺(tái);在用戶層，對(duì)65教室進(jìn)行了部署，其中64間為公共和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室（機(jī)房），1間為100臺(tái)多媒體教室希沃一體機(jī)組成的虛擬教室。

4? 云桌面管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)效

系統(tǒng)自部署完成，投入使用以來，運(yùn)行情況穩(wěn)定，提高了實(shí)驗(yàn)室管理的信息化水平和管理效能，主要應(yīng)用實(shí)效有以下幾點(diǎn)。

4.1? 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

通過管理平臺(tái)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)教室的使用情況，終端計(jì)算機(jī)的運(yùn)行情況，桌面的使用情況，軟件的使用情況;通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備故障問題，提前進(jìn)行維護(hù)處理，降低上課時(shí)段的設(shè)備故障率，保障正常的教學(xué)運(yùn)行。終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方式為：通過安裝底層軟件對(duì)硬件進(jìn)行虛擬化，設(shè)置IP地址后，在校園局域網(wǎng)環(huán)境中，服務(wù)器平臺(tái)即可識(shí)別終端桌面運(yùn)行情況;軟件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方式為：將終端所安裝的應(yīng)用軟件打開后產(chǎn)生的進(jìn)程名稱錄入管理臺(tái)，當(dāng)師生打開軟件后，管理臺(tái)即可通過獲取進(jìn)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件運(yùn)行情況的監(jiān)控。數(shù)據(jù)監(jiān)控情況如圖6所示。

4.2? 降低設(shè)備維護(hù)工作量

主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）采用集中、遠(yuǎn)程管理的方式，通過控制器可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程喚醒開機(jī)和關(guān)機(jī)，維護(hù)人員不用到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)即可完成開關(guān)機(jī)操作，提高了工作效率;（2）操作系統(tǒng)模板在服務(wù)器端統(tǒng)一安裝和保存，某個(gè)實(shí)驗(yàn)室需要安裝系統(tǒng)時(shí)，只需為該實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建所需桌面即可，減少了操作系統(tǒng)安裝的次數(shù)，降低維護(hù)人員工作量，提高系統(tǒng)安裝效率;（3）各類應(yīng)用軟件、驅(qū)動(dòng)程序等可以在服務(wù)器端進(jìn)行安裝，安裝、更新完成后統(tǒng)一下發(fā)到所需實(shí)驗(yàn)室即可，實(shí)現(xiàn)云端批量安裝，無須維護(hù)人員到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)，提高工作效率;（4）終端部署完成后，IP地址不會(huì)發(fā)生錯(cuò)亂，避免了由于IP地址沖突而導(dǎo)致的無法上網(wǎng)問題，降低了維護(hù)人員工作量;（5）系統(tǒng)桌面下發(fā)速度快，在100 MB網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，下發(fā)速度能夠達(dá)到3 Mbps，下發(fā)一個(gè)教室的桌面（約64個(gè)）約需20分鐘;在1 000 MB網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，下發(fā)速度能夠達(dá)100 Mbps，下發(fā)一個(gè)教室的桌面（約64個(gè)）約花7分鐘;系統(tǒng)同傳速度較傳統(tǒng)的管理方式提高了2—7倍，提高了設(shè)備維護(hù)的及時(shí)性;（6）可通過課表計(jì)劃功能，錄入課表信息，實(shí)現(xiàn)課前自動(dòng)開機(jī)，課后自動(dòng)關(guān)機(jī)功能，保障正常教學(xué)運(yùn)行，減少維護(hù)工作量，減少電能浪費(fèi)等。

4.3? 實(shí)現(xiàn)上機(jī)登錄身份認(rèn)證

實(shí)現(xiàn)上機(jī)登錄的主要作用體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）教師和學(xué)生在使用計(jì)算機(jī)時(shí)，需輸入工號(hào)、學(xué)號(hào)及密碼才能進(jìn)入系統(tǒng)，避免無權(quán)限的人員使用計(jì)算機(jī)，保證設(shè)備使用安全性;（2）上機(jī)登錄認(rèn)證實(shí)現(xiàn)了與本校網(wǎng)上辦事大廳的對(duì)接，與師生今日校園共用一套登錄賬號(hào)及密碼，方便師生使用;（3）能夠?qū)W(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室使用設(shè)備時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使用的軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，作為評(píng)價(jià)學(xué)生階段性學(xué)習(xí)情況的依據(jù);（4）實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生上課桌面的監(jiān)控，判斷學(xué)生使用軟件內(nèi)容是否與課堂教學(xué)相關(guān)，作為學(xué)生上課行為評(píng)價(jià)的一項(xiàng)參考內(nèi)容;（5）使實(shí)驗(yàn)室上網(wǎng)行為可追蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)的有效監(jiān)控。

4.4? 軟件使用情況分析

通過將安裝在計(jì)算機(jī)上的各類應(yīng)用軟件錄入系統(tǒng)，可對(duì)軟件的使用情況進(jìn)行記錄，具體體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）對(duì)各應(yīng)用軟件的使用時(shí)長(zhǎng)，使用人員情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)比各軟件的使用情況，作為實(shí)驗(yàn)室所采購軟件使用評(píng)價(jià)的依據(jù);（2）根據(jù)學(xué)生使用軟件類型及時(shí)長(zhǎng)情況，判斷學(xué)生訪問內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的一致性，作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程評(píng)價(jià)的依據(jù);（3）根據(jù)學(xué)生使用軟件的類型及時(shí)長(zhǎng)，一方面可分析學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容與專業(yè)的一致性，另一方面可分析學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。具體分析如圖7所示。

4.5? 實(shí)驗(yàn)室使用情況統(tǒng)計(jì)

一方面，通過對(duì)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)時(shí)長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)設(shè)備的IP地址可找出設(shè)備所在的實(shí)驗(yàn)室編號(hào)名稱等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室使用情況的統(tǒng)計(jì);另一方面通過網(wǎng)上辦事大廳與教務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，獲取教務(wù)管理系統(tǒng)的課表信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室使用情況及利用率的統(tǒng)計(jì)。有助于掌握實(shí)驗(yàn)室使用情況，為合理安排使用實(shí)驗(yàn)室，平衡實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源使用，提高實(shí)驗(yàn)室利用率提供依據(jù)。如圖8所示。

5? 結(jié)? 論

本文首先介紹了云桌面技術(shù)的原理及技術(shù)構(gòu)架，并對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式存在的問題進(jìn)行了分析;其次對(duì)本校云桌面平臺(tái)部署的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹;最后對(duì)云桌面管理系統(tǒng)投入使用后，達(dá)到的應(yīng)用效果進(jìn)行了總結(jié)。

綜上所述，基于云桌面的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：（1）對(duì)軟硬件設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;（2）降低設(shè)備維護(hù)工作量;（3）實(shí)現(xiàn)上機(jī)登陸身份認(rèn)證;（4）對(duì)軟件使用情況進(jìn)行分析;（5）對(duì)實(shí)驗(yàn)室使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。極大提高了實(shí)驗(yàn)室管理的信息化水平，提高實(shí)驗(yàn)室管理工作的實(shí)效性，為推動(dòng)高質(zhì)量實(shí)踐教學(xué)提供保障。

根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，下一步需要做以下的改進(jìn)工作：（1）完善上機(jī)登陸時(shí)所需的師生基礎(chǔ)數(shù)據(jù);（2）完善軟件使用分析部分報(bào)告導(dǎo)出功能;（3）完善實(shí)驗(yàn)室利用率統(tǒng)計(jì)算法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王磊，李坤芩，陳顯祥.物聯(lián)網(wǎng)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用研究 [J].現(xiàn)代信息科技，2020，4（9）：157-159+163.

[2] 朱亞平，王化修，肖楚麗，等.高校實(shí)驗(yàn)室管理存在的問題及對(duì)策研究 [J].邵陽學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，18（2）：85-89.

[3] 夏春琴，劉芫健.基于信息化平臺(tái)建設(shè)的高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng) [J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2020，39（11）：246-249+284.

[4] 秦淑芳，嚴(yán)士常，陳文昊，等.現(xiàn)代高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備動(dòng)態(tài)管理研究 [J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2021，19（2）：141-145.

[5] 徐浩. 高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理共性問題的研究與實(shí)踐 [D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2014.

[6] 苗苗，賀曉陽，沈嵐，等.高校實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)探索與實(shí)踐 [J].科技視界，2020（21）：38-39.

[7] 劉江坡.淺談云桌面技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)維應(yīng)用 [J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（29）：227-228.

[8] 夏王霞.云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)機(jī)房管理中的應(yīng)用 [J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2020，38（2）：40+42.

作者簡(jiǎn)介：王磊（1986.09—），男，穿青人，貴州畢節(jié)人，講師，碩士研究生，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)教學(xué)科研、實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)踐教學(xué)管理。