桌面云技术在高校多媒体教室建设中的应用研究

柳威 徐坚

摘要：多媒体教室作为高校开展教学活动的主要场所，在高校建设发展中有着举足轻重的地位。结合当前多媒体教室的现状，分析多媒体教室存在的问题，探讨高校多媒体教室的建设需求，最后基于桌面云技术，提出采用VDI和VOI融合的方法，有效提升多媒体教室的用户体验，降低管理人员的运维难度。

关键词：多媒体教室;桌面云;VDI和VOI融合

中图分类号：TP311     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）14-0074-03

随着教育现代化的不断发展，高校的信息化建设呈现出日新月异的变化，课堂教学逐步发展为多媒体教学为主的形式，多媒体教学一方面提高了课堂教学的效率，另一方面提升了课堂内容的丰富程度和演示内容的多样性[1]。多媒体教室逐渐发展成为高校主要的教学环境，在高校的教学活动中扮演着重要角色。

1 多媒体教室的现状

由于受传统思想的影响，多媒体教室作为教学辅助条件，在高校的发展规划中总是处于边缘地带，不被重视甚至是被忽视。当前，高校多媒体教室存在以下问题。

1.1 运维管理复杂

多媒体教室作为主要的教学环境，遍布学校各教学楼栋，存在着地理位置分散、终端数量多、配置多样、需求差异等特点。其日常运维管理主要依靠管理人员定期维护和紧急故障处理来实现，这种模式下，需要耗费大量的人力。由于管理人员数量有限，以及临时故障的优先处理需求，从而造成部分设备无法及时修复，进而影响到教学活动的开展。多媒体教室的建设是分批次进行，设备配置多样，系统的维护需要按批次进行，进一步增加了管理人员的工作量。多媒体教室涉及不同年级、不同专业的学生，对软件环境的需求存在较大差异，导致同一批次设备的系统环境也存在较大区别，需要管理人员单独定制，从而加剧了系统维护的复杂性，也对管理人员的专业技术能力提出了更高的要求[2]。

1.2 资源利用率低

作为公共教学资源，多媒体教室的配置需要尽可能满足不同专业的课程需求，因此在配置资源时往往需要按照高资源需求来配置，对于其他大部分课程来说，相关设备的资源配置冗余，资源得不到充分的利用。其次，为了均衡设备性能，相关资源的配置并不是按照单一需求来选择，更多地会根据某一需求，去选择符合该需求的整体配置，这种情况下，往往会提升其他的配置，额外增加设备配置费用，从而进一步降低了设备的利用率[3]。

1.3 用户体验较差

统一维护模式下，为了有效地保障多媒体教室设备的可用性，系统通常处于保护模式，任何个性化设置或更改都不会保存。系统内的各种设置不能满足任课教师的个性化需求。另外基础课程和进阶课程对同一软件的需求同样存在差异。许多重复性的设置会耗费有限的课程教学时间、增加教师课前准备时间，从而降低了多媒体教室的用户体验。当课程安排的场所不满足课程需要时，还需要涉及更改教学计划，变更场所等事项，进一步恶化了师生的教学体验[4]。

1.4 安全性低

在多媒体教室中，师生通常使用移动存储设备拷贝教学素材和课件，设备被病毒感染的风险极高。根据多媒体教室的特点，系统中没有杀毒软件或病毒库未及时更新，或者杀毒软件被退出、破坏等，师生的移动存储设备被交叉感染，造成文件损坏、数据丢失等现象，严重影响到多媒体教室的使用体验[5]。

2 高校多媒體教室的建设需求

结合上述高校多媒体教室存在的问题和作者实际工作经验，高校多媒体教室的建设应满足以下几点需求。

2.1 集中管理

随着高校信息化、智能化建设的开展，高校各办公、教学场所已实现全千兆网络覆盖，借助信息技术手段，将高校多媒体系统进行升级，通过统一管理平台实现多媒体系统的集中管理。

系统的更新、软件的安装按计划开展。首先，避免因系统补丁更新不及时、系统功能安装不完整等原因，造成软件不能安装或不能使用，例如在windows10系统中默认未启用.net frameworks3.5，会造成部分软件无法安装。其次，也可以避免部分补丁更新后，造成正常使用的软件不能使用。例如windows10的补丁KB4577586会永久删除 Adobe Flash Player，造成部分需要调用Adobe Flash Player的软件无法使用。最后，避免前后安装的软件相互冲突，造成不能使用的困局，而这类故障是系统管理员最难排查的一种故障。

2.2 统一部署

不同多媒体教室，因承担的课程不同，系统内的软件也不相同。更不用说不同批次的电脑，因其配置存在差异，会加剧软件的版本差异。因此通过统一部署，尽量使多媒体教室内的软件只有小的版本差异，不存在软件类别的差异，而最优的方案是不存在差异。从而避免因教室安排的不同，造成课程教学无法开展。

通过统一部署的方案，管理人员可以避免重复的系统、软件安装。借助异构手段，实现不同配置电脑的驱动程序自适应，进一步减少系统、软件安装的次数。同时基于统一部署，系统的更新和软件的安装、更新均可以实现单次完成，避免重复操作。

2.3 按需分配

由于当前高校多媒体教室的管理和教学计划的安排，分属两个或多个部门管理，因此常出现安排的教室无法满足课程教学的需要，需要临时调课等，虽然相关部门也采取了一定措施来缓解这一问题，如要求任课教师须至少提前一周检查多媒体教室的软件环境等，但是这并不能从根本上解决问题。

根据多媒体教室的分布，常用教学院系等，可以区分不同多媒体教室的设备配置和软件需求。例如数学、文史、思政类课程，主要运用PPT、浏览器、音视频播放器等，对系统配置和软件只是最基本的需求。而编程开发、设计渲染等，对系统的配置要求较高，对软件也有其独特的要求。因此在安排多媒体教室时，应适当考虑这些因素，合理高效地利用学校有限的多媒体教室资源。25CCF4D6-0E07-431E-A076-E7A73D270354

2.4 隐形防护

管理人员通过及时更新系统安全补丁、安装杀毒软件、设置系统还原等手段，对系统的安全防护起到了一定的效果。但还是无法避免师生在拷贝课件、作业等文档时，计算机病毒的交叉感染;由于软件更新时需要解除系统防护和还原设置，如果误将病毒存储到设置了还原的系统中，将造成非常严重的影响。而设置了系统还原和安装了杀毒软件的系统，系统的反应速度会受到较大影响。即使排除病毒感染的可能，当大量的课件或作业需要拷贝时，仍需要花费师生大量的时间等待。

根据课程需求，为师生提供云盘存储，首先老师可以通过共享功能，方便快捷地分发课件、素材和作业等，其次，学生可以同时上传作业，并可以合理安排作业上传时间。最重要的是，通过趋势等软件，云盘可以有效地防范病毒，因防病毒软件运行在系统之外，不影响系统使用者的使用体验。

3 桌面云技术在高校多媒体教室建设中的应用

20世纪90年代后期，随着计算机集成技术的发展，其性能已经可以满足多个系统同时运行。系统日趋强大的计算能力和相对落后的计算模式之间的矛盾日益突出。虚拟化技术应运而生。虚拟化技术通过细化CPU、内存等资源的颗粒度，使得相关资源不再按照传统方式（以服务器为单位）进行分配，而是根据业务量的实际需求来按需分配。虚拟化技术有助于提高资源的利用率，从而减少物理设备数量，节约建设成本，降低运维难度，同时提高系统灵活性，增加系统安全性，提供更高的可用性、可扩展性和可操作性。虚拟化技术能够在快速发展的硬件系统和复杂多变的应用需求之间找到新平衡点。

桌面云是基于云计算技术的一种应用，通过虛拟化技术将各种应用程序和数据汇集到服务器集群中，用户借助网络按需取用，而不用考虑硬件配置、数据存储、软件更新等问题，从而实现了客户端的轻量化[6]。高校规模的飞速发展，迫使高校跨地域建设的兴起，从而催生了移动办公的迫切需求，进一步推动了桌面云技术在高校信息化建设中的应用。当前桌面云有四种主流架构[7-8]：RDS、VDI、IDV、VOI。RDS（Remote Desktop Services）远程桌面服务，根据用户数量配置服务器，通过管理软件批量创建、管理用户，所有用户共享一套系统和软件;VDI（Virtual Desktop Infrastructure）虚拟桌面架构，计算、存储、管理均在服务器端进行，通过专有协议连接桌面，可按需动态调整桌面资源如：CPU、内存、存储等;IDV（Intelligent Desktop Virtualization）智能桌面虚拟化，由Intel提出的为挽救PC市场的“云桌面”，其核心在于服务器端集中管理，虚拟系统在终端本地运行，终端安装有Hypervisor，将服务器端提供的虚拟机加载到终端运行，最后利用镜像技术，将客户端数据同步到服务器上;VOI（virtual OS infrastructure）虚拟系统架构，服务器端存储、管理系统镜像，客户端使用PXE启动，通过网络按照服务器端的管理要求，将系统镜像下载到客户端存储、运行，其架构与IDV类似，区别在于使用VOI架构，客户端没有虚拟化层。

RDS凭借其低成本、高易用性，以及标准化桌面管理等优点，在国外教育市场很流行，占有的份额比VDI大，由于国内软件环境的复杂性，RDS一直处于小众市场;VDI凭借其个性化和高灵活性，可满足不同部门的需求，但其架构、运维管理复杂，且成本较高，在国外一般只有大型企业才会选用，相反在国内，由于供应商能够提供优质的售后服务和定制化的软件环境，VDI在高校及其他行业很流行。反观IDV，在2012-2013年间，市场上还有很多IDV产品，现在基本上已销声匿迹，客户端有虚拟化层，因此可在8代及以上的CPU上使用Windows7，从而有效解决部分专业软件与Windows10不兼容的困局，但随着软件版本的升级，以及微软停止Windows7更新，这一舍本逐末的做法已经越来越没有市场;VOI类似于IDV的架构，且无虚拟化层产生的性能损耗，其在高校和政企等行业得到了良好的发展。

随着虚拟化和桌面云技术的发展，经过市场的选择，广泛适用于高校应用场景的桌面云主要为VDI和VOI两个架构。VDI和VOI分别适用不同场景，各有优势，其性能对比见表1。

VDI采用虚拟桌面架构，教师可通过任意终端（平板电脑、手机、台式电脑等）连接系统桌面，增加了系统使用的灵活性，同时，教师使用的是个人桌面，可以根据个人喜好和课程需要，对系统进行自定义设置，系统运行于服务器集群上，数据安全性高;虚拟化系统之间相互隔离，有效防范了系统相互感染;可根据用户实际需求，动态调整资源配置，从而有效提升了资源利用率。VOI采用虚拟系统架构，服务器端主要存储系统镜像，通过网络将系统、数据缓存到本地设备上。通过对不同配置的设备进行分组管理，在异构策略的支持下，有效减少了系统、软件的安装更新次数。

在满足大部分课程的系统需求情况下，系统性能相近时，VDI和VOI的成本相近，VDI桌面需要提升系统性能时，需要纵向增加集群运算、存储性能，且可动态调整;VOI桌面则需要更改设备的CPU、内存或者硬盘。而部分专业课程如3D设计、渲染、图形处理等高性能需求的课程，使用VDI时，需要应用GPU虚拟化，成本将远超同等性能的PC，故不建议采用。VDI和VOI架构各有优势，为满足不同课程对系统的不同需求，同时满足移动办公，任意终端接入的需求，在多媒体教室建设中，采用两种架构融合的模式，既能满足教师的差异化需求，又能提升管理人员对各终端设备的监控力度，提升管理能力，及时发现、处理故障，有效提升师生使用体验。

4 结语

多媒体教室的建设在高校发展过程中越来越受到关注。建设是基础，运维管理是根本。良好的运维管理能有效提升多媒体教室的使用体验，为教学活动加分添彩。桌面云技术在多媒体教室建设中的应用，VDI和VOI融合的模式，能有效降低运维管理的复杂程度，提升多媒体教室的整体水平，同时，新技术的应用，能够促进管理人员技术水平的提升，对多媒体教室建设的发展是一个良性的助力。

参考文献：

[1] 胡俊毅.多媒体技术创新模式下的高校教学课堂的新变化[J].电脑知识与技术，2020，16（33）：204-205，211.

[2] 黄小丽，姚圣军，郝雪娟.浅谈虚拟桌面技术在高校多媒体教室和实验室管理上的应用[J].中阿科技论坛（中英文），2020（11）：151-154.

[3] 林健.虚拟化技术在高校多媒体管理系统中的应用研究[J].科技风，2021（14）：94-95.

[4] 邓文锋.基于云桌面技术的计算机实验室应用研究[J].电脑知识与技术，2021，17（13）：200-201，204.

[5] 吕海芳，李春蓉，李文华.虚拟技术在高校计算机实验室管理中的应用研究[J].电脑知识与技术，2021，17（14）：215-216，227.

[6] 张建华，罗应机，肖中正.云桌面技术在计算机实验教学中的应用研究[J].电脑知识与技术，2021，17（19）：114-115.

[7] 黄四青，冯凌峰，冯凌云.基于VOI云桌面的高校计算机实验室应用研究[J].信息技术与信息化，2019（3）：72-75.

[8] 苗桂君，尤枫，刘锦华，等.基于IDV技术的高校公共机房桌面虚拟化平台研究与实践[J].实验技术与管理，2019，36（12）：267-270，277.

收稿日期：2022-01-12

作者简介：柳威，男，实验师，研究方向为桌面虚拟化应用、实验室管理;徐坚，女，实验师，研究方向为实验室管理、多媒体应用。25CCF4D6-0E07-431E-A076-E7A73D270354