云计算在多媒体教室管理中的应用探索

摘要：传统多媒体教室由于计算机硬件配置差异，带来了系统软件配置困难、应用程序安装不统一、使用存在明显性能差异感、硬件采购费用高等弊病。为解决这些问题，本文引入了云计算概念，对多媒体教室中的计算机系统进行建设及管理，不仅解决系统差异性问题，同时能带来更个性化的管理模式。

关键词：云计算；多媒体教室；管理

中图分类号：TP315 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 11-0000-02

Cloud Computing Applicationin the Multimedia Classroom Management

Zhang Junhao

(Equipment and Laboratory Management Office,Shanghai Normal University,Shanghai200234,China)

Abstract:As the computers in traditional multimedia classroom have different hardware configurations,it brings problems such as difficulties of system software configuration,disunion of application installation,differences in actual use and high cost of hardware procurement.To solve these problems,this paper introduces the concept of cloud computing,which can be used in construction and management of computer systems in multimedia classrooms.It can not only solve the problem of system differences,but can bring a more personalized management mode.

Keywords:Cloud computing;Multimedia Classroom;Management

一、引言

随着现代教学中的教育理念、教学内容和教学手段的不断变革，多媒体教学手段被越来越广泛地应用，多媒体教室正不断地取代传统教室成为学校常规教学的场所，其中的设备也更是担负着全校师生日常的教学任务。然而一般学校的多媒体教室通常都是通过普通教室改造的，其中所使用的不同年份、不同品牌、不同型号的设备使得对这些设备进行系统配置时存在着显著的差异，尤其是这些设备中的核心组件――计算机。如果对所有的计算机进行统一更新，无疑是对可用资源的浪费，所以现在往往采用分时更新的方法，即对一些使用时间较长或已无法修理的设备进行分批采购和更新。虽然这种方法能减少可用资源的浪费，但却带来了管理难度和维护成本的增加。

目前多媒体教室的计算机管理所存在的问题大致有以下几点：

1.软件与硬件支持范围存在差异。即在陈旧的硬件环境下，一些新版本系统或应用软件无法运行或运行效率差；或是在先进的硬件环境下，一些老版本的系统或应用软件无法使用。2.批量安装或更新软件效率低、兼容性差。由于计算机技术发展迅速，平均1年半左右，底层的硬件设备就发生了很大的变化，造成不同时间采购的计算机由于硬件配置的不同无法对软件层面进行统一升级。往往需要预先对不同批次的计算机进行分组，然后分别进行软件升级。3.固定资产报废年限所带来的更新限制。例如上海规定高值的电子产品报废年限在7年，以2011年为例，只有2004年的计算机才能报废，而这种计算机在07年时已经无法在市场上买到可以替换的相同层次的硬件配件了。而且随着使用时间的增长，设备的故障率也会显著提高，软件的运行效率也会有明显下降。4.性能差异感。根据摩尔定律，计算机的运算能力18个月翻一番。相隔两年所采购的计算机我们通过专用的硬件检测软件来进行测试，平均有1.5到1.8倍的差异。对于老师而言，缓慢的开机和运行速度是无法忍受的。5.管理工作的复杂化。多媒体教室管理人员需要对每一批次甚至每一台计算机进行配置记录、安置地点记录，软件版本记录，杀毒软件升级，多批次维修备件管理，专用软件安装及卸载管理。工作量非常大，效率却不高。6.更新费用高。虽然生产技术的提高，使计算机硬件费用有明显降低，但是配置一台普通的计算机也需要较高的价格。7.软件费用高。由于教学中往往需要使用不同的专业软件，如果为每一台主机都安装这些软件，其许可证的费用是相当高的。8.操作系统间的兼容性问题。现有较为流行的操作系统有Windows、Linux、OS X等，这些操作系统由于其对于磁盘分区格式的要求不同，而无法达到相互兼容。虽然通过一些品牌的硬盘保护卡能使Windows、Linux兼容，但是却无法和OS X兼容。9.计算机利用率差异和冗余。由于不同的课程所使用的软件有所不同，有一些需要较高的性能配置，而另一些却不需要。但是大部分老师所使用到的就只有如PowerPoint这类Office软件而已，这也使得计算机的性能被浪费。

二、云计算概念

云计算（Cloud Computing）是分布式处理（Distributed Computing）、并行处理（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算的概念是网络中协同工作的一组虚拟的服务器群，通过网络强大支持使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中。

云计算是一个“网络即所有计算的平台”的世界，其中我们现在视为计算机的一切东西都只是一个连接到我们所构建的大型计算机的设备。其诱人之处在于它对最终用户隐藏了基础设施的复杂情况。用户不知道或不需要知道云的内部构造，他们只需关心云计算提供他们所需的服务。

三、云计算核心

虚拟化是云架构的核心。在云计算中，它主要包括基础设备虚拟化、网络虚拟化、平台虚拟化、操作系统虚拟化、应用程序虚拟化。通过虚拟化可以将服务器、存储设备和其他硬件视为一个资源池，而不是离散系统。虚拟化技术相对其他技术更有优势能帮助我们解决现有IT资源所存在的一些发展困境，其中包括：

1.利用率更高：通过虚拟化，可以把工作负载封装一并转移到空闲或使用不足的系统，这就意味着可以整合现有系统，因而可以延迟或避免购买更多服务器容量。2.资源整合：虚拟化提供一个整合系统架构、应用程序基础设施、数据和数据库、接口、网络、桌面系统甚至业务流程，因而可以节约成本和提高效率。3.绿色环保：利用虚拟化进行整合使得许多冗余的设备减少，从而降低总能耗。4.节约空间：虚拟化通过把多个虚拟系统整合到较少物理系统上，可以缓解空间利用的压力。5.灾难恢复（Disaster recovery）/业务连续（Business Continuity）：虚拟化可提高总体服务级利用率，并提供灾难恢复解决方案新选项。6.降低经营成本：虚拟化可以减少冗余服务器数量、降低终端设备费用、改变服务器与管理员之比，减轻总体管理工作负荷，并降低总体经营成本。

四、云计算在多媒体教室中的应用

本文希望采用云计算的模式可以有效地利用整合现有的硬件资源，降低软件的采购成本，在有限的资金和时间条件下加快学校多媒体教室的建设及应用。并希望能借助云计算，使学校的老师能够使用各种终端设备都能连接到多媒体教室中，并希望使教师实现全时段、全地域地进行科研与教学活动成为可能，并帮助他们通过共享高性能主机及昂贵的专业软件来降低科研成本。本文所提出的云计算物理架构如图1所示。

（一）终端组建。目前多媒体教室中的计算机主机采购价格基本定在3500元左右。在这个价位上，我们能保证计算机的主要部件稳定性较强，而且使其主要配件在2年内处于同型号产品可供货状态，4年内同类型产品可供货状态，以求在维修之后不会因系统核心更换而使原系统崩溃。但是这样的主机在实际的使用过程中绝大部分时间都在处理简单的办公软件，其性能的发挥还不足其10%，这使得其终端不需要配置太高端的计算机。而使用云终端，其价格只有现有电脑的20%不到，虽然其本身性能并不高，但是通过连接云端服务就能使其拥有现有主机的性能。而关键在于这样的价格连低值设备都算不上，如果损坏而无法修理，其报废手续要简单的多。当然现有的这些终端设备并不意味着不能使用，同样他们也可以通过连入云端，获得更高的性能以处理一些原本在本机上无法运行的专业软件。

从绿色环保的角度而言，一台主机的平均耗能需要200W-300W左右，在实验中我们采用的云终端只有40W的功耗，由于采用工控元件且机械设备和接插件少，使其可靠性高，大大减少了机械故障产生的机率，根据生产厂商的报告其不间断运行时间可达10万小时，大约是PC的四倍。

（二）服务端组建。硬件上由于成本原因我们采用了普通的PC机，但对磁盘做了RAID5阵列，以提升其硬盘读写速度。

服务端软件方面，现有比较流行的三大虚拟化服务器软件分别是VMware的ESX Server、Citrix的Xen Server、Microsoft的Hyper-V。由于这几款软件收费相对较高，我们采用VMware Server这款虚拟化软件，这款软件的前身是VMware GSX Server，和ESX Server一样，是为数据中心部署而设计的。由于VMware Server需要有底层操作系统才能被安装，而ESX Server是裸机安装，所以相应的其性能较ESX Server稍有逊色，但是其具有较好的灵活性，更关键的是它是免费的。

安装VMware Server也非常方便，只需到官网上下载，并通过注册获得序列号就可以轻松安装了。由于安装完后会产生一个VMware Infrastructure Web Access的Web应用，使我们能远程对VMware Server进行配置。由于其配置方法几乎和VMware Workstation中相同，所以非常容易上手。接着我们在VMware Server上安装了4个不同的操作系统，包括Windows 2000（现在几乎已经没有硬件厂商对其进行支持，所以新采购的主机已经无法安装，而教学中有一部分软件需要使用到这个系统）、Windows XP、Linux（计算机专业常使用到）、Solaris。

（三）实验效果。在实验中，我们不仅可以使用即开即用的云终端，通过网络连接到远端主机，而且可以同时连接多个云终端到远端主机。在实验中我们同时连入了5台终端，而终端在运行系统中并没有感到有延时。此外，我们可以通过在云端更改系统的设置及应用程序，使云终端同时获得相同的系统环境，且不存在软件与硬件的兼容性问题。由于云终端只有简单的操作系统，所以在维护上非常方便，不需要对每台云终端进行配置，减少了许多工作量。因为虚拟的操作系统是以文件形式保存的，所以它具有很高的可移植性，我们可以轻易地将系统做成备份并将其移植到其他服务器上。

（四）扩展服务。在资金允许的情况下，我们更希望能够利用VMware View来进行云计算的部署。因为它是专为以安全托管服务的形式交付桌面而构建的唯一解决方案。VMware View以经过验证的VMware vSphere的强大功能为基础，只有该产品提供了各种组织降低成本、简化管理和提高最终用户满意度所需的平台、管理工具和丰富的用户体验。并且能够让移动用户随时随地访问熟悉的个性化桌面环境和关键应用程序，支持他们在不同位置自由漫游，同时一些私人数据均可在数据中心得到安全保护。

我们可以支持老师和学生通过校园网连接，全天候无间断访问学校授权的软件。不仅能降低老师的科研成本，也能让更多学生免费使用学校的教育资源，从而减少甚至杜绝盗版软件的使用。

五、结束语

云计算技术作为一个新兴的概念，其中各种关键技术还没有统一的标准和实现的方法。现有比较流行的三大虚拟化服务器软件也各有各的特点和不足，甚至同一厂商的不同软件也各有不同，需要根据各自的需要进行选择。但是随着对云计算技术的关注以及云计算技术的日趋成熟，灵活可扩展的基础架构将使云计算在教育系统中更具有应用潜力。本文通过将云计算应用于多媒体教室管理只是实现云计算的简单应用，在一些层面上还没有做到完全的虚拟化，但同样希望通过这样的实践能使其应用于更广泛地教育活动中，为教学活动的方式带来更多的可能性。

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[作者简介]张君昊（1983-），男，上海人，助理工程师，科员，主要从事多媒体教室设备管理工作。