多任务型公共机房管理方案的探索与实践
【摘 要】针对高校公共微机正常实验实训、课外考试、培训、学生自由上机等多任务需求难题，提出了从硬盘多分区多系统管理、利用克隆技术快速恢复系统、使用虚拟机技术拓展机房功能、自动化登录排课管理、批量修改微机信息、服务器虚拟化技术等方面，从技术和维护策略上加强机房管理，以便快速满足各种任务需求，并达到管理自动化、节约机房管理人员的劳动强度的目的。
【关键词】多任务型机房；克隆技术；服务器虚拟化
计算机实验室作为学生的重要上机实践场所，在学校教学中有着重要的地位。上机实践练习不仅是理论教学的辅助手段，更是培养学生创新能力的途径之一。而机房的管理水平决定了实验课能否顺利开出，决定了学生能否得到足够的实践机会。
随着信息化程度的不断提高，高校公共机房除了承担计算机类课程实验、实训任务，还要承担各种计算机应用型课程上机的需要，还有各种考试、培训等等多种任务[1]。在这种情况下，对公共机房的管理水平提出了更高的要求，在硬件条件有限、管理人员紧张的情况下，怎样适应多样化的需求，是我们机房管理人员需要解决的破解问题。
1 机房应用需求的多任务性
曲阜师范大学日照校区中心机房是校区公共实验室，统管着一千余台微机，分成八个微机室。在开建之初就采取了不同于老校区的管理模式，实行统管共用、资源共享的运行体制，为全校区十三个院系提供服务，打破了老校区把机房分到各个院系管理使用造成的一些弊端。目前承担的多方面的上机实践任务。
1.1 承担非计算机专业教学任务
目前，我校区非计算机专业学生大约有一万三千人，新生第一学期要学习计算机文化基础课程，有配套上机实践任务，每周都有上机实验。新生第二学期要学习C语言和VFP数据库课程。作为公共必修课，对学生来说，这些课程是非常重要的，是学习其他计算机应用类课程的基础。
1.2 承担部分院系的专业课实践任务
在我校区除了部分专业性很强的院系有自己管理使用的机房外，大部分院系没有机房。所以我中心机房重点是要为这些没有机房的院系提供上机服务。
这些院系的软件专业性强，应用情况又有很大的不同：例如地理与旅游学院的遥感图像处理、计算机辅助制图、地图学等课程属于实验实践类的课程，软件专业性比较强，对计算机性能、操作系统环境都有特别的要求；政治学院、法学院、经济学院等院系的电子政务模拟、公务员考试模拟、银行模拟教学平台、外贸实习平台、外贸单证教学系统等上机课程是属于实训类实践课程，软件环境一般是服务器、客户机的形式。
1.3 承担课外考试的任务
除了正常教学实验和实习实训以外，中心机房还承担全国计算机考试、山东省计算机文化基础考试、普通话测试等任务，对机房的软硬件环境和管理水平也提出了更高的要求，确保考试的正常进行。
1.4 承担一些培训任务
中心机房还承担着一定的培训任务，例如会计培训、财务管理等上机任务，同样也有不同的应用需求。
1.5 满足学生自由上机需要
在满足正常的教学实践任务的前提下，中心机房还要利用课余、周末等空余时间对学生开放，给学生提供更多的上机实践机会。
2 采取的多样化的解决方案
面对众多的上机实验实践任务，我们中心机房积极从管理策略、技术手段等方面采取了各种办法，在任务繁多、需求多样、实验技术人员数量有限的情况下，采取了多种措施努力来满足需求[2]。
2.1 充分挖掘现有机器性能，安装多操作系统环境
不同应用软件的安装环境是不一样的，例如有的老版本的软件要求在WINXP系统下安装，在高版本的系统上不能安装；有的软件要求在WIN7环境下安装；网络类课程实验要求操作系统是WIN2003或WIN2008等等。所以，单一操作系统和环境不能满足教学需求，我们仔细研究了不同微机的特点采取了不同的管理策略。
我们中心机房配备了不同品牌和批次的微机，大多带有硬盘保护和同传等功能的软件。例如联想品牌带有EDU管理系统，HP品牌带有增霸卡管理系统。这些管理系统从功能上和使用上来说大同小异。
这些管理系统支持把硬盘划分使用，我们把硬盘划分了WIN7（大多数上机实验用此环境）、WINXP（安装仅支持WINXP的软件）、NCRE（全国计算机等级考使用）、SD（非计算机专业计算机文化基础考试使用）、WIN2008（安装WIN2008或WIN2003等SERVER操作系统，网络实验使用）、PX（培训使用）、TEMP1（备用1，预留，以备不时之需）、TEMP2（备用2）等系统分区。
在管理系统里开启操作系统选择菜单，学生上机时就可以根据需要选择进入合适的系統环境。
这样的分区管理策略优点是：某一操作系统安装软件更新系统后，在数据同传时只选择这个系统就可以了，不会给其他操作系统带来影响。比如考试时安装新版考试软件，同传这个系统的数据用于考试，考试后机房可以立即用于正常的上机实验，保持实验的正常开出。
这样就满足了多操作系统的应用需求，使用起来灵活方便，保证各项上机活动正常开展。
2.2 利用克隆技术快速恢复系统
针对一些微机没有配备硬盘保护同传的情况，我们利用网络克隆技术来解决系统崩溃后快速恢复的问题。
在学生机安装好软件运行正常的情况下，利用GHOST软件做个系统的完整备份文件，并设一台局域网服务器存放此文件。当某台学生机系统崩溃时，先启动网络克隆服务端，再启动学生机，当网络正常连接后即开始自动克隆，这样一台或多台微机很快就能恢复正常使用环境。还可以把此备份文件拷贝到移动设备上，做单台系统恢复。
2.3 使用虚拟机来拓展机房功能
在计算机文化基础实验中，有涉及到硬盘分区、格式化、安装操作系统、添加硬件等实验，这些操作可能会对现有系统造成破坏，因此一般是不允许学生来做这些实验的。
于是我们考虑利用虚拟机技术来解决这个问题。
虚拟机技术上能够在现有的操作系统环境下，虚拟出同样具有完整“虚拟硬件”的微机环境，这个环境从配置来说和实体微机没有区别，有硬盘、内存、网卡、声卡、光驱等硬件，而且某些方面比实体微机更灵活，例如能根据需要改变硬盘大小、能改变内存大小、增删硬件等等。
虚拟机从根本上来说，只是保存着硬盘上的文件，所以做实验时不用担心硬件和软件环境的损坏、崩溃等问题，虚拟机还提供了“快照”等技术，系统出错或崩溃时可以恢复到“快照”时的状态，一个实验做完后不再使用时即可以删除这些文件，或者重新做一台虚拟机做其他的实验。所以在虚拟机技术环境下，学生可以放心大胆地任意做实验，这样可以满足学生探索知识的欲望，更有利于培养学生的创造性思维。
2.4 上机登录管理
针对教学上机和课余上机的问题，我们采取了下面的管理策略。
我们的教学上机要求学生按班级到指定机房上机，而不在班级名单内的学生不能使用微机。在几百人同时上机的情况下，依靠老师和机房管理人员肯定是没法控制的，我们采用机房管理控制系统来进行自动化管理。
按照教学计划，在系统里设置按课程表上机，把学生信息数据库导入到管理系统里，并按上课班级进行分组，这样只有课程表内的学生分组才能启动登陆微机。并且在管理系统里设置按班级分组定机房安排上课，这样哪个班级进哪个机房都是按照我们的设定来进行，这样利于教师辅导，并阻止了非上课学生的干扰。
对于不固定时间上机实践而属于教学计划内的学生我们添加“教学机时”，学生可以任选机房空闲时间来上机实践，这样就保证了学生的免费机时数，学生更有更大的灵活性，可以根据自己的空闲时间安排上机时间。
2.5 批量修改微机信息
为利于管理，每台微机都有不同的机器名、IP地址、DNS等信息，不然在同一个局域网下重复信息会造成冲突或上不了网。所以每次硬盘数据同传后都要修改机器名、IP地址、DNS等信息，对于每次同传几百台的机房来说，依靠机房管理人员手动修改是费时费力而不可靠的重复性劳动。为此，我们设计了自动批量修改微机信息的软件并申请了软件知识产权。应用此软件，每次同传数据重启机器后，所要修改的信息一次性设置好，这样节省了大量劳动，管理效率大大提高。
2.6 应用服务器虚拟化技术，解决多服务器需求难题
我校2015年新组建了文科综合实训中心，采购了三十多套软件，这些软件都需要安装到服务器上。在做采购计划时，有很多不确定的因素，例如各种软件的硬件需求未知、软件运行环境未知、软件间的兼容性未知，需要多少台服务器未知等等，这些未知因素给采购计划带来了难题，采购什么配置、多少数量的服务器都不好确定。为此，我们决定采用服务器虚拟化来解决这个难题。
经过调研，我们采购了两台服务器和一台存储来实现服务器虚拟化。在这套系统上，优点有很多：可以根据需要创建虚拟服务器，硬件性能可以定制，例如可以选择CPU的核心数、内存大小、硬盘大小、增加或减少网卡数量等等；软件系统可以任意选择，例如可以安装WIN2003、WIN2008、WIN2012等Windows系统，还可以安装LINUX操作系统。
这些虚拟服务器管理使用起来非常方便，每台服务器实质上只是存储到硬盘上的一些文件，构建同样一台服务器只是复制文件的过程，几分钟就可以完成。在服务器安装好软件正常工作的情况下，可以通过“克隆”进行备份，当这台服务器崩溃时，可以立即启动备份系统来工作，不会造成教学上机的中断。
3 结语
经过十多年的建设和探索，多任务型机房的管理策略比较有效，为上机实践教学带来了保障。
3.1 满足了各种上机需要
在多项举措并行的前提下，我们中心机房满足了教学上机、课余上机、培训、考试等等多项上机任务，做到了快速构建各种应用环境，满足各种上机需求，保证了多项任务的顺利进行，提高了设备的利用率。
3.2 节约了实验技术人员劳动量，提高了管理效率
一般高校，实验技术人员的数量配备总是有限，实验人员劳动强度大、劳动任务多，特别是需要整理维护几百甚至上千台的大型机房来说，实验人员的工作效率特别重要。传统的重复性劳动已不能满足现代管理的需要，我們采取的一系列管理策略和措施非常有效，减少了实验技术人员的劳动量，可以使实验人员有更多的时间和精力去研究更高级的实验技术，从而提高工作效率和管理效率。
【参考文献】
[1]徐步东，褚衍梅.基于开放式的高校机房管理现状、问题及对策分析[J].中国教育技术装备，2013（06）.
[2]李越，徐德华，隋丽.“计算机组装与检测”实验教学改革的思考与实践[J].实验技术与管理，2014（11）.
[3]李颖.基于PXE启动技术的网络克隆在实验室计算机管理中的应用[J].中外企业家，2012（5）.
[4]谢铮桂，钟少丹.高校计算机实验室自动化管理探索[J].实验科学与技术，2012（4）.
[5]任俊，郭文普，杨百龙.虚拟化技术在实验室建设中的应用研究[J].高校实验室工作研究，2012（02）.
[6]姜伟，马静岩，石丹.服务器虚拟化在高校计算机实验室的应用研究[J].实验技术与管理，2012（01）.
[责任编辑：朱丽娜]
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