多媒体技术信息在高校管理中的应用.doc
刘文茜
摘 要 在国家大力推行教育信息化建设的背景下，现有的多媒体管理模式，制约了教学工作发展进程，不利于资源与信息化资源的扩展整合。将虚拟化技术提供的资源优化整合技术、便捷化管理的模式，应用于多媒体教学设备管理中，以转变现有管理模式，有利于加快高校教育信息化建设。
关键词 虚拟化 多媒体 服务器虚拟化 虚拟桌面
中图分类号：G647 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.01.007
Application of Virtualization Technology in University Multimedia
Management System
LIU Wenqian
（Wuhan University Education Technology and Teaching Service Center， Wuhan， Hubei 430072）
Abstract Under the background of vigorously promoting education informationization in our country， the current multimedia management mode has restricted the development of teaching work and is not conducive to the expansion and integration of resources and information resources. The virtualization technology to provide resources to optimize the integration of technology and convenient management model used in multimedia teaching equipment management， in order to change the existing management mode is conducive to accelerating the construction of college education information.
Keywords virtualization； multimedia； server virtualization； virtual desktop
1 多媒体管理现状
1.1 集中管理困难
我校有460间多媒体教室，分布于地理位置分散的多栋教学楼内，导致多媒体设备集中管理较为困难。为了满足不同专业、学科老师的上课需求，多媒体教室均配备了计算机、投影、无线麦克风等各种类型的设备，面对庞大的设备数量，要保障正常教学工作，只有细化管理工作。目前，每栋教学楼至少安排一名管理员，并配备更换的设备及耗材。致使现有的多媒体管理模式，建立在投入大量的人员保障和物质成本的基础上。随着技术的革新，多媒体教室内设备的日益多样化、高科技化，依照目前管理的模式，往后政策性人员减少，管理人员不足的情况下，被动的管理模式，增加了教学的安全隐患。
1.2 维护效率低
课程安排的紧凑，使多媒体教室承担着越来越多课堂教学任务。当计算机系统崩溃或老师自带U盘携带病毒，导致计算机无法使用，往往会影响到正常的上课进度。管理员需要时间来进行故障排除，这样严重打乱了教学计划，造成上课老师的反感，还给教学带来了负面影响。然而大部分的设备维修、系统重新部署和应用更新，只能利用午休或者下班后教室无课的时间，无形中又增加了管理人员的工作量。此外，还有大量的多媒体设备需要维护，致使管理人员工作量大，日常的工作中穷于应付各种不同的设备问题。
1.3 管理队伍专业技术能力较弱
多媒体设备管理队伍是教学重要的组成部分，工作中涉及计算机和网络技术等专业知识，但这方面专业技术人才少，一旦出现技术难题，发现和处理起来都很难快速准确地判定。面对庞大数量的教学设备，繁重的维护工作，很难让管理人员有专业培训和技术交流的机会。工作中，没有专业理论知识做基础，实施高效正确的应对方法，对维护工作造成了阻碍。
2 相关技术
2.1 高可用
在虚拟化系统中，高可用是实现系统能在理想的时间长度内持续运行的一种技术。实际的应用中，单台主机的虚拟化不足以提供一个高可用的系统服务，一旦主机发生故障，服务也将中断，并且可能长时间无法恢复使用。建立多台主机群集，实现群集内的主机快速中断恢复的能力，以保证系统服务的高可用效益。
高可用的实现原理：为每台主机安装代理软件，主机之间通过代理通信，并选择一台主机作为首选主机（master），一般会选择挂载数据存储的数目最多的主机，其他主机为从属主机（slave）。首选主机与管理服务器通信，并向其他从属主机及其上运行的虚拟机发送检测信号，监控其运行状态。一旦有从属主机发送的检测信号终止，首选主机判断其发生故障，并自动做出相应的处理。如果首选主机出现故障、电源关闭或从群集中移除，则按照数据存储挂载的情况自动进行重新选则。主机通过安装在虚拟机上的监控软件交换检测信号，持续监控虚拟机，当接收不到虚拟机发送检测信号，判断其故障并对其进行重置。
2.2 分布式存储
分布式存储技术是全新的软件定义的存儲层，在实现更安全、快速、吞吐量更大的大容量数据传输前提下，只需成本低廉的存储。让服务器的计算资源可以直连本地存储设施，利用闪存SSD提供高性能读/写缓存，搭配固态硬盘HDD提供存储容量。
体系结构：基于存储管理的策略，内置冗余机制，通过为数据存储生成多个副本，实现数据存储无单点故障。当虚拟机负载变化时，动态地进行资源调配及配置调整，实现数据存储负载平衡，且无论虚拟机位于集群中的任一台服务器主机，虚拟机自身的存储策略都不会改变。虚拟机存储对象（虚拟机主目录、VMDK、增量、交换）可分布在集群中多个磁盘和主机上。当服务器主机、磁盘驱动器或网络接口出现可允许的故障时，虚拟机会根据配置的存储策略以及保留在集群中的多个节点上的虚拟机副本或条带提供HDD性能使用共享的数据存储，不需将故障节点上的所有数据转移至其他的节点上。独立节点仅包括虚拟机的部分数据配置，所以分布式存储结构增加了数据存储的可靠性。
2.3 vStorage API数据备份
通过vStorage API新型的备份方式对虚拟机进行备份，不仅可以完整备份VM镜像和快照，还可以对VM内文件级别的数据备份。
vStorage API备份的原理：备份服务器发起备份策略，通知服务器创建快照。服务器接受到指令创建快照，快照位置跟镜像在同一个文件系统内。快照完成后，备份去mount镜像所在的VMFS文件系统。备份服务器读取文件系统将数据备份到物理磁带库或磁盘。备份完成后服务器自动删除快照。
VDP的技术优势：基于vStorage APIs备份方式，无需在服务器上安装代理，直接在虚拟架构上部署备份虚拟机。采用重复数据压缩技术备份到磁盘，集成在管理服务器上，可直接通过客户端操作。
3 虚拟桌面的应用
3.1 系统方案
改造位于三栋教学楼的114间多媒体教室，因课程安排紧凑，计划并发多台客户端同时连接服务器的情况较多，要保证系统服务稳定可持续地运行，系统采用三台物理服务器，并以虚拟机方式在服务器上部署多个管理服务器和安全服务器等实现整体架构。
系统平台底层采用稳定、高效、易扩展的超融合基础架构，具有服务器虚拟化和分布式存储功能。服务器虚拟化功能支持服务器集群部署，单台服务器可同时支持40路不同虚拟桌面的操作系统镜像，通过服务器的内置调度算法实现负载均衡。分布式存储技术采用存储资源池的方式，存放操作系统和应用软件数据，并使用大容量闪存SSD来进行读写加速，提高大规模场景下的桌面使用体验。系统同时提供全局的高可用功能，当集群中的服务器、存储、网络、虚拟机及其软件发生故障时，受影响的虚拟机可以在集群之内的其它服务器上自动重启恢复，数据也会自动完成重建。系统对桌面后台的虚拟机以及虚拟机的数据库进行周期性备份，采用VDP技术实现快速高效的备份，可设置备份策略和备份数据保存周期，并有源端重复数据删除能力，节省存储空间。
虚拟桌面便于操作，有和传统桌面一样的感受。虚拟机可安装不同的教学操作系统和应用，以满足课堂教学使用，同时保证上课老师使用虚拟桌面时能正常使用U盘工具。
为方便统一管理，平台提供单个图形界面管理服务器和存储资源，资源配置、修改、策略制定。客户端具有B/S架构的统一管理界面，利用向导式的集群和本地部署方法，提供动态添加和删除集群节点的功能，实时显示服务器的负载情况和在线用户列表，支持对所有的账号管理，以及对所有虚拟桌面一键关机的功能。管理人员通过管理客户端可集中管理、实时监控，并通过设置调配平台自动化运行策略，建立一个资源共享可动态分配，优化的网络以及不中断服务的虚拟化平台。
3.2 网络拓补
考虑到视频监控数据占用带宽较多，将图像传输与数据传输接入不同的交换机，分两路传输，网络采用全千兆交换机，支持万兆光口，接入交换机采用百兆到桌面。最后将每栋楼数据流汇聚到信息中心交换机，如图1。
图1 网络拓扑图
4 虚拟化系统应用总结
4.1 提升了整个系统的运维效率， 减轻了管理工作量
管理员登录客户端或浏览器，即可对管理系统内所有主机和其上运行的虚拟机进行单点集中管理。简易的可视化操作界面，使管理员通过监控报告和运行日志，能随时了解服务器主机及虚拟机的运行状况，预先排除可能发生的故障。多种便捷的虚拟机创建配置方法，大大减少对新增客户端的部署时间，同时在更新已有虚拟机系统和应用软件时，利用快照批量部署下发，大大减少了部署时间，从而减轻管理人员的维护工作量，也易于后期系统扩建。
4.2 优化了服务器资源分配，大大提升了利用率
虚拟桌面使用共享磁盘文件的克隆方式，批量部署虚拟机，不仅减少了系统和软件更新的部署时间，并且节省存储空间。通过建立资源池，系统自动以随机的方式，分配未使用的虚拟桌面给上课老师使用，避免固定的客户端主机长期占用资源，而又没有有效利用，大大节省了硬件资源。同时分布式存储的虚拟化存储管理功能，直接将数据存储安装在服务器内，不需要重新购入专门用于大量数据存储的存储设备，例如文件服务器之类。实现较高的数据存储性能，还可以兼容不同品牌的硬盤，充分利用现有的闲置存储设备。更优化的资源配置，可逐步将现有的非虚拟化服务器上数据进行转移备份，逐步实现多媒体管理和数据中心的服务器虚拟化。提高了服务器设备的平均利用率，减少多媒体教学设备的维护成本，对加速教学信息化平台建设提供了更有力的支撑。
参考文献
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