學(xué)校虛擬云終端機(jī)房與傳統(tǒng)PC機(jī)房應(yīng)用的比較獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

學(xué)校虛擬云終端機(jī)房與傳統(tǒng)PC機(jī)房應(yīng)用的比較獲獎(jiǎng)科研報(bào)告筆者所在的學(xué)校是一所縣城普通高中。隨著原有機(jī)房逐漸面臨硬件配置落后、配件老化、不能流暢運(yùn)行教學(xué)軟件和考試系統(tǒng)的問題，2017年春，學(xué)校將兩個(gè)傳統(tǒng)PC終端教學(xué)機(jī)房更換為虛擬云終端機(jī)房。在此，將對(duì)這兩種終端機(jī)房的使用進(jìn)行對(duì)比分析。

一、傳統(tǒng)PC機(jī)終端機(jī)房的特點(diǎn)

傳統(tǒng)PC機(jī)終端，即傳統(tǒng)個(gè)人電腦，也稱“胖終端”客戶機(jī)，是集計(jì)算、存儲(chǔ)和應(yīng)用程序的使用為一身的客戶機(jī)，是目前使用最多的一種解決方案，它技術(shù)成熟，運(yùn)算能力強(qiáng)大，性能優(yōu)越，支持各種操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，自由度高，使用靈活。目前絕大多數(shù)中小學(xué)、高校教學(xué)機(jī)房建設(shè)普遍采用的是這種成熟的終端方案，管理人員一般采用硬盤保護(hù)系統(tǒng)來對(duì)機(jī)房進(jìn)行維護(hù)管理。

1.傳統(tǒng)PC機(jī)終端機(jī)房的優(yōu)點(diǎn)

一是使用廣泛，技術(shù)成熟。PC機(jī)終端模式由于使用人數(shù)眾多，對(duì)客戶機(jī)的開發(fā)更深，技術(shù)更成熟，具有功能多、靈活性強(qiáng)、自由度高的特點(diǎn)。

二是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴度低。每個(gè)客戶端都是一個(gè)完整的個(gè)體，在沒有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，照樣可以順利運(yùn)行，不影響課堂教學(xué)。

三是單個(gè)終端強(qiáng)大且穩(wěn)定。每個(gè)單機(jī)的運(yùn)行速度都可以很高，硬盤存儲(chǔ)容量大，可用于各類教學(xué)、考試和專業(yè)實(shí)驗(yàn)機(jī)房。

2.傳統(tǒng)PC機(jī)終端機(jī)房的常見問題

一是建設(shè)成本較高。由于設(shè)備更新?lián)Q代較快，升級(jí)采購需要更多資金，以每臺(tái)電腦4000元、每個(gè)機(jī)房60臺(tái)計(jì)算，單個(gè)機(jī)房的建設(shè)成本約25萬元，而使用周期只有5至7年。

二是功耗較大。電腦硬盤等大驅(qū)動(dòng)電流部件的能耗較大，熱效應(yīng)明顯，機(jī)房內(nèi)電腦全部運(yùn)行時(shí)，室溫會(huì)提升5度以上。在電量消耗方面，每臺(tái)電腦的功耗約300W，每周使用3次，每次約8小時(shí)，以每度電1元計(jì)算，每年使用40周，每個(gè)機(jī)房（60臺(tái)電腦）每年的電費(fèi)約1.7萬元。

三是運(yùn)維成本較高。機(jī)房以硬盤保護(hù)的方式進(jìn)行管理維護(hù)，每次調(diào)整教學(xué)內(nèi)容或組織學(xué)業(yè)水平考試，都要解開硬盤保護(hù)，安裝新的軟件或考試系統(tǒng)，再通過同傳技術(shù)修改每一臺(tái)電腦，用過后再加上硬盤保護(hù)；學(xué)生每節(jié)課都會(huì)對(duì)電腦做一些修改，或安裝不同軟件，在下一批學(xué)生上課前，要對(duì)硬盤做還原處理，硬盤因反復(fù)被擦寫格式化而增加了損耗，一般2至3年后就會(huì)出現(xiàn)損壞，更換后的硬盤和原裝硬盤往往有差別，需要單獨(dú)管理。此外，每臺(tái)電腦易拆卸零件較多，更容易丟失或損壞。以上情況，都增加了機(jī)房的運(yùn)維成本。

四是教學(xué)效率較低。傳統(tǒng)機(jī)房中的電腦容易出現(xiàn)死機(jī)、非法關(guān)機(jī)等狀況，需要教師中斷授課及時(shí)處理；每節(jié)新課都要重啟電腦，等待時(shí)間長，噪音污染大；需要購買功能完備的第三方網(wǎng)絡(luò)教室軟件，通常下發(fā)教學(xué)素材的大小要限制在3M以內(nèi)，且傳輸速度較慢；目前學(xué)校采用教師機(jī)雙網(wǎng)卡共享網(wǎng)絡(luò)供學(xué)生機(jī)上網(wǎng)，每次打開關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)的操作較復(fù)雜，學(xué)生機(jī)上網(wǎng)速度受教師機(jī)性能和網(wǎng)速的影響；網(wǎng)絡(luò)教室軟件可以監(jiān)控學(xué)生機(jī)，但還不能有效監(jiān)控所有終端的實(shí)時(shí)界面；學(xué)生終端分組有困難，不能實(shí)現(xiàn)小組內(nèi)部作業(yè)共享討論；學(xué)生提交作品時(shí)耗時(shí)較長。

二、虛擬云終端機(jī)房特點(diǎn)

云終端是指通過TCP/IP協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)架構(gòu)與云服務(wù)器相連，并采用專用的虛擬桌面（VDP）與云服務(wù)器進(jìn)行通訊的電腦。當(dāng)眾多的云終端用戶登錄后，服務(wù)器會(huì)為不同終端用戶開設(shè)獨(dú)立的會(huì)話，每個(gè)終端占用獨(dú)立的內(nèi)存空間，其運(yùn)行程序界面會(huì)通過VDP協(xié)議傳送到服務(wù)器上，進(jìn)而使各云終端能夠獨(dú)立運(yùn)行且互不干擾。云終端作為客戶端設(shè)備，用戶只需要通過鍵盤、鼠標(biāo)或其他外設(shè)將操作指令傳送到云服務(wù)器上，就可以在終端顯示器上看到云服務(wù)器上變化的應(yīng)用程序界面，獲得和普通電腦一樣的使用效果。云終端直接從服務(wù)器獲取資源，最大限度地發(fā)揮了服務(wù)器的性能。

1.虛擬云終端機(jī)房的優(yōu)勢(shì)

一是節(jié)能環(huán)保，成本低。使用虛擬云終端機(jī)的能耗通常在5W左右，為傳統(tǒng)PC機(jī)的5.4%，碳排放量低，節(jié)能效果更好。由于系統(tǒng)性能主要取決于云端服務(wù)器，當(dāng)不能滿足教學(xué)要求時(shí)，只需增加或更換服務(wù)器即可，有效節(jié)省了成本。

二是管理維護(hù)方便。由于全部數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序都在遠(yuǎn)端服務(wù)器上，集中管理得以充分實(shí)現(xiàn)。用戶可以通過云終端在WEB界面輕松完成服務(wù)器管理、終端管理、用戶管理和安裝權(quán)限管理等模塊的統(tǒng)一操作。以最近一次考試系統(tǒng)的安裝管理來看，云終端機(jī)房使工作效率大大提高。

三是教師上課體驗(yàn)和效果更好。學(xué)校的信息技術(shù)教師普遍認(rèn)為云終端機(jī)房的使用效果良好。云終端服務(wù)器啟動(dòng)后，各終端虛擬桌面只要幾秒鐘即可啟動(dòng)，大大減少了等待時(shí)間；由于終端不必再有硬盤和風(fēng)扇等部件，因此運(yùn)行時(shí)噪音低、發(fā)熱少，上機(jī)環(huán)境大大改善；在授課和考試時(shí)，云終端出現(xiàn)故障的幾率明顯降低，減少了維護(hù)工作量；使用云端教學(xué)系統(tǒng)，不需另外安裝網(wǎng)絡(luò)教室軟件，教師只要通過云課堂軟件就能方便地控制學(xué)生機(jī)的上網(wǎng)與禁網(wǎng)，并能查看所有學(xué)生的實(shí)時(shí)終端畫面；由于所有文件都在服務(wù)器上，教師分發(fā)素材與學(xué)生提交作業(yè)更快，分組教學(xué)更方便，并可實(shí)現(xiàn)組內(nèi)實(shí)時(shí)討論、修改作品等操作。

四是數(shù)據(jù)安全有保障。云終端沒有硬盤、光驅(qū)等外設(shè)，封閉了病毒入口；所有數(shù)據(jù)程序都存放在云端服務(wù)器，可對(duì)終端用戶的應(yīng)用、數(shù)據(jù)和外設(shè)進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)與授權(quán)管理，保障了數(shù)據(jù)安全。

2.虛擬云終端機(jī)房的不足

一是對(duì)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的依賴性較強(qiáng)。由于所有的數(shù)據(jù)和程序都存放在云終端服務(wù)器，一旦服務(wù)器出現(xiàn)問題，整個(gè)機(jī)房將處于癱瘓狀態(tài)；如果終端與服務(wù)器的連接出現(xiàn)問題，那么終端電腦將無法獨(dú)立正常工作。

二是虛擬云終端的性能較弱。虛擬云終端無法適用于計(jì)算量較大的應(yīng)用，只能運(yùn)行常規(guī)教學(xué)軟件和瀏覽網(wǎng)頁，不適用于專業(yè)實(shí)驗(yàn)機(jī)房。

三是終端數(shù)量受限。終端數(shù)量過多會(huì)增加服務(wù)器的運(yùn)算負(fù)荷，因此只