軟件工程實驗室建設的探索與實踐

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一、軟件實驗室面臨的問題

（一）實驗室軟件維護和更新的耗時耗力問題

軟件工程實驗室的設備往往以計算機為主。維護大規模計算機的軟硬件是一項繁瑣而艱巨的工作。特別是當實驗室資源有限，不同課程所需的軟件工具或者相關開發環境不盡相同，在新課程開設前，經常要臨時安裝或者更新許多軟件。另外，個別學生在使用計算機時可能進行誤操作，導致計算機配置文件缺失或者其他原因，造成計算機系統崩潰等。所以，軟件的維護和更新一直以來成為實驗室管理人員感到頭疼的問題。傳統的解決方式是通過交換機使實驗室的主機連接構成局域網，之后使用硬盤網絡同傳軟件進行全局域網內計算機系統環境的拷貝，這個方法一定程度上緩解了問題，但管理人員往往為了一個小軟件的安裝而同傳整個硬盤或者一個分區，仍然缺乏效率。隨著云計算等新興技術的發展，軟件維護和更新這一問題擁有了不少新的解決方案。本文介紹了兩種不同架構的云桌面系統，并根據在實際中測試情況進行比較，給出了兩者的優缺點。

（二）計算機硬件更新換代的問題

根據摩爾定律：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。計算機硬件的發展在過去幾十年中一直基本遵循摩爾定律。但是高校實驗室的硬件設備的更新換代速度遠遠比不上硬件設備發展的速度。實驗室的計算機一般使用6到10年以上才能報廢，在這期間，也較少有高校對計算機采用增加內存、替換CPU的方式來提高其性能的。那么如何靈活升級計算機的性能呢？云桌面的一些技術也給了一些可能的解決方案。

二、基于云桌面的解決方案

云桌面主要基于VDI（Virtual Desktop Infrastructure）或者IDV（Intelligent Desktop Virtualization)等技術實現。VDI即桌面虛擬化架構是指計算機系統的虛擬化。該技術將桌面操作環境與硬件運行環境分離，以實現桌面使用的安全性和靈活性。通過這項技術，用戶可隨時隨地使用任何設備，通過網絡訪問個人桌面系統[1]。VDI技術下桌面計算資源一般都集中在數據中心上，界面也是由服務器發送到終端設備上的。而IDV技術則采用更多的分布式策略對系統進行精細的管理，同時集中和簡化了服務器的管理部署功能，也充分利用了終端設備的資源。兩種技術有很大的不同，在實驗室建設中也有很多不同的優缺點。

（一）基于VDI技術的云桌面系統

VDI技術采用“集中計算，分布顯示”的原則，借助服務器虛擬化技術構造桌面的資源池，將終端所有的計算都放在服務器的數據中心統一管理。終端僅安裝客戶端用于訪問服務器并獲取桌面，負責輸入輸出和界面的顯示[2]。我們與國內某著名通信公司合作建立了40臺終端的云計算實驗室，在實際的測試使用中發現，在百兆帶寬的網絡環境下，當40臺終端同時啟動并使用時，服務器訪問量明顯增大，網絡數據量也相應增大。此時對于一些簡單編程工具的操作尚能正常使用，但是對于桌面圖像變化較大的應用來說則非?？D，例如使用視頻或者圖像生成工具等，嚴重影響用戶的使用體驗。為了提高VDI技術的可靠性，實驗室必須加大投入，配備足夠的帶寬與服務器資源，從而支持VDI技術的順利使用，提高終端的訪問體驗。VDI技術云桌面系統的優點是軟硬件都依靠服務器提供，方便升級和管理。缺點是對網絡和服務器的投入較大，特別是終端顯示圖像的大量傳輸需要借助高速網絡才能實現。

（二）基于IDV技術的云桌面系統

IDV技術由英特爾公司提出，主要目的是提供更加智能的管理用戶計算的系統。和VDI技術將計算資源高度集中在數據中心不同，IDV采取更多的是分布式技術實現桌面的虛擬化。IDV不需要進行大量資金投入在網絡和服務器的升級和改造上，不對現有桌面管理做大規模改造。一般來說，IDV系統會在服務器保存多份桌面的鏡像文件，在實驗室終端開啟時，終端會與服務器比對，下載鏡像文件差異部分，然后成功更新桌面系統，系統計算仍然使用終端資源進行，用戶使用該系統時，不會與傳統的桌面系統感覺有較大差異。為了測試IDV云桌面的使用體驗，我們在一個50臺計算機的實驗室安裝配置了IDV云桌面系統，在百兆帶寬的網絡環境下，我們首先在服務器端更新了100兆大小的軟件，當50臺計算機同時啟動后，首先花費了2分鐘更新了本地系統，并下載服務最新更新的軟件工具，之后系統都可以流暢的運行，與在本地使用計算機沒有差異。IDV技術云桌面系統的優點是前期資金投入較少，終端在啟動后使用起來與傳統計算機沒有太大差異。缺點是由于終端與服務器的交互，終端系統啟動較慢，另外，對終端的硬件配置要求更高，維護相對復雜。

三、總結

總的來說，不管是基于VDI，還是IDV技術的云桌面系統，都提供了比傳統方式更好的解決方案，極大的方便了實驗室管理人員的維護和更新工作。而對于需要進行實驗室云桌面技術升級的高校或者相關單位，可根據自身情況和需求進行不同的方案選擇和設計。