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本文通過使用基于云計算的桌面虛擬架構技術,搭建包含服務器資源、存儲資源、網絡資源和終端資源的企業專業軟件培訓環境,解決了傳統軟件培訓中的難以管理和運維、系統安全性低、經濟效益低等問題,為云桌面技術在企業中的應用和推廣提供了示范。
1 云桌面技術的應用需要
作為研究型企業,日常的科研生產工作需要利用百余套專業的科研軟件。隨著業務量的增大、各類軟件版本的更新、每年新員工的加入,組織對各類專業應用軟件的培訓,是幫助科研人員熟悉專業應用軟件的操作方法、提高使用技能、了解新增功能的重要途徑。然而,傳統培訓環境,無論是從運維人員的日常管理,科研人員的實際使用,還是企業軟硬件成本方面,都存在著諸多問題。隨著信息化浪潮的席卷,云技術的飛速發展,云桌面的不斷深化應用[1]。采用桌面云技術來解決傳統應用培訓環境造成的制約,幫助運維人員提高管理效率,幫助科研人員加速知識更新,幫助企業降低使用成本成為可能。
2 企業專業應用軟件培訓環境的建設需求
作為研究型企業,我們的專業應用軟件培訓涉及幾十個不同的專業,相關的應用軟件數量及版本達百余個。而不同軟件運行環境存在差異,既有基于Linux系統的應用,也有基于Windows系統的應用,還有的軟件,存在著兩個系統數據的轉換和互通。同時,專業應用軟件培訓只是對科研人員的輔助指導,不宜投入過多的企業資源,如何做到既可以投入較小的硬件花費,又提高資源綜合利用率,達到了培訓的目的,也是需要考慮的問題。因此,從以下幾個角度考慮企業專業應用軟件培訓環境的實際需求:
2.1 易管理性的需求
在以往的培訓環境中,每次接到培訓任務,運維管理人員需要逐步在所有的培訓計算機上,安裝該軟件及其所需的中間件、插件等。由于每款應用軟件環境不同,配置不同,部分軟件之間可能出現端口占用、資源競爭等沖突情況,因此可能還需要另行添加設備,進行部署。同時,計算機安裝的應用軟件過多,可能會導致計算機使用性能下降,影響培訓效果。再者,科研人員在使用計算機的過程中,有可能修改配置,刪除組件,導致設備不能正常運行,只能暫停培訓任務,重新完成部署。最后,每次培訓結束,管理員需要花費大量的時間和精力逐臺重建培訓環境。這就導致整個系統在日常的應用和系統維護工作繁重,資源緊張。如果再遇到需要連續進行的培訓任務,留給管理員檢查、部署和測試的時間極短,對培訓環境的連續性和控制性無法保障。因此,對于專業軟件培訓環境的易管理性,是企業最首要的需求。
2.2 安全性的需求
傳統培訓環境中,安裝軟件及實驗數據往往是通過U盤、移動硬盤的互相拷貝或文件在網絡中的互傳實現的[3]。培訓中常常遇到數據量比較大或臨時需要加載數據的情況,這樣導致耽誤了很多時間,浪費人力成本。更重要的是,在訪問和傳輸的過程中,極易感染病毒或者遭受木馬攻擊。這樣的情況不僅會影響培訓效果,更有可能導致整個培訓系統的癱瘓。培訓環境又在企業的內網中,對于整個網絡安全和數據安全都存在著隱患。賬號、系統、應用、數據、網絡、存儲作為整個培訓系統的每一個方面,環環相扣,共同構成完整的培訓體系,而它們互相的安全,也是息息相關。因此,對于專業軟件培訓環境的安全性,也是必須重視的需要。
2.3 經濟性的需求
由于專業應用軟件培訓,不是企業的主要業務工作,培訓機房的硬件設備不宜配備過于昂貴,數量也不宜過多。我們嘗試利舊使用工作年限較長的工作站,但在使用過程中,由于培訓需要反復安裝、卸載應用軟件、回歸操作系統等工作,導致經常出現系統崩潰或硬件故障,無疑又增加了維護成本。同時,由于設備數量的限制,導致培訓環境的伸縮性差,如果遇到某款軟件參與培訓的業務人員較多,就需要臨時搭建一個小型的局域網,利用筆記本電腦接入,來進行培訓。但普通的筆記本電腦,又無法完成三維圖形顯示、高性能計算等,對于硬件配置要求較高的應用需要,故培訓效果也大打折扣。反之,如果某軟件的培訓人數較少,又會造成有機器空閑,管理人員辛苦搭建了的培訓環境無人使用的情況。因此,對于專業應用軟件培訓環境的經濟性和可伸縮性,也是值得考慮的需要。
3 企業專業應用軟件培訓環境的建設方案
為了解決上述專業應用軟件培訓對于易管理性、安全性、經濟性的需求,我們引入了云桌面技術。云桌面是云計算的典型應用,它將運算、存儲、讀寫等工作放在后臺服務器上,將執行結果通過網絡傳輸并顯示到用戶的終端,供其交互和使用。在這個過程中,用戶看到的就只是被修改的虛擬桌面。桌面虛擬架構技術是一種基于服務器的計算模型,能將所有桌面虛擬機在數據中心進行統一管理;用戶能夠獲得完整終端的使用體驗[2]。在這種模式下,管理員通過集中計算、存儲和顯示資源,根據實際培訓需求生成培訓終端環境,并批量部署,短期內即可交付給科研人員使用;同時,科研人員正在使用培訓教室時,管理員也可在后臺為下一次培訓部署環境,互不干擾。通過統一培訓環境模板、批量復制等桌面虛擬架構的特有功能,大大減少了管理員的工作量,并能及時滿足科研人員的培訓需求。基于云桌面的專業應用軟件培訓環境建設,其核心技術是桌面虛擬化,其部署架構主要包含三個方面:服務器資源、存儲資源、網絡資源和終端(如圖1所示)。隨著規模的增大,還可以將各類資源進行“池”化,以實現系統的伸縮性。桌面虛擬化的架構理念是,在服務器端,管理員部署本次培訓所需的操作系統、應用環境、專業軟件、實驗數據等信息,并將搭建完成的虛機交給科研人員使用。系統管理員在部署時,可以形成模板,并進行復制,避免了重復的勞動。科研人員在培訓中產生的各種處理和運算結果,通過PcoIP遠程桌面協議將會話以圖像的方式進行壓縮傳輸,對于培訓中的操作,只傳輸變化部分,保證在低帶寬下也能高效的使用,應用數據的計算和加載都在后臺進行[4]。云桌面培訓系統中,存儲設備、計算設備都位于數據機房,相對于傳統培訓模式,數據安全和設備安全大大增強。操作系統及應用軟件的補丁,可以及時更新,推送安裝,從這個層面也可以防范病毒的入侵。在網絡上傳輸的是經過加密后變化信息與指令,而不是真實數據,保障了傳輸過程中數據的安全性。而由于對于用戶終端配置要求的大大降低,解放了培訓應用部署對于終端的“強依賴”。用戶可以使用配置低的瘦客戶端、筆記本電腦、利舊臺式電腦、利舊工作站等設備進行訪問。對接入訪問的終端,采取禁用USB等安全保障措施,防止使用過程中出現因為USB存儲設備接入導致的信息泄露、病毒感染等風險。這樣既降低了終端的購置成本,又提高了系統的安全性,同時還增強了系統的可擴展性。在此情況下,我們還考慮到生產系統數據安全性的問題,將培訓系統搭建單獨的NIS用戶系統,建立Samba服務,并在數據中心為其開辟單獨的存儲空間,實現培訓與生產數據隔離,最大限度的保障雙方的數據安全。做到了賬號、系統、應用、數據、網絡、存儲全方位的安全保護,并為培訓業務和日常的科研生產提供有力屏障。
4 應用效果及效益
采用桌面虛擬架構后,實現了培訓環境的集中管理和靈活控制,解決了多版本操作系統共存,不同版本應用軟件之間的兼容性問題,減輕了管理人員的維護工作量,提高了工作效率。管理員根據每次培訓的實際需要,為用戶分配后臺計算資源,避免了無效的浪費,提高了分配的合理性。同時還可創建不同的虛擬模板,根據需要進行保留,在下一次的培訓中,進行重新使用。對于想要再次使用的虛機,可以暫時關機,在非活躍的狀態下,占用很小的資源進行留存,方便業務的連續性[5]。當云桌面與終端的網絡斷開時,不會影響后臺業務的正常運行,保證任務的完整性和穩定性。在硬件方面,通過整合后端的計算資源、存儲資源,降低了設備能耗,避免反復的安裝卸載、設備開關等操作,延長服務器的使用壽命,降低了培訓環境建設、維護和管理成本,提高了硬件資源的綜合利用率。同時,培訓環境的客戶端設備還可作為生產工作的備機,實現工作模式與培訓模式自由切換,達到一機多用,降本增效的目的。只使用瘦客戶端,或者舊終端,可以不再投入對前端設備更新的費用。當然,通過建立云桌面培訓系統,將傳統的PC桌面計算模式,轉換為后端資源,需要增加一定數量的服務器[6]。但是通過利舊或逐步分批改造的方式,拉長改造的年限,也可以完成云化的目標。并且,在數據資源中心后端投入的建設成本,可以保證更多的人享受更好的資源,靈活調整與分配,將成本最大化的利用。同時,云桌面源于云技術,是數字時代的大勢所趨,長遠看來,也是十分有益的。從基于云桌面的專業應用軟件培訓環境投入使用以來,已完成近千人次的培訓任務,內容覆蓋十多個領域的近50款軟件,培訓效果獲得廣泛好評。基于云桌面的專業應用軟件培訓模式的建立既加快了人才培養速度、降低了培養成本,又促進了科技成果向經濟效益與生產力的迅速轉化,是企業科技人才培養的有力保障。
5 結論
本文通過深入研究科研企業在傳統的專業應用軟件培訓中遇到的易管理性低、安全性低、經濟性差等問題。提出通過利用云桌面技術,整合服務器、存儲、網絡和終端資源,配合信息傳輸加密、USB端口禁用等相關措施來進行專業應用軟件培訓環境搭建的解決方案。通過在企業中的實際應用,實現了集中資源管理,靈活動態調配,對系統管理員管理模式的提升;方便數據互通,增強應用配置,對科研人員使用感受的提升;降低采購成本,減少能源消耗,對硬件采辦購置預算的壓縮;保障數據安全,隔離應用環境,對數據中心資源安全的保障。實現了易管理性、安全性、經濟性、可擴展性的應用目標。
作者:王茹 任為 孫超 單位:中海油研究總院有限責任公司