隨著信息技術的高速發展,云計算技術逐漸成熟穩定,在教育部《高等學校數字校園建設規范(試行)》的指引下,在安全合規的前提下,越來越多高校開始使用云服務,作為高等學校數字校園基礎設施的補充,用于提升教學體驗與實訓技術水平。
經濟與管理學院(簡稱“經管院”)是武漢大學辦學規模最大的學院,也是武漢大學綜合實力領先、社會影響最大的學院之一,學院的經濟與管理實驗教學中心也是經濟與管理國家級實驗教學示范中心。近年來,學院依托實驗教學中心開設了《會計信息系統》、《金融市場與算法交易虛擬仿真實驗教學項目》及《數字營銷虛擬仿真實踐教學》等一流本科實驗課程。尤其是以行為科學和實驗方法為主要研究手段,以多平臺一體化被試管理與數據收集系統為特色的行為科學實驗室,為國家培養了掌握前沿研究方法、具有國際視野的創新型研究人才,充分展現了教育信息化在教學轉型中發揮的重要作用。
在面向未來發展,設計下一代實驗平臺基礎設施構架的過程中,學院充分調研了當前實驗教學場景下面臨的各種問題與變化:
1.疫情來襲,線上教學和遠程實驗成為發展趨勢;
2.實驗課程的復雜度不斷精進,學生希望在課下依然可以進行實驗操作;
3.當前傳統電腦的更新換代速度過快,日常實驗環境的頻繁更新,造成了資金與管理精力的快速消耗。
4.學生自備的筆記本電腦情況普遍,非Windows7環境的實驗,學生往往采用自帶電腦進行實驗,造成實驗資源閑置。
經管類實驗課程教學如今越來越多的與信息技術相結合。日常教學對于計算機機房的需求也變得越來越多,為了保障學院《計量經濟學》、《R語言數據分析方法與實驗》、《計算機經濟分析軟件》、《高級程序設計語言(Python)》和《管理數量分析》等實驗課程教學相關軟件系統應用的流暢使用,實驗教學中心對比了市面上主流的各種機房解決方案,包括高性能臺式電腦方案、無盤工作站方案、VDI構架云桌面方案、IDV構架云桌面方案、TCI/VOI利舊方案以及數據中心級的云計算平臺方案。最終結合實驗教學任務實踐需求,選擇了基于超融合構架的、支持GPU等資源靈活配置、可遠程跨地域訪問的新一代VDI云桌面解決方案。
武漢大學行為科學實驗室機房
將實驗平臺搬上云端,
打造“線上實驗空間”
學院希望能夠將實驗教學中心的各項資源池化,打造基于云端實驗平臺的“線上實驗桌面”,通過提供較學生電腦更高的資源配置,完善齊備的實驗課程鏡像環境,以及簡單易用的使用體驗,讓學生參與課程實驗的積極性大幅提升,同時激發更多創新活力。
設計思路1:基于超融合架構,面向未來發展,實現穩定可靠,持續領先
如何讓實驗平臺能始終保持對學生電腦的性能優勢?超融合云架構是不二之選,作為現代化IT基礎架構的主流交付形態,超融合架構以虛擬化技術為核心,包括計算虛擬化、網絡虛擬化以及存儲虛擬化,將多個組件融合成統一的虛擬化資源管理系統。
每年開學季,學院可根據市場主流電腦配置情況,以及業務軟件的特性,靈活調配鏡像所需的各項計算與存儲資源,做到性能持續領先。
同時針對增長較快的存儲部分,還可以通過分層超融合方案,使用分級緩存技術,采用內存、SSD分級緩存,即使在千兆網絡情況下也能夠部署超融合,在保障存儲系統業務性能的同時,擁有更高的得盤率,保障計算性能、存儲空間、存儲性能線性擴容。在保障穩定可靠的基礎下,滿足豐富的實驗場景接入與擴容。
設計思路2:基于VDI模式,搭建完善課程環境,教學效率實現10倍提升
為了滿足各學科、各年級的教學、實驗、培訓等任務,管理員需要花費大量的時間和精力,在機房安裝和部署多操作系統及軟件應用環境,且要求各個系統及教學環境相互獨立,互不干擾,便于學生可以精力集中在單純的教學環境中。
VDI模式的好處在于資源彈性拓展,相比IDV與TCI的模式,VDI不依托于本地硬件的支撐,在教學實驗這個特定場景,VDI的彈性易拓展,以及對GPU虛擬化的支持,使得該模式可以迅速獲得足量的資源,支撐不斷變化的新型實驗軟件系統。
設計思路3:基于全院一朵云的理念,打造線上實驗“U空間”,實現多點實驗
通過全院一朵云的建設理念,匯聚各個實驗室資源,打造統一的網絡實驗“U空間”,可以更好滿足不同實驗教學場景的資源獲取。隨著集中的桌面資源池不斷建設,規模擴大,配合以太光網絡,學院可打造“無界實驗”的新型實驗體驗,U空間支持隨用隨連,可通過U客戶端實現一個賬號連接多個辦公桌面。用戶通過U空間能獲取實驗所需的全量環境,包括個人數據、公共數據、桌面、應用等。
而且通過構建全院一朵云,結合GPU虛擬化等技術,還可支撐實驗環境從公共機房延伸至要求更高的專業機房、多媒體教室,電子閱覽室、教師辦公等場景,實現學院桌面云的全面覆蓋。
設計思路4:建設無憂安全的云上實驗平臺
在“無憂安全”層面,U空間用戶登錄采用云桌面統一賬戶并由管理員派發,支持接入后安全策略設置以及精細化日志審計功能,可實現辦公環境接入過程中賬戶登錄、行為管控、日志審計全程安全管理。
在U空間實驗模式中,學生電腦不參與實驗,實驗工作環境全部運行在U空間上,實現了實驗環境與個人電腦環境的完全隔離,確保數據不落地、信息更安全。此外,U空間還有包括防截屏、明暗水印等多種管控手段,防止學院內重要數字資產外泄。
設計思路5:降本增效,減少掛機,管理維護效率提升
集中的云桌面資源池建設方案,相比傳統PC模式,資源調整更加靈活,設備使用年限也更長,一次投入,多年無憂,服務器資源可隨時擴容,實現長期使用,極大減少PC淘汰帶來的浪費,大大降低每年的采購成本。U空間還具備全面的兼容性,可支持VDI/IDV/TCI/PC任意桌面類型,用戶僅需軟件投入,無需遷移成本,從而進一步大幅降低設備、人力及時間成本。
通過云桌面管理平臺,未來接入學院的各個機房和教室,通過一個管理平臺對分散在不同樓棟、不同樓層的終端遠程喚醒、部署操作系統、批量應用更新、制定策略,提供精準的日志分析,同時基于不同的管理人員匹配精細化的管理權限,大幅度提升管理效率。
學生使用效果:學院實驗更加方便靈活,流暢好用
系統建成后,學生在實驗室未完成的實驗,在關閉實驗室的VDI終端后,課后使用自己的筆記本,登陸U空間訪問遠程云桌面,即可繼續課上實驗。 需要實時關注進展的實驗,可通過手機隨時登陸U空間,實現實時查看。
創業之星、營銷之道2款軟件,是創業綜合管理模擬實戰平臺類軟件,通過在虛擬仿真的市場環境中開展模擬實戰,檢驗創業團隊的營銷推廣能力,對計算機的性能有較高的要求。目前軟件在云桌面平臺系統上運行良好,流暢度與使用體驗,得到學院師生的一致好評。
仿真應用軟件配合線上實驗空間,讓同學們在課程實驗中,運用所學的專業知識,完成理論與實踐的有效聯結,同時結合信息技術,讓仿真“創業者”隨時隨地全身心投入實踐,充分挖掘青年人的實干與創新精神;云桌面的架構方式,也解除了同學們創新大膽進行實踐操作的后顧之憂,為學創不斷注入新的生機與活力,未來學院將持續推動課程與基礎設施建設,在實驗教學領域繼續努力,積極推動持續的拓新實踐。
