随着信息技术的高速发展,云计算技术逐渐成熟稳定,在教育部《高等学校数字校园建设规范(试行)》的指引下,在安全合规的前提下,越来越多高校开始使用云服务,作为高等学校数字校园基础设施的补充,用于提升教学体验与实训技术水平。
经济与管理学院(简称“经管院”)是武汉大学办学规模最大的学院,也是武汉大学综合实力领先、社会影响最大的学院之一,学院的经济与管理实验教学中心也是经济与管理国家级实验教学示范中心。近年来,学院依托实验教学中心开设了《会计信息系统》、《金融市场与算法交易虚拟仿真实验教学项目》及《数字营销虚拟仿真实践教学》等一流本科实验课程。尤其是以行为科学和实验方法为主要研究手段,以多平台一体化被试管理与数据收集系统为特色的行为科学实验室,为国家培养了掌握前沿研究方法、具有国际视野的创新型研究人才,充分展现了教育信息化在教学转型中发挥的重要作用。
在面向未来发展,设计下一代实验平台基础设施构架的过程中,学院充分调研了当前实验教学场景下面临的各种问题与变化:
1.疫情来袭,线上教学和远程实验成为发展趋势;
2.实验课程的复杂度不断精进,学生希望在课下依然可以进行实验操作;
3.当前传统电脑的更新换代速度过快,日常实验环境的频繁更新,造成了资金与管理精力的快速消耗。
4.学生自备的笔记本电脑情况普遍,非Windows7环境的实验,学生往往采用自带电脑进行实验,造成实验资源闲置。
经管类实验课程教学如今越来越多的与信息技术相结合。日常教学对于计算机机房的需求也变得越来越多,为了保障学院《计量经济学》、《R语言数据分析方法与实验》、《计算机经济分析软件》、《高级程序设计语言(Python)》和《管理数量分析》等实验课程教学相关软件系统应用的流畅使用,实验教学中心对比了市面上主流的各种机房解决方案,包括高性能台式电脑方案、无盘工作站方案、VDI构架云桌面方案、IDV构架云桌面方案、TCI/VOI利旧方案以及数据中心级的云计算平台方案。最终结合实验教学任务实践需求,选择了基于超融合构架的、支持GPU等资源灵活配置、可远程跨地域访问的新一代VDI云桌面解决方案。
武汉大学行为科学实验室机房
将实验平台搬上云端,
打造“线上实验空间”
学院希望能够将实验教学中心的各项资源池化,打造基于云端实验平台的“线上实验桌面”,通过提供较学生电脑更高的资源配置,完善齐备的实验课程镜像环境,以及简单易用的使用体验,让学生参与课程实验的积极性大幅提升,同时激发更多创新活力。
设计思路1:基于超融合架构,面向未来发展,实现稳定可靠,持续领先
如何让实验平台能始终保持对学生电脑的性能优势?超融合云架构是不二之选,作为现代化IT基础架构的主流交付形态,超融合架构以虚拟化技术为核心,包括计算虚拟化、网络虚拟化以及存储虚拟化,将多个组件融合成统一的虚拟化资源管理系统。
每年开学季,学院可根据市场主流电脑配置情况,以及业务软件的特性,灵活调配镜像所需的各项计算与存储资源,做到性能持续领先。
同时针对增长较快的存储部分,还可以通过分层超融合方案,使用分级缓存技术,采用内存、SSD分级缓存,即使在千兆网络情况下也能够部署超融合,在保障存储系统业务性能的同时,拥有更高的得盘率,保障计算性能、存储空间、存储性能线性扩容。在保障稳定可靠的基础下,满足丰富的实验场景接入与扩容。
设计思路2:基于VDI模式,搭建完善课程环境,教学效率实现10倍提升
为了满足各学科、各年级的教学、实验、培训等任务,管理员需要花费大量的时间和精力,在机房安装和部署多操作系统及软件应用环境,且要求各个系统及教学环境相互独立,互不干扰,便于学生可以精力集中在单纯的教学环境中。
VDI模式的好处在于资源弹性拓展,相比IDV与TCI的模式,VDI不依托于本地硬件的支撑,在教学实验这个特定场景,VDI的弹性易拓展,以及对GPU虚拟化的支持,使得该模式可以迅速获得足量的资源,支撑不断变化的新型实验软件系统。
设计思路3:基于全院一朵云的理念,打造线上实验“U空间”,实现多点实验
通过全院一朵云的建设理念,汇聚各个实验室资源,打造统一的网络实验“U空间”,可以更好满足不同实验教学场景的资源获取。随着集中的桌面资源池不断建设,规模扩大,配合以太光网络,学院可打造“无界实验”的新型实验体验,U空间支持随用随连,可通过U客户端实现一个账号连接多个办公桌面。用户通过U空间能获取实验所需的全量环境,包括个人数据、公共数据、桌面、应用等。
而且通过构建全院一朵云,结合GPU虚拟化等技术,还可支撑实验环境从公共机房延伸至要求更高的专业机房、多媒体教室,电子阅览室、教师办公等场景,实现学院桌面云的全面覆盖。
设计思路4:建设无忧安全的云上实验平台
在“无忧安全”层面,U空间用户登录采用云桌面统一账户并由管理员派发,支持接入后安全策略设置以及精细化日志审计功能,可实现办公环境接入过程中账户登录、行为管控、日志审计全程安全管理。
在U空间实验模式中,学生电脑不参与实验,实验工作环境全部运行在U空间上,实现了实验环境与个人电脑环境的完全隔离,确保数据不落地、信息更安全。此外,U空间还有包括防截屏、明暗水印等多种管控手段,防止学院内重要数字资产外泄。
设计思路5:降本增效,减少挂机,管理维护效率提升
集中的云桌面资源池建设方案,相比传统PC模式,资源调整更加灵活,设备使用年限也更长,一次投入,多年无忧,服务器资源可随时扩容,实现长期使用,极大减少PC淘汰带来的浪费,大大降低每年的采购成本。U空间还具备全面的兼容性,可支持VDI/IDV/TCI/PC任意桌面类型,用户仅需软件投入,无需迁移成本,从而进一步大幅降低设备、人力及时间成本。
通过云桌面管理平台,未来接入学院的各个机房和教室,通过一个管理平台对分散在不同楼栋、不同楼层的终端远程唤醒、部署操作系统、批量应用更新、制定策略,提供精准的日志分析,同时基于不同的管理人员匹配精细化的管理权限,大幅度提升管理效率。
学生使用效果:学院实验更加方便灵活,流畅好用
系统建成后,学生在实验室未完成的实验,在关闭实验室的VDI终端后,课后使用自己的笔记本,登陆U空间访问远程云桌面,即可继续课上实验。 需要实时关注进展的实验,可通过手机随时登陆U空间,实现实时查看。
创业之星、营销之道2款软件,是创业综合管理模拟实战平台类软件,通过在虚拟仿真的市场环境中开展模拟实战,检验创业团队的营销推广能力,对计算机的性能有较高的要求。目前软件在云桌面平台系统上运行良好,流畅度与使用体验,得到学院师生的一致好评。
仿真应用软件配合线上实验空间,让同学们在课程实验中,运用所学的专业知识,完成理论与实践的有效联结,同时结合信息技术,让仿真“创业者”随时随地全身心投入实践,充分挖掘青年人的实干与创新精神;云桌面的架构方式,也解除了同学们创新大胆进行实践操作的后顾之忧,为学创不断注入新的生机与活力,未来学院将持续推动课程与基础设施建设,在实验教学领域继续努力,积极推动持续的拓新实践。
