一种系统双IP网络环境下的多机房合班教学管理方法

一种系统双ip网络环境下的多机房合班教学管理方法
技术领域
1.本发明涉及一种系统双ip网络环境下的多机房合班教学管理方法，属于计算机机房实验教学系统技术领域。


背景技术：

2.学校开展计算机实验教学时，计算中心公共机房承担着全校文、理、工、医学科的本科生、国防生和研究生的计算机上机教学任务，每天开放14个小时，每周上机教学超过4500人次，每学年超过35万小时教学机时，是全国首批国家级计算机实验教学中心，也是全校利用率最高、服务面最广的计算机教学实验室。
3.由于上机课程种类繁多，目前操作系统中安装了超过40种应用软件，导致开机系统引导缓慢，并且启动运行程序等待时间长，此外还会遇到不同课程任课教师使用的相同软件因为版本不同而发生不便。同时计算中心的公共机房还承担着校内多种竞赛、培训及考试使用，每学期都要进行多次临时的软件安装和升级，由于机房规模庞大，每次升级都要花费大量的精力去部署。
4.由于机房内的计算机系统采用双ip网络环境进行工作，很多安装的网络应用软件在使用中都会存在ip选择问题，如果适配为底层系统管理ip则可能会造成网络通信无法工作。同时，在机房采用基于磁盘虚拟化的系统管理模式后，现有数字语音教室软件采用频道号通信模式建立教师机与学生机连接的模式会变得过于繁琐，会增加系统镜像制作的工作量，一个机房一个频道就要做一个对应的系统镜像，既占用磁盘空间也不便于系统管理。
5.此外，现有数字语音教室软件采用的是单机授权模式，也就是说要在每个机房的教师机上进行单机注册，绑定在这台教师机上允许连接本机房的学生机总数。针对现有需要单机注册的不便，软件厂家提出了采用网络服务器许可授权的模式，此方法虽然解决了原有绑定教师机的单机注册模式，但在实际使用过程中有新的不便，每次启动教师端管理程序前都要人工确认设置的网络连接许可数量是否准确，是否与所需连接的学生机数量一致。
6.与此同时，随着计算机实验教学上机人数规模的不断增加，单一机房无法容纳一门课程的全体学生，多个机房合班教学的模式日益普及，因此每次上课使用教师端管理程序都存在改变所需网络连接许可数量的可能性，这导致了每次使用教师端管理程序前均要检查确认所填写的连接许可数是否超额，以免发生个别机房因剩余可用连接许可数不够而无法使用的情况。
7.同样机房使用基于磁盘虚拟化的系统管理软件以及较为复杂的网络拓扑结构，为了管理方便我们配置操作系统c盘还原功能，每次教师机重启系统都要进行手工配置连接许可数量，对于机房管理人员和使用师生都会带来不便，使用感受和体验非常不好。
8.总结问题如下：
9.1、双ip网络工作环境下，数字语音教室软件工作时需选定操作系统应用ip进行通信；
10.2、频道号通信模式会增加系统镜像制作的工作量，升级为ip地址段的分班连接模式；
11.3、单机注册的授权模式不适用于基于磁盘虚拟化的系统管理模式；
12.4、单机注册升级为网络服务器许可授权模式后，人工设置每次使用的许可数量非常不便，容易造成使用冲突，导致授权数不够；
13.5、合班教学时需要用一个房间的教师管理端程序控制多个房间的学生机，这就需要使用者设置好所控多个机房学生机的数量，使用过程非常繁琐，使用不便也容易出错。
14.因此需要一套科学有效的机房计算机系统管理方法，优化机房计算机的管理功能，缩短加载系统的开机时间，减少机房计算机系统的升级、维护时间，提高多机房合班教学模式使用的便利性。


技术实现要素：

15.本发明的目的在于，提供一种系统双ip网络环境下的多机房合班教学管理方法，通过对机房内所有计算机系统镜像的配置，自动完成计算机的通讯连接，方便教师跨机房教学和管理。
16.为解决上述技术问题，一种系统双ip网络环境下的多机房合班教学管理方法，机房采用基于磁盘虚拟化的系统管理程序，机房中每台计算机配置两个ip地址，一个ip地址为底层系统管理ip，用于与系统管理部署服务器进行通讯传递数据和命令，每台计算机的底层系统管理ip为固定的静态地址；另一个ip地址为操作系统应用ip，每台计算机配置1个以上的操作系统，每个操作系统的操作系统应用ip对应配置专属ip，操作系统应用ip为静态地址，随着操作系统的改变而变化；机房的计算机根据功能分为教师机和学生机，教师机安装教师端管理程序，学生机安装学生端管理程序，教师机通过教师端管理程序对同一个机房内的学生机进行控制。
17.所述安装教师端管理程序包括设置教师端管理程序采用基于ip地址的工作模式；配置教师端管理程序绑定操作系统应用ip；录入所有机房的ip地址信息和学生机数量；测试与学生端管理程序连接后的控制和广播功能；将教师端程序设置为默认选择机房号为空；使用系统管理程序制作教师机的系统镜像。
18.启动教师机，使用教师端管理程序时需要选中目标机房，以及控制匹配的学生机。
19.所述安装学生端管理程序包括设置学生端管理程序采用基于ip地址工作模式；测试与教师端管理程序连接后的被控制和广播功能；使用系统管理程序制作学生机的系统镜像。
20.所述底层系统管理ip使用专用私有ip固定的静态地址，与计算机的mac地址进行绑定；所述底层系统管理ip采用10.255.68.*——10.255.71.*，底层系统管理ip小于操作系统应用ip。
21.所述机房中计算机底层系统管理ip设置规则为，根据机房的个数划分出相同个数的vlan，底层系统管理ip采用c类地址，每个机房的计算机物理编号从001开始，根据每个机房的计算机数量，如果机房的计算机数量小于半个c的ip地址数量，每个机房使用半个c的ip地址，子网掩码使用255.255.255.128，上半段ip地址从1开头，下半段ip地址从131开头；如果机房的计算机数量超过半个c的ip地址数量，则根据实际情况进行划分。
22.所述底层系统管理ip与计算机mac地址绑定，配置顺序根据机房内计算机物理编号递增配置，计算机与系统管理服务器采用pxe技术进行通讯，通过底层系统管理ip进行数据传输，从系统管理服务器接收命令和传递数据。
23.本发明的有益效果为：本发明的机房所有计算机在重启和镜像软件安装后，能够自动完成机房计算机的参数配置，每台计算机的底层系统管理ip为固定不变的静态地址，与系统管理部署服务器的通讯模式也不会改变，确保网络连接稳定。将计算机中的操作系统按照使用需求分为不同的操作系统，如机房上机系统、阅卷系统、托福考试系统、德福考试系统、四六级英语口语考试系统、应用培训系统、招聘考试系统等多个不同系统，开机时对不同操作系统的选择，系统自动配置对应的操作系统应用ip，并且只加载该系统需要的软件，缩短了启动时间。
24.学校开展计算机实验教学时，计算中心公共机房承担着全校文、理、工、医学科的本科生、国防生和研究生的计算机上机教学任务，每天开放14个小时，是全国首批国家级计算机实验教学中心，也是全校利用率最高、服务面最广的计算机教学实验室。由于上机课程种类繁多，目前操作系统中安装了超过40种应用软件，导致开机系统引导缓慢，并且启动运行程序等待时间长，此外还会遇到不同课程任课教师使用的相同软件因为版本不同而发生不便。同时机房还承担着校内多种竞赛、培训及考试使用，每学期都要进行多次临时的软件安装和升级，由于机房规模庞大，每次升级都要花费大量的精力去部署。
25.经过调研现有基于磁盘虚拟化技术的系统管理软件无法满足我们的需求，不能满足本校用户登录及验证的管理模式，无法实现不同系统不同网络配置的场景需求，因此需要在现有商业软件的基础上进行需求与功能的定制，进行二次程序开发。我们将以往管理机房使用的命令和本校特有的统一身份认证平台相结合，实现与商业软件的无缝衔接。使用我们定制开发的系统可以进一步发挥公共机房计算机的软、硬件及网络的共享，可以为学校节约经费、空间使用和人员支出，避免重复投入建设院系机房。
26.新的系统管理模式可以实现每位任课教师一个独立的操作系统供其上课教学使用，用完即走对其他上机活动无任何影响，做到不同课程使用不同系统互不干涉。
27.可以实现机房计算机多系统管理及快速升级恢复，上机用户实现独占系统，系统软件差异化部署等。
28.例如：不同授课教师独立使用不同版本、不同来源的软件，上课系统独立，账号独立管理；机房系统配置课表功能，根据课表安排每天开机显示系统选择菜单不同；系统软件快速推送及还原；硬件设备禁用管理等功能。
29.在使用机房教师机上的教师端管理程序时，使用者可以直接在图形界面选择机房即可顺利使用，无需知道每个机房的学生机数量和ip地址范围，也无需手工设置每个机房需要使用的连接许可数量，通过预先录入的机房划分信息和参数配置为使用者和管理者均提供了极大的操作便利。
30.对于机房合班教学使用后，下节课的使用者只需要重新启动计算机，教师机操作系统的c盘会自动还原到最近一次部署系统时候的状态，教师端管理程序需要重新选择目标机房，不会因为之前使用者的选择设置对后面使用者造成困惑或麻烦。
附图说明
31.附图1为本发明机房计算机ip地址设置示意图；
32.附图2为本发明教师端和学生端程序安装流程图；
33.附图3为本发明底层系统管理ip设置规则参考图；
34.附图4为本发明操作系统应用ip配置方式以及与底层系统管理ip的对应关系图；
35.附图5为本发明多个机房计算机系统ip地址使用范围示意图；
36.附图6为本发明教师端管理程序中机房划分信息的示意图；
37.附图7为教师端管理程序选择目标机房8的示意图；
38.附图8为选择机房8时教师端管理程序登录状态的示意图；
39.附图9为教师端管理程序选择目标机房6、7、8的示意图；
40.附图10为选择机房6、7、8时教师端管理程序登录状态的示意图。
41.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
具体实施方式
42.本发明的实施例1：一种系统双ip网络环境下的多机房合班教学管理方法，机房采用基于磁盘虚拟化的系统管理程序，机房中每台计算机配置两个ip地址，一个ip地址为底层系统管理ip，用于与系统管理部署服务器进行通讯传递数据和命令，每台计算机的底层系统管理ip为固定的静态地址；另一个ip地址为操作系统应用ip，每台计算机配置1个以上的操作系统，每个操作系统的操作系统应用ip对应配置专属ip，操作系统应用ip为静态地址，随着操作系统的改变而变化；机房的计算机根据功能分为教师机和学生机，教师机安装教师端管理程序，学生机安装学生端管理程序，教师机通过教师端管理程序对同一个机房内的学生机进行控制。
43.所述安装教师端管理程序包括设置教师端管理程序采用基于ip地址的工作模式；配置教师端管理程序绑定操作系统应用ip；录入所有机房的ip地址信息和学生机数量；测试与学生端管理程序连接后的控制和广播功能；将教师端程序设置为默认选择机房号为空；使用系统管理程序制作教师机的系统镜像。
44.启动教师机，使用教师端管理程序时需要选中目标机房，以及控制匹配的学生机。
45.所述安装学生端管理程序包括设置学生端管理程序采用基于ip地址工作模式；测试与教师端管理程序连接后的被控制和广播功能；使用系统管理程序制作学生机的系统镜像。
46.所述底层系统管理ip使用专用私有ip固定的静态地址，与计算机的mac地址进行绑定；所述底层系统管理ip采用10.255.68.*——10.255.71.*，为了不扰乱应用程序对于ip地址的选取，底层系统管理ip小于操作系统应用ip。
47.所述机房中计算机底层系统管理ip设置规则为，据机房的个数划分出相同个数的vlan，底层系统管理ip采用c类地址，每个机房的计算机物理编号从001开始，根据每个机房的计算机数量，如果机房的计算机数量小于半个c的ip地址数量，每个机房使用半个c的ip地址，子网掩码使用255.255.255.128，上半段ip地址从1开头，下半段ip地址从131开头；如果机房的计算机数量超过半个c的ip地址数量，则根据实际情况进行划分。
48.以图3-5中8个机房为例，每个机房的计算机数量最少的50台，最多的103台，均不超过半个c的ip地址数量，计算机底层系统管理ip设置时8个机房使用4个c类地址，划分为8个vlan，每个机房的计算机物理编号都从001开始，每个机房使用半个c的ip地址，子网掩码使用255.255.255.128，上半段ip地址从1开头，下半段ip地址从131开头。
49.所述底层系统管理ip与计算机的mac地址绑定，配置顺序根据计算机物理编号递增配置，计算机与系统管理服务器采用pxe技术进行通讯，通过底层系统管理ip进行数据传输，从系统管理服务器接收命令和传递数据。
50.下面详细介绍具体步骤：
51.在教师端管理程序中提前录入每个机房的相关信息，包含机房名称、起始ip、结束ip和学生机数量。
52.录入后的信息将会随教师机的系统镜像文件部署到每个机房的教师机上，每台教师机的教师端管理程序都存有机房划分信息。
53.使用教师端管理程序时需要选中目标机房。例如：在教师端管理程序中勾选8号机房，确认后就会看到已选的机房号和自动设定的连接许可数量。如下图8所示：ip地址段是使用8号机房的，申请学生数量为103。
54.合班教学时，在教师端管理程序中勾选多个机房即可自动配置对应学生机的数量。例如：我们选择6、7、8号三个机房进行合班教学。其中6号机房学生机96台、7号机房学生机103台、8号机房学生机103台，三个机房总共加起来有302台。如下图10所示：ip地址段是使用6、7、8号三个机房的，申请学生数量为302。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。