云計算技術在語音室的應用

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摘要：目前隨著傳統語音室配置的計算機PC終端數量的增加，逐漸暴露出語音室中嚴重的網絡安全、系統安全以及數據安全等問題，這些問題給語音室管理維護工作帶來了巨大的挑戰，因此迫切需要一種新的技術使得語音室管理更加高效化、集中化及網絡化。隨著Web技術和云計算技術的發展，云桌面語音室以其易維護、高性價比、功能強大以及性能優越等特點在各大高校得到了廣泛應用，為師生提供更多的學習和訓練資源?；诖?，筆者介紹了云計算技術在語音室的應用與實現方式，同時探討了未來實驗室網絡化的發展方向。

關鍵詞：虛擬化；語音室；云計算；KVM

1傳統語音室存在的問題

語音室是全校學生進行語言訓練的場所，學生數量眾多可能會對語音室帶來不同程度的損壞，從而大大增加了管理員的工作量，嚴重的甚至會影響到正常的教學活動。常見的硬件問題一般有主板或內存條有灰塵、顯示器主機電源線或VGA線沒插緊以及耳機鍵盤線沒插緊或損壞等，常見的軟件問題一般有軟件關鍵文件丟失、病毒感染以及文件夾偽裝病毒等。一旦大量學生電腦出現問題，就會大大增加管理人員工作的復雜度和煩瑣度[1]。管理員除了要保證軟硬件的正常運行外，在課程大綱發生變化時每學期還需要根據要求來更新升級教學課件和相應的配套軟件，需要花費大量的時間和精力來保障教學活動的進行[2]。此外，當系統被病毒感染而無法正常工作時，如果該計算機沒有安裝還原卡或軟件，那么管理員就需要增加檢查的時間來發現問題，同時修復系統。總而言之，傳統語音室的問題設備數量多、類型雜亂且難以被及時監控發現，問題積累爆發時甚至會影響到正常教學活動的進行。

2云桌面語音室介紹

隨著技術的發展，傳統的語音室已經逐步被大部分高校淘汰，取而代之的是以云技術為主的新型云桌面語音室[3-4]。云桌面語音室在傳統語音室的基礎上增加了桌面虛擬化技術，該技術支持對多種操作系統和硬件資源的虛擬化，可以實現對二進制指令的轉化映射，各終端通過Web或者遠程桌面（RDP）訪問云服務器的虛擬主機[5-6]。在管理主機的控制下，每臺終端既可以通過原始的教學系統進行語言學習，也可以被當作普通的計算機進行更加豐富的學習活動或者項目實踐。和上一代傳統的數字語音室相比，新的云桌面語音室經過了一段時間的發展，無論是從技術層面還是從教學層面，都有了質的飛躍。傳統數字語音室學生端配置的是個人電腦計算機，而使用了云桌面技術的語音室使用了ARM嵌入式終端設備，在功能和性能上可以取代傳統的個人電腦計算機。云桌面語音室的出現是信息技術與教學深度融合的結果，體現了未來教室信息化的發展方向。新的發展方向需要有新技術的支持，相關的系統集成公司必須要與時俱進，在原有的技術基礎上結合更多的先進技術才能在市場上占有一席之地。當前教育產品和服務方面的公司主要有藍鴿科技公司、寧大易方科技公司以及格陵蘭科技公司等，各家公司核心技術體現在通信技術、音視頻處理技術以及基于不同虛擬化軟件的云服務器技術上。所選用的云桌面語音室方案要具有實時性和高并發性，以確保數據及時傳輸和呈現。

3基于KVM的云桌面系統的架構

語音室云桌面系統采用的是基于KVM框架的完全虛擬化解決方案。KVM是一個開源的系統級虛擬化模塊，被集成到Linux2.6.0以后的版本中，目前已成為學術界主要的虛擬機監控器（VirtualMachineMonitor，VMM）。KVM作為一個獨立的模塊被打包在Linux系統中，工作在內核模式時具有較高的權限。在執行虛擬化時，KVM直接和物理硬件通信，無需通過操作系統。KVM是一種全虛擬化的技術，其工作過程需要有IntelVT或AMDV硬件技術的支持。IntelVT包含多種硬件技術，這些技術可以減少虛擬機資源的爭奪，消除VMM執行中斷對性能的影響，實現虛擬機在不同服務器中的遷移，同時支持直接I/O來減輕VMM訪問CPU的負擔以及分配專線鏈路直接訪問網絡接口。由于KVM只負責與控制虛擬化硬件進行數據交換，因此在創建出來的虛擬機里還需要為其提供模擬的計算機硬件環境。KVM使用Qemu來執行硬件環境的虛擬化工作。Qemu是一種純軟件模擬技術，可以模擬多種CPU及其他硬件設備，Qemu工作在用戶模式中可以對絕大部分模擬環境提供支持。一旦進行I/O操作，所有的請求會被重新發送到給Qemu。接到操作指令后，Qemu先將原始二進制指令翻譯為TCG中間代碼，然后將中間代碼翻譯為宿主機機器執行指令。Spice支持音視頻傳輸、鍵盤鼠標USB的重定向等，在終端設備和云服務器之間使用Spice技術實現對虛擬機的遠程訪問。Spice技術主要由Client、Agent以及Server組成，它們分別位于終端機、虛擬機以及服務器中。基于KVM的云桌面系統結構如圖1所示。

4云桌面語音室優點

4.1造價低廉

云桌面語音室的造價一般在50萬元左右，其中造價較高的有云服務器、教學軟件以及專用交換機等。學生端使用的是嵌入式終端設備，其價格是一般個人電腦的五分之一左右，在云桌面系統環境下還能充當電腦來使用。該云桌面語音室大大降低了成本，且在功能上優于傳統的實驗室。此外，嵌入式終端的噪聲小且工作功率僅有5w左右，遠遠低于個人計算機的功率，在一定程度上促進了語音室的節能減排。

4.2維護簡單

云桌面語音室學生終端一般安裝的是安卓操作系統，該系統下通常配備了廠家配套的語言學習訓練軟件，老師可以在該軟件系統中進行教學活動。該系統下一般不產生新文件且無病毒感染，因此管理員無需對學生終端固有的軟件系統進行維護。此外，學生終端可以通過遠程桌面協議切換到云桌面模式。每臺服務器一般可以虛擬出10～20臺計算機，服務器和學生終端之間傳輸的是圖像數據，在虛擬計算機下學生所有操作產生的數據全部存儲在服務器端。管理員維護只需要操作服務器的虛擬計算機即可，通過配套的服務端管理軟件可以批量對多個虛擬計算機進行軟件安裝、系統更新等操作，使得維護管理的工作量大大減少。

4.3部署靈活

管理員可以根據具體的語言教學和實訓的需要，創建多個操作環境系統，如Linux操作系統、Win10操作系統等。同時，為了滿足不同專業的具體需求，例如商務實訓、翻譯實訓以及交替傳譯實訓等，可以部署不同的應用組件。利用廠家提供的虛擬化服務器管理軟件實現集中管理、動態部署及快速分發，充分利用服務器的存儲空間。

4.4容易擴展

整個云桌面系統資源都是動態易擴展的，無論是軟件還是硬件都采用標準化的接口，各功能部件模塊化，可以為未來的語音室業務需求的發展變化提供可擴展基礎，可以隨著不同應用場景的變化而發生變化。高度模塊化的云桌面系統可以較容易的適應變化，進行新的擴展升級時可以在原有的基礎設施上進行，無需重新設計。

5云桌面語音室未來發展方向

隨著云計算的發展，云桌面系統已經廣泛應用于更多的領域，并得到普遍認可和好評。目前，云桌面系統主要使用的是桌面虛擬化（VirtualDesktopInfrastructure，VDI）技術。VDI技術主要傳輸的是圖像數據，可以保障數據在客戶終端的安全性。雖然VDI技術的數據安全性非常高，但是該技術十分依賴網絡，在網絡阻塞或斷開的情況下客戶端便無法工作。此外，客戶終端運行依賴GPU渲染圖像的軟件時會加重服務器的負擔，導致終端畫面卡頓，影響終端用戶的體驗，嚴重時甚至會影響工作進度。針對VDI的缺點，已經有廠家結合VDI和VOI來搭建系統，以滿足某些單位需要脫機和快速渲染圖像的需求[7-10]。嚴格來說，虛擬操作系統基礎架構（VirtualOperatingSystemInfrastructure，VOI）不屬于云桌面技術，其將操作系統的指令數據直接分發到各個終端，使得操作系統在終端的使用完全脫離網絡，可以大大減輕服務器的壓力。VDI+VOI的虛擬桌面系統已經在許多院校得到應用，為不同的需求提供了靈活可實現的方案。目前的云桌面系統中，服務器設備一般都是由廠家打包銷售的。考慮到網絡速度會影響到終端虛擬操作系統的啟動速度和客戶的使用體驗，服務器一般部署在教室或者單位的機房里。隨著5G的發展，未來云桌面系統可能無需購買服務器設備，只需要將云服務器軟件部署到提供云服務的廠家托管即可，這樣可以降低購買服務器的成本、減少管理員維護服務器的工作量，且語音室搬遷時無需遷移服務器，既減少了開支，又符合云計算分布式資源共享的原則。

6結語

隨著信息技術的進一步發展，語音室也隨之不斷創新發展。未來語音室必須緊跟時代的步伐，融合5G、物聯網等新技術手段輔助教學科研開拓更多更有效的教學模式。云桌面語音室能為語言教學和實訓提供可靠有效的保障，幫助提高教師的教學水平，因此未來將繼續對其深入研究。

參考文獻

[1]王榮寬.高校英語語音室管理存在的問題及有效對策[J].黑龍江科學,2017,8(24):108-109.

[2]閆淑紅.淺談高校語音室的安全管理[J].辦公自動化,2018(14):49-50.

[3]張韜.大學語音室發展方向與大學英語改革[J].湖北函授大學學報,2014,27(9):162.

[4]趙桂玲.大學英語自主聽力語音室管理的現狀與對策[J].山西師范大學學報(自然科學版),2008(22):136-138.

[5]羅圣美,李桂萍.云桌面解決方案和實踐[J].信息通信技術,2016(2):46-52.

[6]李梅,羅南林,蔡建軒.基于VDI模式的桌面云管理平臺設計與實現[J].計算機科學,2015,42(增刊1):345-348.

[7]張穎,凌仕勇．VDI+VOI融合的多媒體教室桌面云設計與實踐[J].實驗室研究與探索,2017,36(10):145-148.

[8]安虎.云計算技術在計算機數據處理中的應用探析[J].信息記錄材料,2021,22(1):121-122.

[9]劉晨.融媒體技術發展淺談[J].廣播電視網絡,2020,27(12):97-98.

[10]王濤.云計算及大數據技術研究[J].信息通信,2020(12):255-257.

作者：李新 單位：廣東海洋大學外國語學院