高职文创类生产性实训室IT建设方案探究——以深圳职业技术学院数字创意与动画学院实训室建设为例

杨 伟， 李俊宗

（1.深圳职业技术学院数字创意与动画学院，广东深圳518055；2.深圳市升阳港湾科技有限公司，广东深圳518000）

0 引 言

在当前科技发展日新月异的今天，国家顺应时代的变革，对教育发展提出了新的要求。为满足未来人才需求，在国家十三五教育发展规划中提到：“坚持优先发展。人才是国家发展的核心要素。要坚持把教育摆在优先发展的战略地位，充分发挥教育的基础性、先导性、全局性作用，更加注重教育和人力资源开发，加大投资于人的力度，面向现代化，面向世界，面向未来，超前规划，优先发展，加速人力资本积累，为国家和民族的未来奠基”［1］。4K／8K 需求、虚拟仿真、大数据、人工智能、5G等技术应用将成为未来5 年内引领文化创意产业的制高点。高职文化创意类学院作为职教体系中倡导“创意、设计”理念的排头兵，致力于培养“德业并进、学思并举、脑手并用”［2］的复合式创新型高素质高技能人才，如何做好特色实训室基础架构及配套建设，以更高效为专业教学服务、为企业培养合格人才，成为实训室建设面临的一个挑战。

1 高职文创类实训室IT架构现状分析

职业技术学院人才培养的总目标是高技能、高技术人才，文创类学院因其自身特点，以行业为导向，面向数字内容产业，培养创意创新型、复合型、高素质创意设计与生产制作高技能专业人才。专业内涵包含三维动画、数字媒体技术艺术、特效制作、游戏设计与制作4 方面基础领域，培养核心技能为基于动作（表情）捕捉、集群渲染、虚拟演播、游戏引擎、超高清素材拍摄制作、特效制作专业系统，依赖大量高性能工作站等软、硬件系统协同提供服务的设计与动手能力。实训目标为参照行业领先企业的工作流程、质量、效率标准，完成高质量数字内容制作。基于数字内容目标特性及制作需求，实训室IT的基本架构包含：

（1）IT 系统。主要用于部署各种行业应用软件及相应的应用技术平台，如流程管理系统、项目管理系统、素材管理系统等应用服务，以适应新技术和新工具快速迭代，更好满足学生将来就业的技能要求。

（2）私有云渲染系统。三维动画、特效制作需要大量的渲染，尤其是校企合作方面，借助渲染农场可以让校企合作项目的渲染在本地完成，规避传统渲染方式周期长，网络传输速度慢，渲染资源排队紧张的问题，保证项目可以按期保质保量完成。

（3）非线编剪辑平台。4K 的普及和8K 的来临，非线编剪辑平台对硬件基础设施（存储、网络、工作站）有着越来越高的性能要求和功能性技术要求，采用以IP 网络为核心的高性能NAS 解决方案成为主流，目前以10 Gb为主，未来的主流应扩展至40 Gb甚至100 Gb；传统的本地非编剪辑解决方案（光纤存储共享解决方案＼便携存储阵列）因需要专用的硬件支持，较高的维护升级成本，且无法与其他平台共享，性能无法持续提升等先天缺陷，行业内4K／8K的非编平台已经逐渐淘汰了传统的非编存储解决方案（光纤存储共享）。

我校数字创意与动画学院，瞄准文化创意与战略性新兴产业，经过多年不断更新发展，规模化效应显著，各种高端一流设备、系统纷纷落户，实训设施系统越来越庞大，但由于新技术不断迭代、设备使用年限限制、系统与系统间缺少关联度，建设时间跨度大，导致超大数据量以及资源共享对存储、网络传输、安全和系统运维等刚需成为各实训单元良好协同发展的瓶颈，严重影响项目内容生产，表现在：

（1）网络设施换代滞后，影视后期剪辑特效合成工作室，集群渲染农场以及教学数据中心IT环境之间未实现高速互联。若要在IT 系统之间拷贝数据大多数时间都需要通过移动硬盘拷贝，费时费力，给师生造成很多不便，影响教学和生产绩效。

（2）数据无法共享。IT系统独立存储系统，只服务于自己的业务系统，各存储之间无法互联，数据无法在学院内自由流通。运行的现状是教学IT 系统中的存储服务器压力最大，集群渲染系统存储压力其次，影视后期剪辑工作室存储最小。

（3）缺少存储备份系统，数据安全无保障。勒索病毒的日渐泛滥，学生上网不规范致使中毒的情况十分常见，存储中毒导致部分数据加密无法使用的情况时有发生，处理起来非常棘手［3-4］。

（4）系统运维繁琐。学院机房运维采用还原卡实现系统保护，解决了系统盘保护的问题，减少了部分运维工作量，但一些关键性问题无法解决，比如商业特效软件激活，系统还原之后需逐一手动输入；部分专业软件无法批量激活；特别是教学、项目中数据经常存储在本地数据盘中，上传病毒文件到数据盘有可能导致全网中毒，非常难以处理；还原卡的保护方式特别容易伤硬盘，工作站3 年之后硬盘故障率居高不下，增加了运维成本。

（5）IT管理员知识结构单一，IT技术不全面。处理简单的工作站、常规网络维护还能胜任，但在处理棘手的专业技术问题时往往面临很多困难，有些问题一拖再拖，甚至无法解决，导致后续一连串的不良反应，影响使用满意度。

实训室IT架构所面临的以上困扰，在不同院校不同程度上都有所体现，究其原因有资金缺乏带来的压力，也有专业壁垒造成的系统隔离，还有设备论证中的形式大于内容等，但关键是缺乏长远、科学、系统、合理的可执行方案标准，导致实训室从建设到使用过程中绩效低下的现象较为常见。

2 高职文创类生产性实训室IT解决方案

文创类学院的实训室建设，网络、计算能力、存储“三驾马车”是基础设施建设中的重中之重，遵循的原则是立足现状，展望未来，具备一定的前瞻性。我院近年来为克服实训室建设中存在的“老马拉新车”问题，在优先借鉴、靠拢国内高端影视后期特效的基础架构建设标准和方案基础上，注重校企数字内容制作项目合作的可行性，注重实训室软硬件系统的可实战性、注重数字内容制作的可生产性，总体上合理规划IT基础架构：①网络：核心100 Gb 起步，支持板卡扩展，未来可以满足40 Gb需求，后期只升级板卡无需更换机框；②计算：部署虚拟化平台，提升资源利用率，减少硬件重复采购，节约机柜空间，减少不必要的浪费；③存储：高性能可扩展，满足对存储的性能需求，管理维护方便，减轻管理员的工作量。通过生产性实训室建设，让学生在校期间直接快速对接生产性流程管理，直接进入生产环节，为企业培养直接上手、零距离的人才［5-6］。

2.1 设计原则

（1）采用软件定义数据中心（SDDC）的解决方案，硬件采用行业标准x86 服务器，数据中心不考虑专用的软硬件绑定的专有设备，规避后期高昂的硬件维护成本。通过软件定义数据中心的解决方案虚拟化数据中心的一切物理资源，通过虚拟化的技术，构建一个由虚拟资源组成的资源池，不仅是对服务器进行虚拟化，还包括存储虚拟化和网络虚拟化。不仅可以简化服务器更改、存储更改、网络配置的难度，更使得对服务器、存储、网络的管理和配置操作具备可重复性和持续性［7］。

（2）提升教学连续性，减少软硬件故障，借鉴行业内优秀公司的基础架构，数据统一管理，教学工作站不再配置数据盘，节省硬件采购成本，用一套高性能的超融合存储系统来满足所有师生的教学需求，师生可以在学院内的任意时间和任意地点访问自己的数据，不受工作站关机和电教室断电的影响。

（3）提升安全性，降低病毒导致的网络故障和系统故障。加强对师生的网络安全意识管理，技术方法加管理制度促进安全策略的快速落实，逐年稳步提升师生的安全意识，形成良好的教学安全行为规范。

（4）通过减少基础设施的瓶颈和故障来减轻管理老师的工作量，做到绝大多数的问题可以远程处理，不必事事东奔西跑，后期可以腾出更多的时间和专业老师做相关的生产性流程管理研究或者开发工作，专注于教学应用能力的提升，提升学生的相关的技能，进而提升学院的综合实力，为行业更好地培养符合企业标准的人才。

2.2 设计方案

（1）IT系统网络通过100 Gb骨干网互连互通，集群渲染农场和影视后期剪辑工作室通过双100 Gb 网络接入核心交换机，打通网络并且消除网络性能瓶颈，师生可以在学院内的任意位置访问学院所有的服务器，应用系统和存储系统。

（2）建立一套高性能的存储系统，为IT系统提供强大的读写性能，为集群渲染农场提供超过20 Gb／s的并发读带宽，满足渲染刀片并发渲染的性能需求，提升渲染的效率；为工作站提供超过40 Gb／s 的并发读写带宽，满足非编需求高性能的并发读写带宽，最多可以满足40 轨高清原始码流剪辑；为电教室超过80 Gb／s高性能并发读写带宽，满足教学软件（Maya，Nuke，3DMax，Modo，Pre）高性能带宽，电教室工作站取消第2 块数据盘，教学过程中直接从存储上打开素材文件进行制作和教学，无需再下载到工作站本地。

（3）统一管理教学工作站，管理员可以在工位上对所有的工作站进行相关的维护工作（软件安装／系统还原／故障处理），无需再跑到电教室进行维护。

（4）网络安全管理，解决学院内的病毒频繁的现象，将有病毒的问题素材通过杀毒软件隔离或者清除，防止病毒泛滥阻塞网络加密文件导致的教学中断。

（5）解决学院内商业特效软件激活问题，减轻运维老师软件激活工作负担。

2.3 实施方案

为满足对IT基础架构的性能稳定性及维护性需求，以学院为例，对IT 基础设施提出以下基于超融合智能IT系统的改造实施方案。

（1）配置100 Gb可扩展核心交换机，整体架构见图1。初始配置100 Gb 端口数量不少于80 个，支持30 个工作站机房／工作室／办公室网络接入（每房间接入交换机2 个100 Gb端口）和10 台超融合服务器100 Gb网络接入（每服务器2 个100 Gb网络端口，合计80个端口），所有办公室和教室都通过双100 Gb 光纤连接核心交换机，核心背板带宽超过1.92 Tb／s，彻底解决网络性能瓶颈，满足各个场景下的性能要求，实现内部网络高速互联互通。

图1 可扩展核心交换机整体架构图

（2）部署最新的高性能超融合存储系统，其架构见图2。支持高性能读写缓存加速解决高并发访问场景下的性能问题，支持快照功能，解决因为文件中毒导致的数据丢失问题，支持分布式可扩展架构，性能和容量可以随着节点的增加而增加，支持虚拟化功能。虚拟化计算资源池，存储资源池，网络资源池，所有的应用都按需从资源池里面取相关的资源（计算、存储、网络），资源不足的情况下，通过采购标准的x86 服务器硬件来解决相关问题，将服务器设备的采购量降低80%以上。

图2 超融合架构图

（3）部署智能云桌面管理系统（IDV）（见图3）替代课室机房使用的还原卡。智能云桌面管理系统实现了对学院内所有工作站的统一管理统一运维，支持教学工作站定期还原，防止系统盘病毒问题，独有的技术架构保护硬盘，减少磁盘碎片，减少硬盘故障率。电教室工作站取消数据盘，所有的教学工作直接使用高性能超融合存储系统［8-9］。

图3 IDV架构图

（4）部署虚拟存储网关服务，按班级创建一个基于KVM 的存储网关虚拟机，为师生提供共享存储服务，创建对应的师生账户，并且设置相应的权限，老师可以访问所有的学生存储空间。

（5）部署后期特效软件认证服务器（Autodesk，Foundry，Houdini等），特效软件的license 认证模式统一设置成为本地license服务器认证。

（6）部署杀毒应用虚拟机，安装商业杀毒软件，定期更新病毒库，对共享存储空间进行检测，一旦有用户上传病毒文件，立即隔离。

2.4 系统优势

超融合智能IT 系统改造方案的提出与实施，需建立在充分理解传统学院IT 系统之上、渲染农场和非编工作室当前面临的问题和挑战，从使用者的角度出发，秉承易用、高效、经济的设计理念，具有以下的优势［10］：

（1）新应用上线无需采购服务器，直接在线创建应用虚机即可：①快速维护，一键安装部署、系统恢复、故障请求；②集中管理，工作站系统集中到服务器端管理，无须东奔西跑。

（2）基础设施无瓶颈，4K 场景随心做：①100 Gb核心网络，彻底解决网络瓶颈，满足未来10 年发展需求；②超融合解决方案，动态增加存储的容量和性能，不再有存储性能瓶颈；③智能桌面管理系统，释放被还原卡压制的硬盘性能，系统启动更快。

（3）系统更加安全。①病毒查杀，工作站和存储双重查杀，防止病毒遗漏；②快速恢复机制，不怕系统瘫痪，一键恢复恢复机制；③严控操作流程，对用户端操作严控（驱动层禁止USB端口），不能随意安装和拷贝数据。

（4）运营成本降低。服务器和工作站生命周期延长，硬盘故障率大大降低，并减少整体的总成本；管理和运维工作量减少，工作效率提高；采服务器硬件为标准x86 设备，课室工作站不必配置本地数据硬盘，减少大量工作站数据硬盘采购需求，降低采购成本。

（5）节能环保。由传统10 台物理服务器浓缩到6 台超融合服务器，降低45%以上，降低制冷需求；从2 个机柜变为1 个机柜。

3 结 语

数字创意与动画学院经过20 年不断发展，在文化创意与战略性新兴产业、行业中取得了不菲的成绩。超融合智能IT系统架构的合理性、科学性、前瞻性、拓展性决定了实训室建设的品质，该方案作为文化创意类学院实训室建设的中心思想提出、实施，为学院专业未来发展及在新领域上的突破奠定了良好基础，较好解决了实训室建设高投入、低产出的矛盾，为服务师生更加高效、专注创意与内容的生产性制作上做了有益尝试。