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摘 要：生物信息学教学机房相比高校图书馆机房的计算机配置要求更高,安装软件更具有专业性且种类繁多,有效地维护和管理机房,为生物信息学教学提供一个和谐安全的环境对提高教学质量非常重要.本文主要从生物信息学教学机房管理和维护出发,在实践的基础上介绍健全机房管理制度的必要性,结合生物信息学教学具体应用,介绍了双操作系统和专业应用软件选择和分区以及快速安装软件技巧,总结了计算机系统数据维护的快速有效维护方法和常见的计算机故障恢复方法,最后指出机房环境的保养工作的必要性和方法.
关 键 词：生物信息学；教学机房；管理；维护
中图分类号：G647文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）43-0010-03
生物信息学是生命科学领域的一门新兴的具有活力的交叉前沿学科,它以互联网为媒介,蛋白质和核酸数据库为载体,综合利用高等数学、生物统计学相关知识,建立各种计算分子生物模型,以计算机为工具,进行生物信息学分析来理解海量分子数据中的生物学意义.生物信息学专业实践课程教学依托于计算机机房,学生利用计算机进行动手操作生物信息学软件和搜索数据库等获取实验数据.生物信息学教学机房与图书馆的多媒体机房相比,所需的计算机硬件设备要求配置较高,安装软件更具有专业性且种类繁多,需满足生物信息学教学的要求,因此教学机房的管理和维护工作是生物信息学教学的重要环节,特别是教学机房的服务对象为本科生,他们好奇心和动手能力强,但破坏性也强,如注册表被改动、系统软件或生物信息学软件遭删除,或非法安装聊天、游戏、股票软件等诸多问题将会严重影响课堂的教学效果.怎样才能做好生物信息学教学机房管理和维护,为教学提供一个和谐安全的环境,对提高课堂教学效果,减轻任课教师的工作强度,都有着十分重要的意义.
一、机房使用管理规章制度制定的必要性
能否做好机房管理和维护直接关系到计算机的使用寿命和机房运行费用,甚至会影响到教学效果.制定一套合理规范的教学机房管理与使用规章制度,营造一个良好的实验操作环境,明确教学机房教辅人员、任课教师、学生的职责是生物信息学教学机房管理的一项重要内容.为确保生物信息学教学机房的日常正常运行,教辅人员不仅要会维护计算机等多媒体教学设备,还要会安装生物信息学软件和工具,要有很强的责任心和技术能力来面对每天的机房管理维护工作.计算机故障是多种多样的,教辅人员要不断地提高自身技术水平,发生故障时要能够做到及时排除,确保及时地为下一节课提供服务.硬件安全上要做好防止计算机病毒的工作,注意定期查杀病毒,软件使用上要及时更新生物信息学应用软件的最新版本.因此机房教辅人员不仅要经常关注计算机科技的更新,还要关注各种生物信息学软件、算法和数据库的更新,并要在实验平台进行测试,保障软件的稳定性并确定软件更新后所需的计算机资源等,以保障生物信息学教学的正常进行.任课教师应正确使用生物信息学机房设备和监督学生正确使用计算机设备.机房的软硬件保护得再好,也会有百密一疏的地方,如有学生恶意操作导致系统崩溃或器件受损将会严重影响教学.因此在生物信息学机房教学实践的基础上我们制定了《生物信息学教学机房管理制度》,进一步明确教辅人员、任课教师和学生的责任.对学生上机更应该严加管理,我们还制定了《学生上机守则》,规定相应的处罚条例,如严禁学生不经教师允许带个人软件上机或是擅自插拔电脑部件等等.
二、双操作系统和生物信息学软件的选择和设置
1.计算机双操作系统的设置.根据生物信息学专业课程教学的不同需求,计算机需要安装Windows和Linux两套操作系统.我们机房每台电脑的硬盘为500G,分为3个区,100G为Windows系统区,100G为Linux系统区,300G为学生数据盘.由于生物信息学实验课经常用计算机跑运算程序或搜索大量的数据库,而Windows7的操作系统本身的CPU资源消耗比较大[1],我们统一安装为WindowsXP系统.Linux系统采用开源免费、桌面环境优越的Ubuntu系统[2].在系统程序盘除了安装计算机的操作系统,还安装了聚生网管软件、多媒体教学管理软件LanStar和生物信息学计算软件和工具.系统程序盘设置为只读盘；数据盘用来存储教学中做各类实验的数据,设置为可读可写模式.这样的划分方式和设置模式可以最大限度地对系统应用程序进行保护,也便于一旦计算机系统崩溃时利用网络克隆技术进行还原系统而不必担心覆盖学生的实验数据.
2.生物信息学专业软件的选择.生物信息学教学机房平日主要承担《生物信息学算法与实践》、《程序设计》、《计算机药物与蛋白质辅助设计》等近20门生物信息学专业理论和实践课.为了让生物信息学机房发挥最大作用,必须正确选择实用的系统软件降低系统消费资源,然后根据课程需要选择生物信息学专业应用软件.系统软件的安装包含数据保护功能软件如杀毒软件卡巴斯基和常用办公学习工具如微软的Office2007系统、Adobe阅读软件等,还安装了Photoshop、Isisdraw等图像和图形处理软件.生物信息学应用分析软件的安装我们分为三类,一类为开源免费软件,如Python、R、BioPerl等,一类为生物信息学商业软件,如药物设计软件MOE、软件Matlab和中药化学数据库TCMdb等,第三类是本校生物信息学科研课题组自主研发的软件,如MACS[3].另外还必须安装配置好Window和Ubuntu扩展平台操作分析工具Crywin,利用Cygwin对常用的生物信息学数据分析软件如Sim4、Phred、EMBOSS、和ClustalW等进行重新编译计算[4].
三、计算机系统和应用软件的快速安装
目前生物信息学本科生实验课使用的专业软件多达30多种,而且像python、R等软件和数据库经常更新版本,特色数据库的数据量爆炸式增长[5],生物信息学软件维护的任务量也非常大.利用快速有效的安装软件不但可以大大减少教辅人员的重复劳动的工作量,还可以及时保障教学课程软件的应用.1.利用网络克隆技术快速批量安装.网络克隆技术是通过网络将一个磁盘的数据复制到另外的计算机的磁盘上,可以选择安装的分区、软件等.教学机房的电脑的系统和软件配置相似,采用数据保护卡中的网络对拷功能来安装新电脑和快速恢复故障计算机系统是非常有效的.利用网络对拷功能的前提是机房所有机器性能参数一致,以一台安装好操作系统和应用软件的计算机作为母机,通过局域网向其他各台子机拷贝进行批量安装.如果采购的计算机批次不同,就必须按照批次选择不同的母机进行分别批量安装.比如我们生物信息学机房采购机器的4种不同批次,安装和更新软件时就先选择4台不同批次的计算机作为母机装好,然后分4批次来进行网络对拷安装,安装好之后还需要进入管理员账号进行机器的重命名防止网络重名造成使用不便.如果不同批次的机器统一上传,计算机的驱动软件不一致会导致计算机批量故障,从而造成更大的工作量来修复计算机.
2.采用硬盘对拷安装.利用硬盘对拷技术是机房教辅人员常用的快速有效安装和恢复系统和软件的方法之一,必须要先拆卸一台安装好的硬盘接在需要安装和恢复的计算机上,设置好双硬盘的数据进行安装.在进行硬盘对拷时很容易犯的错误是搞不清楚哪个盘是源盘,哪个盘是目标盘,特别是两个盘大小分区等情况都一样时,就更不好区分了.我们常用的办法是将源盘设置成主盘并挂接在ide0上,将目标盘挂接在ide1口上,然后进入bios设置,将系统项的第一项设置成ide0启动,或者C盘启动.这样进入克隆之后,第一个盘为源盘,第二个为目标盘,这样就区分开了.
四、计算机系统和应用软件的维护方法
1.利用硬盘保护卡保护系统维护.采用硬盘保护卡来维护计算机机房普遍为高校计算机机房采用[6],生物信息学教学机房采购了联想的品牌机,厂商也为计算机配置了硬盘保护卡.即使部分采购计算机没有配置保护卡,也可以再安装外置保护卡,确保保护的型号保持一致.安装硬盘保护卡是为了保护计算机的操作系统和生物信息学专业应用软件,硬盘保护卡的安装和使用较为简单,使用前将保护卡插入计算机主机板的PCI插槽上,开机只须将要保护的分区进行相应的设置,它能保护计算机的系统分区不遭人为和计算机病毒的破坏,并短时间内迅速恢复系统.通过硬盘保护卡机房教辅人员维护机器非常方便和省心.当学生的计算机系统发生问题时,只要重新启动计算机,就能立刻恢复到原有的正常状态.硬盘保护卡的使用大大减少了教学机房维护的工作量,是教学机房维护的得力工具,但硬盘保护卡安装后也会导致新的问题[7],比如机器开机后发出长鸣声而显示器没有显示,就是保护卡接触不良造成的或者保护卡上有灰尘,需要将卡重新拔下擦拭干净后再重新安装一下才能解决问题.
2.利用Windows注册表系统维护.利用Windows注册表进行计算机的安全管理也是维护教学机房的一个重要方法,特别是针对不安装硬盘保护卡的教师专用计算机.除了一般的计算机管理如进行备份、恢复、设置注册表禁用功能等可通过注册表的设置来实现.在特殊维护系统安全上Windows注册表可以实现实时监控[8],还可以在不受Windows系统的限制和木马等病毒的干扰下检测到从机器的内核到软件应用方面所有被隐藏和修改的注册表信息及其隐藏位置[9].单台机器的windows注册表的维护安全性高,操作容易,无须网络畅通,由于教学机房的计算机数量多,可以在单台故障或断网的时候使用这个方法维护.
五、常见计算机故障的快速修复方法
生物信息学教学机房的教辅人员不仅要掌握计算机的系统数据的备份和恢复,还要对临时出现的突发性故障进行诊断和排除.其实很多的故障并不是硬件上的损坏,更多的是软件故障或使用不当造成的.下面总结了生物信息学教学机房的故障现象和排除方法.
1.黑屏故障.有的学生机在开机时显示器出现黑屏,无法进行操作.故障原因可能有几个,如果开机时听到机箱内部传出“长鸣声”,可能是硬件保护卡接触不良,如果是传出“嘟—嘟”的声音,可能是显卡与主板的接口松了,解决方法是打开机箱把显卡或者硬盘保护卡从主板插槽中拔出,再重新插入主板插槽里,注意要让卡与主板插槽间的接口紧密结合[10].
2.蓝屏故障.有的学生机在开机时进入Windows系统后显示器出现蓝屏,计算机无法正常响应出现的屏幕返回信息.故障原因可能比较多,比如Windows因系统设置故障、软件故障、计算机硬件故障、驱动程序故障、网络故障等各种类型的故障产生了严重的错误,引起Windows无法继续维持正常运行,Windows出于避免用户数据丢失及损坏计算机的考虑,将自动停止运行并显示“蓝屏”错误信息.解决方法是可以进入安全模式进行检测,如果安全通过则系统没有问题.大部分原因是驱动程序和系统文件冲突造成的,将驱动软件卸载后重装就可以解决[11].
3.网络故障.有的学生上机后无法联网,学生无法共享他人资源
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.造成的原因有以下几种：网线的接头松动或网卡与主板的接口不紧密,解决方法是插紧网线接口或把网卡重新拔插一次；计算机开机时显示网络重名导致网络不畅,可能是通过网络克隆系统没有对被克隆的机器进行机器重命名的设置,可以进入管理员模式重新配置后重新启动计算机解决.六、机房环境的保养方法
生物信息学教学机房最重要的设备就是计算机,对计算机的精心保养无疑是教学环节中一项重要工作.首先保障教学机房处于干燥通风且防止阳光照射的环境,保障机房没有灰尘污染.若计算机的主板上的插卡与主板的接触处布满灰尘,容易接触不良导致黑屏故障,严重时开机烧坏板卡.若机箱电源内部布满灰尘,开机时内部器件容易发生短路而烧毁电源.为保证教学机房不受灰尘损坏,一般需做到一个月清洁一次计算机的外壳、键盘等外部设备和桌面,一个学期清除一次机箱内部的灰尘.解决方法是用吹风机的冷风吹去积灰机箱内的灰尘,再用毛刷轻轻掸去吹不掉的积灰.其次要保障机房环境的温度和湿度在合理的范围内,如果温度过高,机器长时间使用导致内部温度更高从而导致内部器件运行不稳导致死机,同样机房内的湿度过高或过低也会导致内部器件受潮而腐蚀,从而导致短路硬件受损计算机无法使用.因此机房内配有专用空调来保障机房的内温度和湿度,并要注意及时通风散热.
总之,生物信息学教学机房是伴随着新兴的生物信息学专业而建的专业教学实验室,还需要我们在实践中不断地探索、思考,不断地总结.只有这样,生物信息学机房教辅人员才能在教学机房的管理与维护中不断地提高能力,更好地为生物信息学教学服务.