基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)中的研究

(陜西學(xué)前師范學(xué)院,陜西西安,710100)

基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)中的研究

石少敏

(陜西學(xué)前師范學(xué)院,陜西西安,710100)

基于云計算的虛擬化技術(shù)在教學(xué)管理中的應(yīng)用可有效降低教學(xué)成本獲得更好的使用體驗。文章通過構(gòu)建面向教師和學(xué)生用戶，基于電腦、瘦終端等的云桌面服務(wù)平臺，建立教學(xué)應(yīng)用平臺，集成云桌面應(yīng)用服務(wù)，打造新一代的教學(xué)管理服務(wù)系統(tǒng)。

云桌面；業(yè)務(wù)流程；教學(xué)管理；瘦終端

1 研究背景

1.1信息化教學(xué)中的需求背景

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)時代的開始，現(xiàn)代高校面臨著學(xué)生數(shù)量大及教學(xué)任務(wù)重的問題。具體表現(xiàn)在：教師安排課時數(shù)量有限與學(xué)生選課需求課時較大的矛盾；教室資源的緊缺導(dǎo)致的排課難的問題；期末集中考試導(dǎo)致的考試安排緊張的問題；學(xué)籍信息的查詢和保存問題；教學(xué)計劃的安排問題；學(xué)生自主選課與分流問題等等。這些問題給高校的正常教學(xué)工作改革帶來了挑戰(zhàn)的同時，也對我高校相對落后的教學(xué)管理現(xiàn)代化改革給予了改革的機(jī)遇。

1.2信息化教學(xué)中的技術(shù)背景

一直以來，在信息化教學(xué)管理的過程中，普遍使用的是功能全面的“胖客戶端”PC。在許多情況下，基于云技術(shù)的虛擬化桌面平臺在教學(xué)中的應(yīng)用為PC 提供了價格、性能與功能的最佳組合。但是，在基于云技術(shù)的虛擬化桌面平臺在教學(xué)中的應(yīng)用案例中，胖客戶端的弊端主要包括以下幾點：

其一，傳統(tǒng)信息化教學(xué)的桌面平臺難以管理。

其二，傳統(tǒng)信息化教學(xué)的桌面平臺總體擁有成本高。傳統(tǒng)信息化教學(xué)的PC硬件相對較低的成本優(yōu)勢與傳統(tǒng)信息化教學(xué)的PC管理和傳統(tǒng)信息化教學(xué)的支持工作的高昂成本的矛盾始終無法解決。

其三，傳統(tǒng)信息化教學(xué)的桌面平臺難以保護(hù)數(shù)據(jù)的安全。傳統(tǒng)信息化教學(xué)的桌面平臺主要面臨的挑戰(zhàn)是如何確?？蛻舳藱C(jī)器上的數(shù)據(jù)能成功備份和恢復(fù)。此外，即使傳統(tǒng)信息化教學(xué)的桌面平臺的數(shù)據(jù)能成功備份，傳統(tǒng)信息化教學(xué)的桌面平臺的PC失竊的風(fēng)險也容易讓信息丟失。

其四，傳統(tǒng)信息化教學(xué)的桌面平臺資源未充分利用。此外，復(fù)雜的遠(yuǎn)程桌面解決方案也是傳統(tǒng)信息化教學(xué)的桌面平臺的瓶頸之一。

2 云桌面平臺相關(guān)技術(shù)

2.1XenServer

XenServer是一款hypervisor Type 1的虛擬機(jī)系統(tǒng)，它脫胎于著名的開源項目xen，由于Xen項目已經(jīng)作為Linux的御用虛擬化解決方案多年，工業(yè)上已經(jīng)非常成熟所以基本上對xen的修改不是很大。Citrix公司在收購了xen項目之后將其商業(yè)化，同時默認(rèn)加入多款常用的組件，比如。pen vSwtich等;之后將其以產(chǎn)品的形式出售，同時網(wǎng)站也提供系統(tǒng)的全部代碼(代碼已經(jīng)有600M左右)。

使用XenServer的好處在于：

第一，由于云計算平臺可以整合XenServer作為計算資源的虛擬化平臺，因此基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)可以擴(kuò)展支持KVM、IBM AIX虛擬化、Vmware等其他虛擬化技術(shù)。

第二，基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)利用云服務(wù)管理能力就可以實現(xiàn)：虛擬桌面教學(xué)平臺的虛擬化部署、虛擬桌面教學(xué)平臺的服務(wù)申請、虛擬桌面教學(xué)平臺的軟件部署、虛擬桌面教學(xué)平臺的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化安裝等。

第三，采用X86架構(gòu)的服務(wù)器作為基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)服務(wù)器的資源池可以有效提高硬件資源的利用率。

2.2XenDesktop

XenDesktop是基于XenServer，它提供虛擬機(jī)，安裝slows操作系統(tǒng)。之后在Windows上安裝一個叫virtual desktop agent的軟件負(fù)責(zé)傳送屏幕圖像到客戶端;所有的桌面都通過DDC設(shè)置在web interface.進(jìn)行發(fā)布出來給用戶使用。這樣做有幾個好處，一是可以降低企業(yè)環(huán)境中桌面維護(hù)成本，因為只要維護(hù)好服務(wù)器上的桌面鏡像就可以了，不必在跑到物理機(jī)處做維護(hù)。

2.2.1 云基礎(chǔ)服務(wù)

基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)利用云計算服務(wù)平臺的基礎(chǔ)服務(wù)包括以下幾方面內(nèi)容：

第一，虛擬桌面平臺的用戶管理

基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)中有兩大類用戶：管理員和用戶?；谠朴嬎愕奶摂M桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的管理員能夠?qū)υ平虒W(xué)資源進(jìn)行必要的管理。用戶能夠?qū)谠朴嬎愕奶摂M桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的資源提出各種申請，用戶能夠?qū)谠朴嬎愕奶摂M桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的資源提出變更項目時間的申請，用戶能夠?qū)谠朴嬎愕奶摂M桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的資源提出終止項目的申請。同時用戶能夠可以針對基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)行一些自服務(wù)操作，比如重置系統(tǒng)口令等。

第二，虛擬桌面平臺的使用計量;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的使用計量通常由云計算平臺管理員來負(fù)責(zé)實現(xiàn)。

第三，虛擬桌面平臺的軟件管理;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的軟件管理維護(hù)可部署的操作系統(tǒng)鏡像及軟件包?；谠朴嬎愕奶摂M桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的軟件管理通常由云計算平臺管理員來負(fù)責(zé)實現(xiàn)。

第四，虛擬桌面平臺的存儲管理;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的存儲管理用于維護(hù)外接存儲服務(wù)器及存儲資源池。

第五，虛擬桌面平臺的部署管理;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的部署管理提供對用戶請求的自動化部署。

第六，虛擬桌面平臺的運行監(jiān)控;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的平臺運行監(jiān)督主要提供對當(dāng)前申請使用的虛擬服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控。

第七，虛擬桌面平臺的安全管理;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)的安全管理主要包括：①保證每個項目的安全性；②保證每個項目的隔離性；③保證每個項目的用戶對系統(tǒng)的訪問渠道暢通；④基于云計算的虛擬桌面平臺在教學(xué)系統(tǒng)要求安全管理能夠?qū)τ赪eb界面的訪問需要使用用戶名和密碼。

2.2.2 數(shù)據(jù)存儲方式

首先，在線存儲.在線存儲也被稱為工作記憶，存儲設(shè)備和存儲的數(shù)據(jù)保持“在線”的狀態(tài)，也可以讀，可以滿足對數(shù)據(jù)訪問請求的速度計算平臺。如用我們的PC機(jī)基本上是磁盤的存儲形式。對于磁盤和磁盤陣列的磁盤設(shè)備的在線存儲設(shè)備，價格相對昂貴，但性能最好。

其次，離線存儲.離線存儲主要是網(wǎng)絡(luò)存儲數(shù)據(jù)備份，以防止可能的數(shù)據(jù)災(zāi)難，也被稱為存儲備份。離線存儲的典型產(chǎn)品是磁帶或磁帶庫，相對較低的價格。從存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)在讀寫順序執(zhí)行。當(dāng)你需要讀數(shù)據(jù)，需要帶出來，然后定位。當(dāng)需要修改寫入的數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)都必須完全重寫。因此，離線存儲訪問速度慢，效率低。

最后，近線存儲.近線存儲，指的是那些不經(jīng)常使用，或訪問數(shù)據(jù)存儲在低的存儲設(shè)備的性能數(shù)據(jù)。該設(shè)備的要求是盡快解決，高傳輸率。因此，近線存儲性能要求不高，但由于共同的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)量的大部分，這也意味著近線存儲設(shè)備必須保證能力。

表3-1 系統(tǒng)的設(shè)計原則

3 虛擬桌面平臺的總體架構(gòu)

現(xiàn)如今大部分的虛擬桌面采用的都是VDI架構(gòu)。該架構(gòu)中，用戶的客戶端請求信息被虛擬桌面交付控制器接收，并通過它連接到資源池，在這個資源池中存在著多個虛擬桌面，這些虛擬桌面最后是通過ICA協(xié)議傳輸?shù)接脩舻目蛻舳孙@示出來，供用戶使用，而Citrix虛擬桌面的管理和維護(hù)都是通過Desktop Studio來完成的。另外在VMware的虛擬桌面VDI架構(gòu)中，用戶的客戶端請求信息通過一個桌面管理服務(wù)器接收，通過它連接在數(shù)據(jù)中心內(nèi)用戶的虛擬桌面，而這些虛擬桌面都是通過VMware內(nèi)集成的vCenter來管理和維護(hù)的。

3.1虛擬桌面平臺的設(shè)計原則

3.2虛擬桌面平臺的軟硬件環(huán)境

基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)的搭建，就是讓高校的各種必須的軟硬件組合起來，基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)的搭建就是要創(chuàng)造一個能夠讓云計算平臺運行起來的環(huán)境。

基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)可以分為服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等三個部分?；谠萍夹g(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)可以分為x86系列、HP的IA64芯片系列等。

在軟件上，基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)需要的軟件主要：①各種虛擬化套件（VMWare、Hyper-V）；②虛擬桌面平臺的監(jiān)控軟件；③虛擬桌面平臺的配置管理軟件；④虛擬桌面平臺的備份/恢復(fù)軟件等等。

3.3虛擬桌面平臺的功能總體設(shè)計

圖3-1 虛擬桌面平臺總體功能

從圖3-1可以看出，首先，在底層，基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)將通過接口調(diào)用，將各個零散的組件整合在一起；其次，基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)的上面是業(yè)務(wù)流程的處理引擎；再次，基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)能根據(jù)云計算數(shù)據(jù)具體的業(yè)務(wù)流程，將一系列的原子操作整合成一套套完成的業(yè)務(wù)動作；此外，基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)將所有動作整合入一個統(tǒng)一的用戶界面，展現(xiàn)給云計算平臺的管理員和最終用戶；最后，基于云技術(shù)的虛擬桌面平臺教學(xué)系統(tǒng)經(jīng)過身份認(rèn)證的云計算平臺用戶可以通過這個界面，完成對其被授權(quán)的資源的監(jiān)控和操作。

4 總結(jié)

基于云計算的虛擬桌面教學(xué)平臺具有如下優(yōu)勢：

（1）基于云計算的虛擬桌面教學(xué)平臺具有高性能的特點：存儲設(shè)備在性能上要高于目前所用的存儲設(shè)備，其采用多通路負(fù)載均衡的設(shè)計，避免了性能瓶頸以及將來面臨的整合和容災(zāi)等長期發(fā)展問題，滿足了學(xué)校核心系統(tǒng)的應(yīng)用。

（2）基于云計算的虛擬桌面教學(xué)平臺具有統(tǒng)一維護(hù)和配置管理的好處：采用集中存儲設(shè)計，保證對存儲數(shù)據(jù)中心的維護(hù)和配置管理，形成統(tǒng)一的存儲資源池為學(xué)校信息化的可持續(xù)發(fā)展提供了存儲支撐架構(gòu)，降低運維管理成本。

（3）基于云計算的虛擬桌面教學(xué)平臺具有高擴(kuò)展性：虛擬化技術(shù)的應(yīng)用、存儲分區(qū)、容災(zāi)技術(shù)等對學(xué)校以后的數(shù)據(jù)安全擴(kuò)展帶來了平滑延展。

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The research of virtual desktop platform based on cloud computing in teaching

Shi Shaomin
(Shaan’xi XueQian Normal University,710100)

Using application virtualization technology in cloud computing in teaching management can effectively reduce the cost to obtain better teaching based on experience.Through building for teachers and students users,cloud desktop service platform computer,thin terminal based on the establishment of teaching,application platform,integrated cloud desktop application service,create the teaching management service system of new generation.

Cloud desktop；business process；teaching management；thin terminal

石少敏(1978-),女,陜西學(xué)前師范學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系講師。