基于虛擬化技術(shù)的 教育云桌面的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究

林宏

摘 要：隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，越來越多的學(xué)校建立起了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了方便。但傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室存在維護(hù)和升級上的困難，且更新?lián)Q代慢，無法跟上新形勢下的高校教育模式。為了加強(qiáng)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的改革，可以采用新時(shí)代的云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型對實(shí)驗(yàn)室機(jī)房設(shè)備進(jìn)行建設(shè)，讓高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室滿足當(dāng)前全新的教育形式。文章作者根據(jù)云計(jì)算，通過利用虛擬化技術(shù)，設(shè)計(jì)教育云桌面的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，希望能夠?yàn)楦咝Ｓ?jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬化技術(shù);教育云桌面;計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室

一、引言

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，高校中建立起了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，可以進(jìn)行理論講解和實(shí)際操作，讓學(xué)生的計(jì)算機(jī)能力得到提高。但傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)逐漸跟不上時(shí)代節(jié)奏，存在一定的問題，也影響了高校新型教育模式的開展。因此，學(xué)校需要對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行更新?lián)Q代，而云桌面技術(shù)能夠很好地解決高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中存在的問題，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的升級，為學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)和其他課程提供全新途徑。

二、高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀

高校建立計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，可以為學(xué)生提供合理的教學(xué)空間和教學(xué)方法，方便了學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)上學(xué)習(xí)知識(shí)。但學(xué)校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)采用傳統(tǒng)的軟、硬件配給模式，已經(jīng)跟不上快速發(fā)展的信息時(shí)代的要求，在升級和維護(hù)等方面存在困難，影響了高校計(jì)算機(jī)課程的開展。

1.硬件性能跟不上軟件的更新

在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中，計(jì)算機(jī)的硬件比較陳舊，使用時(shí)間較長，一些新出現(xiàn)的軟件或操作系統(tǒng)無法在這些老式計(jì)算機(jī)上安裝或運(yùn)行，這造成了很多課程難以順利開展。因此實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)在極短的時(shí)間內(nèi)就需要更新?lián)Q代，增加了投入成本。

2.需要經(jīng)常進(jìn)行更新和維護(hù)

由于學(xué)校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室為多門課程的學(xué)習(xí)提供應(yīng)用，因此使用頻率較高。而且為了滿足教學(xué)需求，計(jì)算機(jī)內(nèi)的課程軟件需要技術(shù)更新。定期的維護(hù)和升級都需要人員打理，增加了成本投入，也讓計(jì)算機(jī)的軟硬件更新?lián)Q代加快。

3.資源共享和利用率較低

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室采用局域網(wǎng)的連接方式，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)性能和安裝軟件不同，只能在特定時(shí)段為特定的學(xué)生和教師提供相應(yīng)的服務(wù)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的資源共享和利用率較低。而且在實(shí)際應(yīng)用中，學(xué)生和教師不能根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)操作，只能利用有限的時(shí)間完成課程任務(wù)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的利用率不足。

4.存在安全性隱患

在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中，由于學(xué)生學(xué)習(xí)需要接收和存放資料，在利用U盤存取文件時(shí)可能將病毒感染整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中斷，影響了計(jì)算機(jī)課程的順利開展。而且計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理人員不足，無法及時(shí)解決網(wǎng)絡(luò)危害和漏洞防護(hù)問題，這給計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理和維護(hù)帶來了不便。

三、云計(jì)算與云桌面技術(shù)

云計(jì)算是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)物，通過網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)組合成強(qiáng)大的系統(tǒng)，隨后移植到電腦、手機(jī)中，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的處理和計(jì)算能力，解決信息處理的困難，滿足用戶對大量信息的處理需求。在信息技術(shù)快速進(jìn)步的今天，云計(jì)算已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，可以通過計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完善的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，建立起云桌面，利用網(wǎng)絡(luò)房屋云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源的共享，方便了日程工作的需求。

云桌面則是一種根據(jù)云計(jì)算衍生的虛擬化技術(shù)，利用互聯(lián)網(wǎng)部署多個(gè)服務(wù)集群，在云平臺(tái)上集中各種應(yīng)用，為用戶提供所需的信息資源。用戶計(jì)算機(jī)同云平臺(tái)系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)資源的共享和利用。

在高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用云桌面技術(shù)，能夠打造出優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)室機(jī)房，充分運(yùn)用云計(jì)算為高校師生進(jìn)行服務(wù)。虛擬云桌面是集中化管理平臺(tái)，能夠靈活分配資源，讓整個(gè)系統(tǒng)更加合理與方便。

四、基于虛擬技術(shù)的教育云桌面設(shè)計(jì)方案

1.云桌面設(shè)計(jì)方案概述

教育云桌面根據(jù)虛擬化技術(shù)建立起適宜高校師生運(yùn)用的計(jì)算機(jī)管理平臺(tái)，在運(yùn)行模式、教學(xué)需求等方面符合需要，能夠讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提供良好的用戶體驗(yàn)，同時(shí)還能加強(qiáng)教學(xué)管理和數(shù)據(jù)采集。

在云桌面設(shè)計(jì)上，虛擬桌面采用多個(gè)客戶終端對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的虛擬機(jī)進(jìn)行訪問，即多個(gè)客戶端有著獨(dú)立的桌面體驗(yàn)，可以隨時(shí)對虛擬機(jī)內(nèi)安裝的軟件和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。在存儲(chǔ)方面的設(shè)計(jì)，將云桌面的軟件和數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在高性能云存儲(chǔ)上，可以避免因服務(wù)器故障而影響客戶端對數(shù)據(jù)的訪問。

2.教育云桌面的構(gòu)建

第一，根據(jù)設(shè)計(jì)方案構(gòu)建虛擬化IT構(gòu)架。在高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建上，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的資源池，利用B/S構(gòu)架進(jìn)行統(tǒng)一管理。教育云桌面可以創(chuàng)建動(dòng)態(tài)備份、刪除的虛擬機(jī)，形成可以跟進(jìn)教學(xué)的虛擬教學(xué)環(huán)境。在存儲(chǔ)管理上，通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)和動(dòng)態(tài)遷移，實(shí)現(xiàn)虛擬教學(xué)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

第二，建立統(tǒng)一視圖的管理平臺(tái)。教育云桌面采用統(tǒng)一的視圖界面，利用B/S架構(gòu)，方便學(xué)生的訪問。即使不下載安裝客戶端，也可以利用瀏覽器進(jìn)行訪問，讓教學(xué)更加方便，也利于實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、客戶端、存儲(chǔ)、教學(xué)桌面等的統(tǒng)一管理。教育云桌面平臺(tái)的客戶端只用來操作訪問，虛擬桌面環(huán)境則部署在數(shù)據(jù)中心。學(xué)生利用客戶端進(jìn)行訪問，降低了操作難度和學(xué)習(xí)成本。后臺(tái)管理人員在對云桌面進(jìn)行維護(hù)管理時(shí)，可以在平臺(tái)上對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的軟硬件進(jìn)行重構(gòu)和發(fā)布。

第三，實(shí)現(xiàn)針對性的虛擬教學(xué)環(huán)境。教育云桌面可以根據(jù)不同的需求實(shí)現(xiàn)虛擬系統(tǒng)的快照鏡像，批量創(chuàng)建、發(fā)布、更新發(fā)布云桌面，讓學(xué)生、教師在不同客戶端訪問到相同的教學(xué)環(huán)境。這將提高訪問速度，簡化教學(xué)環(huán)境配置的步驟。

第四，構(gòu)建多虛擬桌面使用模式。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教學(xué)中，為了方便教學(xué)，需要對教學(xué)系統(tǒng)根據(jù)課程進(jìn)行分區(qū)的劃分。而云桌面則利用虛擬教學(xué)環(huán)境，可以隨意讓學(xué)生進(jìn)行修改和使用，在下次登錄后系統(tǒng)將自動(dòng)還原，能夠避免文件的損壞和缺失，也能防止因病毒和木馬對系統(tǒng)的破壞。

第五，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的教學(xué)秩序管理。教育云桌面可以自動(dòng)定義教學(xué)信息，將客戶端根據(jù)需求進(jìn)行分配，不同的教室可以上不同的課程，也可以上相同的課程。教師也可以提前做好云桌面系統(tǒng)的課程規(guī)劃，學(xué)生在客戶端上可直接進(jìn)入云桌面環(huán)境，自由使用課程規(guī)劃。云桌面還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)、考試等不同的教學(xué)場景，學(xué)生可根據(jù)自己的需求自動(dòng)安排和調(diào)用符合的場景，加強(qiáng)教學(xué)管理。

第六，建立多重保障機(jī)制。在教育云平臺(tái)的構(gòu)建中，虛擬化的平臺(tái)內(nèi)置了群集功能，可以通過增加平臺(tái)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)水平擴(kuò)展，讓平臺(tái)的承載力和計(jì)算力得到提升。通過平臺(tái)建設(shè)，多臺(tái)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)共享，對于任何一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)狀況，都可以隨時(shí)將該服務(wù)器上的虛擬系統(tǒng)遷移到其他服務(wù)器上，不會(huì)在客戶端上出現(xiàn)不暢感，讓教學(xué)保持連續(xù)性。在云桌面的使用過程中，管理控制端會(huì)負(fù)責(zé)收集系統(tǒng)CPU狀態(tài)、內(nèi)存狀態(tài)等動(dòng)態(tài)信息，并根據(jù)需求進(jìn)行相應(yīng)處理。當(dāng)有新的客戶端申請?jiān)谱烂娼r(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整資源，保證負(fù)載的均衡。

五、教育云桌面的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的特點(diǎn)

1.提供個(gè)性化的教學(xué)環(huán)境

教育云桌面基于虛擬系統(tǒng)環(huán)境，可以根據(jù)個(gè)性化要求提供不同的教學(xué)環(huán)境。教師和學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)登錄云桌面，根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)、教學(xué)方式等配置適宜的教學(xué)環(huán)境，方便實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。而且云桌面可以提供遠(yuǎn)程教學(xué)模式，教師在家里即可登錄云桌面，將事先準(zhǔn)備好的教學(xué)課件和相關(guān)資料存儲(chǔ)在云平臺(tái)中，利用云桌面實(shí)現(xiàn)教學(xué)課件的講解。

2.使用成本較低

教育云桌面計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室同傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在初期建立時(shí)的成本相差不多。但隨著后續(xù)的使用，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室需要對軟硬件進(jìn)行持續(xù)升級和更新，而且要定期進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)，這使得成本大大提高。而教育云桌面是虛擬系統(tǒng)，并不需要對硬件的升級，只需要追加服務(wù)器和存儲(chǔ)空間等讓云桌面的性能得到提高，大大降低了成本投入，而且使用壽命更加持久。

3.資源利用率高

教育云桌面通過虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)多服務(wù)器構(gòu)建，可以創(chuàng)建多個(gè)工作場景，滿足了學(xué)生和教師在教學(xué)中的需求。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中，計(jì)算機(jī)課程和其他課程的內(nèi)容差別較大，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用需要根據(jù)不同的要求進(jìn)行區(qū)域劃分。而云桌面則不需要進(jìn)行劃分，直接根據(jù)需求建立合適的工作場景，方便了實(shí)際教學(xué)需求，同時(shí)也讓計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室得到充分利用。而且云桌面支持遠(yuǎn)程辦公，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸在云桌面上為校外實(shí)習(xí)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，讓資源得到了有效利用。

4.安全性能有所保障

教育云桌面是虛擬教學(xué)環(huán)境，只負(fù)責(zé)輸入和輸出，系統(tǒng)的安裝、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等都在服務(wù)器上執(zhí)行，可以規(guī)避傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上存在的各種木馬、病毒等攻擊，提升了系統(tǒng)的安全性能。云桌面的運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，方便了對系統(tǒng)的維護(hù)。

六、結(jié)語

傳統(tǒng)的高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室隨著科技的進(jìn)步已經(jīng)無法跟上新的教學(xué)模式，亟須一種新的技術(shù)對高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改革創(chuàng)新，讓計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)更加進(jìn)步。教育云桌面利用云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建虛擬教學(xué)環(huán)境，加強(qiáng)了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)能力，降低了投入成本，是未來高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的發(fā)展方向。

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