桌面云VDI技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用

李益雙，宋丹丹

（1.南昌工學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，江西南昌，330000；2.南昌工學(xué)院理學(xué)院，江西南昌，330000）

0 引言

為了培養(yǎng)和提高大學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作能力，很多高校在大一的時(shí)候就對(duì)大部分專業(yè)開設(shè)“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”等實(shí)踐操作課程，而該課程教學(xué)任務(wù)的完成需要輔助以計(jì)算機(jī)，也就是需要在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室完成的，這就要與學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施配套。然而，隨著高校的擴(kuò)招，在校生規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)難以滿足教學(xué)的需要，給計(jì)算機(jī)教學(xué)質(zhì)量帶來(lái)了不利的影響。云計(jì)算是近年來(lái)不斷發(fā)展成熟的技術(shù)，桌面云是云計(jì)算的典型應(yīng)用，桌面云能把所有的計(jì)算機(jī)教學(xué)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，并以虛擬桌面的形式提供服務(wù)[1]。桌面云模式在性能、運(yùn)維、投入等方面比傳統(tǒng)模式有著明顯優(yōu)勢(shì)，桌面云的應(yīng)用能有效改善傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室管理存在的不足，為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室管理建設(shè)提供新的途徑。

1 高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室是高?！坝?jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的授課場(chǎng)所，由于上課人數(shù)眾多涵蓋學(xué)校的大部分專業(yè)，課程安排緊湊，實(shí)驗(yàn)室基本上是全天性的處于工作狀態(tài)，而且這些實(shí)驗(yàn)室除了一般的教學(xué)活動(dòng)之外，學(xué)校還會(huì)利用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)地來(lái)承擔(dān)各種校內(nèi)外社會(huì)服務(wù)考試任務(wù)，如計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、理實(shí)一體課程的上機(jī)考試以及一些社會(huì)考試等，多樣化的需求對(duì)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)設(shè)備提出了較高的要求。因此這也就導(dǎo)致了這些計(jì)算機(jī)使用頻率高，往往都是超負(fù)荷工作，大大降低了設(shè)備的使用壽命。對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的管理人員來(lái)說(shuō)，也存在很多問(wèn)題：

（1）系統(tǒng)部署復(fù)雜：為了滿足學(xué)校的多樣化教學(xué)、實(shí)驗(yàn)以及各種考試的環(huán)境需求，管理員需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，在機(jī)房軟件環(huán)境的安裝和部署上，同時(shí)對(duì)于一些臨時(shí)性的軟件的變更、升級(jí)等機(jī)房維護(hù)工作，也為管理員帶來(lái)了極大的工作量。

（2）運(yùn)維效率低：所有的計(jì)算機(jī)都需要管理人員現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，不僅花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，而且效率低下。無(wú)論采用的是硬件還原還是軟件還原，在使用網(wǎng)絡(luò)同傳功能恢復(fù)系統(tǒng)或增量拷貝時(shí)，都需要傳輸大量數(shù)據(jù)，但由于網(wǎng)絡(luò)速度、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等原因，傳輸中常常因中途斷線而前功盡棄。

（3）安全性差：由于機(jī)房使用人數(shù)眾多、使用頻率高，且學(xué)生上機(jī)經(jīng)常自帶U 盤，而殺毒軟件難以做到像個(gè)人計(jì)算機(jī)一樣及時(shí)更新，難以抵御新型病毒，經(jīng)常導(dǎo)致一些電腦中病毒，有時(shí)候防治不及時(shí)，危害整個(gè)機(jī)房甚至服務(wù)器的數(shù)據(jù)安全。

2 桌面云技術(shù)

2.1 瘦客戶機(jī)

瘦客戶機(jī)是一種配置精簡(jiǎn)、用于遠(yuǎn)程訪問(wèn)的終端設(shè)備，沒(méi)有硬盤和其他存儲(chǔ)部件。只需要連接鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器和其他外設(shè)（如打印機(jī)），完成基本的輸入、輸出和顯示功能，它通常和桌面虛擬化系統(tǒng)配合使用。瘦客戶機(jī)在提高數(shù)據(jù)安全性、降低管理運(yùn)維成本和節(jié)能減排等方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

2.2 桌面虛擬化

桌面虛擬化[2]是一種將用戶桌面與實(shí)際終端設(shè)備相分離的應(yīng)用模式。它將原本運(yùn)行在用戶終端上的桌面和應(yīng)用程序托管到服務(wù)器端運(yùn)行，數(shù)據(jù)也統(tǒng)一存放在服務(wù)器端，并由終端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)，而用戶終端本身僅實(shí)現(xiàn)輸入輸出與界面顯示功能。

2.3 VDI 技術(shù)

VDI（即虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)），是目前市場(chǎng)主流的虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)，本校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也是采用該架構(gòu)。VDI 基礎(chǔ)架構(gòu)，輕前端重后端，絕大成本投在后端資源建設(shè)，通過(guò)在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器運(yùn)行Windows 系統(tǒng)，將桌面進(jìn)行虛擬化。用戶通過(guò)來(lái)自終端設(shè)備（傳統(tǒng)終端設(shè)備和移動(dòng)智能終端）的客戶計(jì)算協(xié)議與虛擬桌面進(jìn)行連接，用戶訪問(wèn)他們的桌面就像是訪問(wèn)傳統(tǒng)的本地安裝桌面一樣，即將客戶端桌面工作負(fù)載托管在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上，用戶使用終端通過(guò)遠(yuǎn)程協(xié)議進(jìn)行訪問(wèn)，采用集中管理、云端計(jì)算、云端存儲(chǔ)的工作模式。

2.4 桌面云在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)

將桌面云技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，無(wú)論是從實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)還是管理來(lái)說(shuō)，都具有極大的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）降低建設(shè)成本：計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的更新?lián)Q代非?？欤瑸榱吮ＷC教學(xué)質(zhì)量的最優(yōu)化，需要定期對(duì)軟件和硬件進(jìn)行升級(jí)和更換，而基于桌面云的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室對(duì)接入端的計(jì)算機(jī)的配置要求并不高，而且學(xué)生端的硬件也可以根據(jù)教學(xué)的需求配置不同類型的終端，而且硬件也不需要不斷的更新，這無(wú)疑對(duì)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室管理建設(shè)節(jié)省了一大筆費(fèi)用。

（2）簡(jiǎn)化環(huán)境部署：面對(duì)不同環(huán)境的需求，制作不同的課程鏡像，這樣可以根據(jù)功能需求選擇不同的鏡像系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)桌面，而且也可以避免一些軟件之間的不兼容[3]。

（3）減少管理工作量：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的管理工作量較大，管理員不但需要準(zhǔn)確掌握硬件的運(yùn)行情況，還需要時(shí)刻保證軟件的正常運(yùn)行，而基于桌面云技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室管理能夠極大的減少工作量，因?yàn)樽烂嬖浦行呢?fù)責(zé)整個(gè)軟硬件系統(tǒng)的維護(hù)工作，軟件升級(jí)完全在云端進(jìn)行，一旦出現(xiàn)故障能夠及時(shí)處理，從而節(jié)省大量運(yùn)維工作量和時(shí)間。

桌面云系統(tǒng)能夠?qū)?yīng)用和桌面的升級(jí)、變更、維護(hù)等工作交由后臺(tái)統(tǒng)一管理[4]?？梢栽跐M足各種教學(xué)場(chǎng)景需要的同時(shí)實(shí)現(xiàn)IT 資源的集中構(gòu)建、管理，保證學(xué)生上機(jī)不再受軟硬件系統(tǒng)頻繁故障的影響，不斷節(jié)省資金投入、能耗大幅降低，而且具備良好的綜合定位分析及故障恢復(fù)能力，大大簡(jiǎn)化管理員的繁瑣工作，相對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，桌面云的運(yùn)維效率成倍提升。

3 基于桌面云的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的管理方案

3.1 硬件要求

根據(jù)對(duì)教師機(jī)和學(xué)生機(jī)需求的不同，我們建議配套不同的硬件設(shè)置，學(xué)生機(jī)采用的是瘦客戶機(jī)，而教師機(jī)的具體配置要求如表1 所示。

3.2 桌面云解決方案分析

在基于桌面云實(shí)驗(yàn)室管理建設(shè)的方案中，存放系統(tǒng)鏡像的服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心，當(dāng)終端的瘦客戶機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器時(shí)，需要借助桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議，桌面?zhèn)鬏數(shù)男视绊懱摂M桌面的性能。在H3C CAS 桌面云虛擬化解決方案，可以為不同的用戶提供不同的環(huán)境，用戶可以按需選擇，利用VDP 桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議，CAS 可以快速的向用戶交付整個(gè)桌面。

表1 教師機(jī)終端硬件配置要求

在H3C CAS 云計(jì)算管理平臺(tái)中，由虛擬化內(nèi)核平臺(tái)CVK、虛擬化管理系統(tǒng)CVM 和云業(yè)務(wù)管理中心CIC 三個(gè)組件構(gòu)成。從邏輯架構(gòu)上，該管理平臺(tái)包括虛擬化層、自動(dòng)化服務(wù)層、管理層、業(yè)務(wù)編排層、API 層五部分，其整體邏輯架構(gòu)如表2 所示。

表2 H3C CAS虛擬化桌面云基本架構(gòu)

3.3 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室桌面云解決方案設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的教學(xué)以及考試任務(wù)的需求，桌面云系統(tǒng)需要支持不同的教學(xué)和考試環(huán)境，并且可以在不同的環(huán)境中自由切換，來(lái)滿足不同教學(xué)與考試的個(gè)性化需求，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室桌面云方案整體部署架構(gòu)如圖2所示。

（1）在集群服務(wù)器上安裝H3C CAS 桌面云虛擬化底層系統(tǒng)，通過(guò)B/S 瀏覽器登錄H3C CAS 系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行配置和管理。

（2）用云終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PC 機(jī)，通過(guò)云終端方式或虛擬化客戶端軟件，直接登錄虛擬化系統(tǒng)，為每個(gè)用戶分配專用虛擬機(jī)。

（3）根據(jù)不同的教學(xué)或者考試環(huán)境需求，配置不同的鏡像模板，在不同的用戶組使用實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，選擇對(duì)應(yīng)的環(huán)境鏡像，滿足不同院系、不同專業(yè)課程以及不同考試的環(huán)境要求。

圖2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室桌面云方案整體部署架構(gòu)圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀分析，針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)室管理與發(fā)展所面臨的困難和問(wèn)題，提出基于桌面云的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理方案。桌面云作為云計(jì)算的一重要應(yīng)用領(lǐng)域，在技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，在教育行業(yè)也受到越來(lái)越多的認(rèn)可。采用桌面云技術(shù)可有效改善傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室存在的不足，提高實(shí)驗(yàn)室人員的工作效率，提升實(shí)驗(yàn)室管理水平，節(jié)能環(huán)保，控制成本，有利于高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理與發(fā)展。此外，桌面云技術(shù)在應(yīng)急處理方面的能力還有待加強(qiáng)。服務(wù)器故障或者是網(wǎng)絡(luò)故障往往會(huì)造成這個(gè)桌面云系統(tǒng)的癱瘓，即時(shí)這時(shí)候終端沒(méi)有任何問(wèn)題。一旦發(fā)生這種事故造成的后果也是非常嚴(yán)重的，因此如果加強(qiáng)云桌面系統(tǒng)的終端的應(yīng)急處理能力也是值得我們思考的。