云桌面技術(shù)在高職院校的應(yīng)用分析和探索

何鑫 馬立榮

摘要：為了解決高職院校公共機(jī)房維護(hù)難、服務(wù)質(zhì)量難以提高和重復(fù)建設(shè)等問題，根據(jù)云桌面技術(shù)不同模式的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景，根據(jù)該校的現(xiàn)實(shí)問題和實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于IDV模式的云桌面系統(tǒng)，系統(tǒng)由云桌面管理系統(tǒng)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和云桌面客戶端組成，通過市場(chǎng)選型確定了具體的實(shí)施方案，并根據(jù)客觀要素對(duì)比和用戶主觀評(píng)價(jià)對(duì)建成的云桌面系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)表明該系統(tǒng)完全能滿足該校的公共機(jī)房需求。同時(shí)筆者對(duì)云桌面技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用和探索進(jìn)行了一定闡述。

關(guān)鍵詞：云桌面;高職院校

中圖分類號(hào)：TP391.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）23-0291-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 云桌面技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景分析

云桌面是相對(duì)于傳統(tǒng)PC桌面的一種基于“云計(jì)算”和“桌面虛擬化”的新型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建方式，它的目的主要是解決企業(yè)辦公系統(tǒng)的管理和維護(hù)成本，實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景也不僅限于企業(yè)辦公。目前市場(chǎng)主流的云桌面技術(shù)分成兩大陣營(yíng)，一個(gè)DVI，另一個(gè)則是IDV，相對(duì)于傳統(tǒng)PC桌面，這兩種云桌面的構(gòu)建模式雖然資源部署方式不同，但都有“集中”的概念貫穿其中，基于此概念，幫助企業(yè)集中管理、統(tǒng)一維護(hù)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，提升信息安全、快速地從災(zāi)難中恢復(fù)，通過資源的集中，減少能源消耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保。

1.1 DVI模式的應(yīng)用場(chǎng)景分析

VDI（Virtual Desktop Infrastructure，即虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)）是在服務(wù)器中統(tǒng)一運(yùn)算、統(tǒng)一存儲(chǔ)，通過虛擬化技術(shù)為用戶在終端提供與傳統(tǒng)PC桌面相同的虛擬桌面服務(wù)。用戶使用的終端僅僅是I/O設(shè)備，我們稱之為“瘦客戶端”。而提供服務(wù)的服務(wù)器由于要承擔(dān)大量的運(yùn)算工作，需要購(gòu)買專業(yè)的虛擬化軟件和專業(yè)服務(wù)器配套使用。

VDI模式呈現(xiàn)出服務(wù)節(jié)點(diǎn)中心化，即服務(wù)器承擔(dān)大量運(yùn)算和存儲(chǔ)任務(wù)，客戶端僅僅只作為輸入輸出使用，在VDI模式的實(shí)際應(yīng)用下，適合完成目標(biāo)用戶需求低，所有的目標(biāo)用戶的操作基本相同;由于VDI模式要求服務(wù)器必須達(dá)到一定性能檔次，服務(wù)器的購(gòu)置成本需要數(shù)量相當(dāng)?shù)慕K端進(jìn)行平攤。例如大型圖書館、電子閱覽室、公共事務(wù)查詢與辦理都是適合VDI模式的應(yīng)用場(chǎng)景，這些場(chǎng)景的用戶基本操作都是查找、顯示等低耗能事務(wù)（相對(duì)于大量數(shù)據(jù)運(yùn)算和3D渲染等高耗能事務(wù)）。

1.2 IDV模式的應(yīng)用場(chǎng)景分析

IDV（Intelligent Desktop Virtualization，智能桌面虛擬化），它由兩部分組成，一個(gè)是數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，該服務(wù)器存負(fù)責(zé)對(duì)客戶端進(jìn)行管理，完成對(duì)桌面模板和快照鏡像的管理，并負(fù)責(zé)將這些桌面進(jìn)行下發(fā);另一個(gè)則是用戶終端，用戶終端部分負(fù)責(zé)運(yùn)行并管理虛擬機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)分布運(yùn)行、集中管理。

IDV模式呈現(xiàn)出管理節(jié)點(diǎn)中心化和運(yùn)行節(jié)點(diǎn)分布化的多重樣態(tài)，服務(wù)端承擔(dān)管理任務(wù)，對(duì)客戶端節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的桌面進(jìn)行管理，而終端用戶的任務(wù)則是通過用戶終端的本地資源進(jìn)行運(yùn)算和執(zhí)行。例如VDI用戶需要大量3D效果渲染時(shí)需要購(gòu)買價(jià)格昂貴的GPU，由服務(wù)器對(duì)其資源虛擬化完成共享，而IDV的用戶終端因具有了一定的本地硬件資源，從而避開了目前硬件虛擬化技術(shù)的瓶頸，為用戶提供了高效可靠的圖形圖像運(yùn)算服務(wù)。工程設(shè)計(jì)院、高職院校圖形圖像設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)訓(xùn)室等應(yīng)用場(chǎng)景適合使用IDV模式，需要云桌面提供高效、可靠和穩(wěn)定的服務(wù)支持。

2 某高職院校公共機(jī)房應(yīng)用情況及問題

以陜西某高職院校為例，該校目前在引入云桌面技術(shù)前，共有1200個(gè)計(jì)算機(jī)工位，為全校所有專業(yè)的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程、機(jī)電、采礦、電子信息、裝飾設(shè)計(jì)等專業(yè)課程服務(wù)，涵蓋日常辦公教程學(xué)習(xí)、圖紙繪制、虛擬仿真、平面和三位設(shè)計(jì)等具體內(nèi)容。該校的計(jì)算機(jī)機(jī)房在使用過程中管理員和用戶遇到以下三大問題：

2.1 運(yùn)維難度的問題

全校除兩座共300個(gè)工位的公共機(jī)房設(shè)有專人維護(hù)外，其余計(jì)算機(jī)機(jī)房均為假期期間為下學(xué)期所需課程提前安裝操作軟件，使用過程中如需添加應(yīng)用軟件或大面積故障則需要由人工操作，利用聯(lián)想同傳系統(tǒng)等硬盤拷貝軟件實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)房的軟件更新和系統(tǒng)恢復(fù)，整個(gè)過程至少需要12小時(shí)，且中間出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷或者停電問題，則整個(gè)過程全部重來(lái)。運(yùn)維人員的工作強(qiáng)度很大，但是收效甚微。

2.2 服務(wù)質(zhì)量的問題

由于上述提到的運(yùn)維問題，機(jī)房無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生全天候開放機(jī)房使用，以免耽誤第二天的正常教學(xué)任務(wù);且很多軟件安裝在同一個(gè)系統(tǒng)中無(wú)法兼容，多課程交叉使用同一個(gè)機(jī)房很難實(shí)現(xiàn)，即便是使用雙系統(tǒng)等解決辦法，依然會(huì)面臨運(yùn)維難度的限制，一個(gè)機(jī)房的使用頻次過高就會(huì)造成后續(xù)課程會(huì)因系統(tǒng)故障而受到影響;每年學(xué)校需要承辦大型考試三到四場(chǎng)，教學(xué)和考試環(huán)境不對(duì)應(yīng)，需要花大量時(shí)間去重做系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)考試過程的順利完成，但仍不能保證考試期間所有計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行或快速恢復(fù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)和考試系統(tǒng)的無(wú)縫切換?？傮w來(lái)說，計(jì)算機(jī)機(jī)房的服務(wù)質(zhì)量在現(xiàn)有的人員配備的基礎(chǔ)上很難有本質(zhì)的提升。

2.3 重復(fù)建設(shè)的問題

仍然是基于運(yùn)維難度的原因，專業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室不愿意與其他專業(yè)共享，擔(dān)心共享后系統(tǒng)容易被破壞但恢復(fù)難度大，為了保證自身專業(yè)教學(xué)計(jì)劃不受影響，每個(gè)專業(yè)都安裝自身要求新建計(jì)算機(jī)機(jī)房，造成計(jì)算機(jī)機(jī)房建設(shè)重復(fù)，總體利用率與預(yù)期相差甚遠(yuǎn)。

3 選型分析與最終設(shè)計(jì)方案

3.1 滿足需求

從對(duì)該校的實(shí)際問題分析，統(tǒng)一化運(yùn)維管理是需求的核心要素，根據(jù)對(duì)VDI和IDV的模式應(yīng)用場(chǎng)景分析，兩者都滿足簡(jiǎn)化運(yùn)維難度提供使用效率這一改進(jìn)目標(biāo)。但是從滿足大型制圖3D建模軟件和在教學(xué)過程中不會(huì)因斷網(wǎng)而能中斷使用這兩個(gè)要求，在符合工程預(yù)算的前提下，選擇使用IDV模式構(gòu)建一座190個(gè)工位的云桌面機(jī)房作為全校的試點(diǎn)建設(shè)機(jī)房。

預(yù)計(jì)建成后，能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個(gè)功能和目標(biāo)：

一是減少運(yùn)維難度，提高運(yùn)維效率，為所有專業(yè)建立公共桌面模板，根據(jù)不同需要建立不同的專業(yè)桌面模板，以實(shí)現(xiàn)同一學(xué)期、同一周內(nèi)，不同專業(yè)在本機(jī)房?jī)?nèi)交替使用，遇到系統(tǒng)故障或者病毒侵害能夠1分鐘內(nèi)完全恢復(fù);

二是提高服務(wù)質(zhì)量，由于運(yùn)維難度的降低、系統(tǒng)健壯性和快速恢復(fù)能力的提升，機(jī)房基本可以保證24小時(shí)無(wú)故障運(yùn)行，該機(jī)房也可以作為全校開放性機(jī)房供學(xué)生在課外時(shí)間使用，不必?fù)?dān)心會(huì)對(duì)第二天的課程造成影響;

三是避免重復(fù)建設(shè)問題，由于機(jī)房運(yùn)維和服務(wù)質(zhì)量的提升，除過特殊的專業(yè)要求外，新建計(jì)算機(jī)機(jī)房的建設(shè)前提就以上一個(gè)云桌面機(jī)房是否使用率飽滿為準(zhǔn)，大大降低了計(jì)算機(jī)機(jī)房的浪費(fèi)程度;

四是IDV模式下，運(yùn)算在本地完成，再不提高服務(wù)器配置的前提下，增加一部分客戶端顯卡配置預(yù)算，就能夠流暢完成大型3D渲染運(yùn)算過程，滿足部分專業(yè)對(duì)GPU的額外需求。

3.2 方案確定

該校云桌面機(jī)房最終選擇江波PNS云桌面系統(tǒng)，其中90個(gè)工位使用PNS多路云方案，部署30臺(tái)PNS云終端，每個(gè)終端提供三個(gè)虛擬用戶，配備i7CPU、24G內(nèi)存和3個(gè)2G獨(dú)立顯卡，以滿足部分專業(yè)對(duì)3D渲染的需求。另外100臺(tái)計(jì)算機(jī)，采用通用計(jì)算機(jī)，i5CPU和4G內(nèi)存，滿足日常教學(xué)需求。

云桌面的系統(tǒng)主要由三部分組成：云桌面管理平臺(tái)系統(tǒng)、系統(tǒng)連接網(wǎng)絡(luò)、云桌面用戶終端。云桌面管理平臺(tái)系統(tǒng)配備有管理服務(wù)器兩臺(tái)，一主一備，作為云桌面機(jī)房后端資源集中管理和計(jì)算調(diào)度中心，備份機(jī)日常作為主機(jī)分流設(shè)備，主機(jī)宕機(jī)時(shí)接替主機(jī)管理系統(tǒng)。為保障網(wǎng)絡(luò)暢通，系統(tǒng)采用千兆交換機(jī)，主機(jī)與總控千兆交換機(jī)采用光纖直連的方式進(jìn)行連接。多路云終端既能夠通過云桌面管理平臺(tái)統(tǒng)一管理桌面資源，同時(shí)也被平臺(tái)對(duì)終端內(nèi)的各項(xiàng)硬件資源進(jìn)行虛擬化并分配到各個(gè)實(shí)際用戶，每個(gè)用戶配有獨(dú)立的控制臺(tái)，提供虛擬主機(jī)的開啟關(guān)閉功能、輸入輸出的接口等，實(shí)現(xiàn)與正常主機(jī)無(wú)差異化操作;通用主機(jī)主要通過管理平臺(tái)對(duì)操作系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)了普通主機(jī)的統(tǒng)一運(yùn)維。

4 方案應(yīng)用效果及分析

機(jī)房應(yīng)用一個(gè)學(xué)期后，筆者通過利用率、耗電量、實(shí)驗(yàn)室運(yùn)維工作量等指標(biāo)進(jìn)行客觀數(shù)據(jù)與學(xué)校內(nèi)另一個(gè)200個(gè)工位的公共機(jī)房進(jìn)行對(duì)比，并設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷對(duì)管理員和用戶進(jìn)行了滿意度調(diào)查。同時(shí)針對(duì)學(xué)校2000人規(guī)模的單招考試和400人全國(guó)煤炭職業(yè)院校技能大賽機(jī)試兩項(xiàng)短時(shí)間內(nèi)高要求的應(yīng)用進(jìn)行了全程跟蹤調(diào)查。

4.1 客觀使用數(shù)據(jù)分析

4.2 用戶使用主觀反饋

5 應(yīng)用場(chǎng)景前景探索

盡管這次系統(tǒng)選擇了IDV模式，只是基于現(xiàn)有技術(shù)和自身需求作為考量，但并不意味著VDI模式在該校乃至高職院校沒有應(yīng)用場(chǎng)景，隨著其他技術(shù)的成熟，筆者有理由相信會(huì)有以下應(yīng)用，并依據(jù)自身技術(shù)成熟度和外部技術(shù)融合度兩個(gè)角度進(jìn)行了一定的思考和探索：

5.1 基于自身技術(shù)成熟度的前景探索

VDI目前主要瓶頸在于滿足大量的運(yùn)算和圖形圖像需求時(shí)工程無(wú)法控制在一個(gè)合理的價(jià)格區(qū)間內(nèi)，導(dǎo)致用戶的正當(dāng)需求無(wú)法通過合理的價(jià)格來(lái)滿足，隨著GPU軟硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步，在用戶需求和硬件價(jià)格抑或者是技術(shù)革新之間達(dá)到一個(gè)新的平衡時(shí)，普通用戶是完全可以采用VDI模式，并且造價(jià)遠(yuǎn)低于當(dāng)下，用戶就完全可以擺脫現(xiàn)有終端設(shè)備的限制使用不同的操作系統(tǒng)和環(huán)境來(lái)完成各種任務(wù)，避免自身信息安全素養(yǎng)的原因遭受黑客攻擊。同時(shí)，安全與價(jià)格永遠(yuǎn)互為駁斥，基于冗余備份理論，VDI模式不得不面對(duì)在信息大量集中的情況下，系統(tǒng)管理平臺(tái)的信息安全和數(shù)據(jù)安全的巨大花費(fèi)問題，這本身也是所有集中化系統(tǒng)構(gòu)建模式的發(fā)展瓶頸。

5.2 基于外部技術(shù)融合度的前景探索

企業(yè)和高校作為信息化程度最高的區(qū)域，大量的終端被接入在私有局域網(wǎng)，如何統(tǒng)一的管理這些設(shè)備，就是擺在企業(yè)管理層面前的問題。根據(jù)BYOD（Bring Your Own Device）理論，今后大量員工會(huì)基于自身使用習(xí)慣，攜帶自有設(shè)備進(jìn)行辦公，基于成熟的無(wú)線5G技術(shù)，企業(yè)園區(qū)和校園內(nèi)的無(wú)線局域網(wǎng)完全可以提供近乎千兆的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速率，員工攜帶自身設(shè)備辦公既能減少企業(yè)的信息化開支，同時(shí)也能夠通過云桌面平臺(tái)的統(tǒng)一管理下，合理控制企業(yè)信息安全，使用戶在工作和生活之間自由切換。

基于移動(dòng)5G技術(shù)的發(fā)布，國(guó)家啟動(dòng)相應(yīng)的第五代通信戰(zhàn)略計(jì)劃，在未來(lái)，移動(dòng)5G技術(shù)將達(dá)到最高每8秒1GB的下載速度，結(jié)合云桌面技術(shù)，使得公司員工在出差的時(shí)候，通過高速移動(dòng)流量也能夠獲取相同桌面工作環(huán)境，不必勞于環(huán)境配置或其他煩瑣的設(shè)置，可以在家在外地完成正常的工作。

6 結(jié)語(yǔ)

筆者認(rèn)為在未來(lái)很長(zhǎng)的時(shí)間，VDI和IDV模式依然會(huì)在不同廠家陣營(yíng)中進(jìn)行比拼，不同用戶的選擇也會(huì)因?yàn)椴煌瑧?yīng)用場(chǎng)景而發(fā)生變化，甚至可以將IDV看作是VDI在當(dāng)下情景的最優(yōu)替代品，但隨著技術(shù)的發(fā)展，我們只有一個(gè)共同的目標(biāo)，就是讓用戶更加高效、便捷和安全的訪問和操作信息化資源，筆者也有理由相信，這一天會(huì)很快到來(lái)。

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【通聯(lián)編輯：梁書】