云桌面VDI和VOI工作模式的協(xié)同研究

成晉軍，張曉娟

（山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院，太原 030006）

0 引言

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室多采用還原卡或保護(hù)卡的方式來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)保護(hù)與管理[1]，例如實(shí)驗(yàn)室中常使用的噢易還原卡支持多操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)用戶對不同環(huán)境的需求，同時(shí)具有單系統(tǒng)多頻道、差異拷貝、多帳號不同權(quán)限管理等功能。還原卡的這些功能的實(shí)現(xiàn)，也只能在固定的實(shí)驗(yàn)場所、固定的環(huán)境下獨(dú)立實(shí)施完成，對于型號繁雜、數(shù)量較大、分布分散的終端實(shí)施較難實(shí)現(xiàn)高效的管理運(yùn)維。近年興起的虛擬化云桌面技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)對桌面終端的高度集群管理，提高運(yùn)維效率。

1 主流云桌面工作模式比較分析

基于虛擬化技術(shù)的云桌面管理模式以其管理方式集中、訪問方式靈活、數(shù)據(jù)資源安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，為高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與辦公的管理和運(yùn)維提供了全新的管理和工作模式。采用云桌面工作模式利用服務(wù)器對桌面終端進(jìn)行統(tǒng)一集中部署，減少了物理終端的運(yùn)維成本，使其實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和控制[2]。

目前高等院校使用的虛擬化云桌面工作模式主要分為兩類：VDI方式（Virtual Desktop Infrastructure）和VOI方式（Virtual OS Infrastructure）

VDI也就是在線桌面，通過虛擬化軟件在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)終端系統(tǒng)桌面的虛擬化，在云端服務(wù)器上生成多個(gè)已安裝軟件的虛擬機(jī)，用戶通在網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的地方就可訪問桌面[3]。VDI的特點(diǎn)是高效集中統(tǒng)一管理、資源共享可彈性分配、接入方式靈活多樣。但VDI也存在很多缺點(diǎn)：①因其所有計(jì)算和存儲都需要在服務(wù)器云端進(jìn)行，對服務(wù)器的配置要求較高，基礎(chǔ)設(shè)施投入較大；②不可以脫機(jī)使用，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常，終端無法連接服務(wù)器，將影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)任務(wù)[4]；③對多媒體類課程或?qū)PU要求較高的課程無法真正突破應(yīng)用的瓶頸，雖然現(xiàn)在提出可以在服務(wù)器增加GPU，實(shí)現(xiàn)GPU共享，但同樣會(huì)出現(xiàn)軟件部分功能運(yùn)行不正常，增加投入成本。

VOI也就是離線桌面，是一種由后臺服務(wù)器集中管控，利用本地機(jī)器設(shè)備執(zhí)行的桌面虛擬化。云桌面VOI可以充分發(fā)揮本地設(shè)備的硬件資源和運(yùn)算處理能力，云端服務(wù)器負(fù)責(zé)管理操作系統(tǒng)的鏡像，并對終端設(shè)備上傳和下發(fā)鏡像，對終端設(shè)備進(jìn)行管理。云桌面VOI可以實(shí)現(xiàn)本地?cái)嗑W(wǎng)脫機(jī)離線運(yùn)行，對網(wǎng)絡(luò)和云端服務(wù)器依賴較小[5]，更適合對GPU有較高要求的課程，對服務(wù)器配置要求較低，減少投資成本。

2 基于VDI和VOI的云桌面協(xié)同工作模式構(gòu)建

2.1 需求分析

云桌面應(yīng)根據(jù)不同的場景需求提供個(gè)性化的服務(wù)。

（1）實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室作為固定的實(shí)驗(yàn)場所，首先要保證實(shí)驗(yàn)課程的順利進(jìn)行，這就要求終端設(shè)備不應(yīng)受到網(wǎng)絡(luò)和云終端服務(wù)器的影響，可以使用本地系統(tǒng)脫機(jī)離線運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)室管理員可以安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，如 Windows XP、Windows 7、Windows 10 及 Linux。滿足不同課程、不同專業(yè)的需求，可以進(jìn)行集中統(tǒng)一部署和管理。

（2）辦公、科研和教師備課。教師的科研和備課工作越來越個(gè)性化、多樣化。這就需要給每位教師分配一個(gè)個(gè)人桌面，方便教師可以把上課所需的課件、素材、教案及科研資料存儲在云端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地備課、辦公、學(xué)習(xí)。

（3）學(xué)生學(xué)習(xí)。學(xué)生既需要在固定的實(shí)驗(yàn)場所進(jìn)行統(tǒng)一學(xué)習(xí)，也需要充分利用課余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備預(yù)習(xí)和課后的復(fù)習(xí)。這就需要實(shí)驗(yàn)課程不再局限在實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以在移動(dòng)終端、在任意地點(diǎn)學(xué)習(xí)。

不同類型用戶對辦公、學(xué)習(xí)環(huán)境的需求如表1所示。

表1 用戶需求

2.2 面向需求的VDI+VOI協(xié)同工作方案

結(jié)合VDI和VOI的技術(shù)特點(diǎn)及日常教學(xué)工作需求，充分發(fā)揮VDI集中管理，移動(dòng)工作、備課和VOI充分利用本地資源并可脫機(jī)離線運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)不同場景、不同需求，實(shí)現(xiàn)在線桌面和脫機(jī)離線桌面的有機(jī)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢互補(bǔ)。VDI+VOI協(xié)同工作方案如圖1所示。

圖1 VDI+VOI協(xié)同工作方案

（1）對于固定實(shí)驗(yàn)室采用VOI的模式進(jìn)行部署，根據(jù)不同的場景，生成不同的模板，通過云端服務(wù)器對模板進(jìn)行管理。在網(wǎng)絡(luò)異常、中斷或云端服務(wù)器宕機(jī)等特殊情況下可以使本地終端系統(tǒng)脫機(jī)離線運(yùn)行，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利完成。

（2）對于非固定場所的終端，采用VDI的模式進(jìn)行部署實(shí)施，充分利用云端服務(wù)器的集中計(jì)算和存儲資源，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)可以遠(yuǎn)程連接和訪問云桌面。

（3）對于不受時(shí)間、地點(diǎn)限制的學(xué)生學(xué)習(xí)，教師備課、科研，采用VDI的模式部署實(shí)施。發(fā)揮VDI網(wǎng)絡(luò)可達(dá)即可連接云桌面學(xué)習(xí)的優(yōu)勢。

2.3 面向需求的VDI+VOI協(xié)同工作部署

利用VDI云服務(wù)器集中管理平臺，可以把實(shí)驗(yàn)平臺部署在云端，在線運(yùn)行。固定場所實(shí)驗(yàn)室采用VOI部署，統(tǒng)一安裝Windows 7或Windows 10操作系統(tǒng)及常用軟件，在外部環(huán)境異常時(shí)，可以保證本地系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（1）面向輕量級應(yīng)用的云桌面VDI部署

噢易云服務(wù)使用3臺DELL服務(wù)器，可創(chuàng)建多間實(shí)驗(yàn)室及多個(gè)云終端，授權(quán)為100個(gè)用戶并發(fā)。噢易云桌面VDI的功能有：創(chuàng)建模板，并建立桌面池資源，可以根據(jù)課表開啟相應(yīng)的場景，制作個(gè)人桌面及個(gè)人桌面池，可對終端進(jìn)行管理，監(jiān)控服務(wù)器運(yùn)行情況，對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。

首先在DELL服務(wù)器上安裝噢易云桌面VDI系統(tǒng)，并進(jìn)行相應(yīng)的配置及初始化，然后為虛擬機(jī)分配內(nèi)存、CPU、硬盤空間等硬件環(huán)境，在分配好硬件環(huán)境的虛擬機(jī)上選擇所要運(yùn)行的操作系統(tǒng)。通過虛擬光驅(qū)引導(dǎo)上傳到云服務(wù)器的操作系統(tǒng)的鏡像文件，將該虛擬機(jī)創(chuàng)建為模板，在云服務(wù)器上創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)組成的虛擬桌面池，并將模板應(yīng)用到桌面池，每個(gè)虛擬桌面池對應(yīng)多個(gè)模板。最后可以通過PC終端或移動(dòng)設(shè)備使用戶與虛擬桌面關(guān)聯(lián)。

根據(jù)課程和教學(xué)安排，利用VDI管理系統(tǒng)進(jìn)行資源的規(guī)劃、配置，合理的調(diào)度管理。課余可實(shí)現(xiàn)不需要的云服務(wù)資源的有效統(tǒng)一回收。教師辦公、備課、科研可以不受時(shí)間、地點(diǎn)及使用終端設(shè)備的限制，擁有一臺屬于自己的可移動(dòng)辦公電腦。

（2）面向重量級應(yīng)用的云桌面VOI部署

噢易云桌面VOI的部署可以與VDI共同使用3臺DELL服務(wù)器。實(shí)驗(yàn)室管理員首先需要在本地終端上安裝實(shí)驗(yàn)所需的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及VOI的終端底層業(yè)務(wù)軟件，然后使用UEFI網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)模式進(jìn)行優(yōu)盤啟動(dòng)引導(dǎo)連接到服務(wù)器，進(jìn)行鏡像的上傳，利用上傳的鏡像可以對實(shí)驗(yàn)室的其他終端進(jìn)行鏡像的批量下發(fā)。噢易云桌面VOI服務(wù)器只負(fù)責(zé)終端鏡像文件的上傳，存儲、管理和下發(fā)，以及終端設(shè)備應(yīng)用策略的管理。云桌面VOI只占用服務(wù)器較小的資源空間，可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行各種操作系統(tǒng)的快速部署，充分發(fā)揮本地胖終端的硬件優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)離線脫機(jī)運(yùn)行，在運(yùn)算速度，用戶體驗(yàn)及外設(shè)兼容性上與本地體驗(yàn)一致，保證教學(xué)的安全、連續(xù)性。

基于VDI+VOI的云桌面協(xié)同工作模式可以根據(jù)用戶的不同需求申請來部署應(yīng)用場景：

①當(dāng)用戶提出用于辦公、個(gè)人學(xué)習(xí)、科研及備課等有特殊需求的申請時(shí)，可以在云端服務(wù)器為用戶創(chuàng)建滿足用戶需求的VDI個(gè)人桌面。用戶使用帳號、密碼通過網(wǎng)絡(luò)和終端訪問專屬桌面，用戶可以獲得一個(gè)已經(jīng)安裝了完整程序的Windows桌面。用戶在桌面上建立屬于自己的文件存儲在云服務(wù)器上中，可以不受時(shí)間，地點(diǎn)及終端設(shè)備的限制正常讀取使用和存儲。管理人員在后臺對用戶使用的操作系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，保證數(shù)據(jù)安全。

②當(dāng)用戶提出用于教學(xué)需求時(shí)，可以在云端服務(wù)器為用戶創(chuàng)建滿足教學(xué)需求的VOI教學(xué)桌面，快速部署教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境快速切換。減少軟件安裝時(shí)間，滿足不同教學(xué)需求。VDI+VOI協(xié)同工作模式部署完成后，管理端如圖2所示，客戶終端如圖3所示。

圖2 管理端

圖3 客戶終端

3 實(shí)踐效果

在實(shí)踐中，對傳統(tǒng)還原卡模式、單一VDI模式、單一VOI模式、VDI+VOI協(xié)同工作模式進(jìn)行對比分析，結(jié)果如表2所示。可見，基于VDI+VOI的云桌面協(xié)同工作模式的使用效果較好，實(shí)現(xiàn)了云桌面操作系統(tǒng)、軟件統(tǒng)一安裝、維護(hù)，用戶使用同一帳號在學(xué)校辦公、科研，在實(shí)驗(yàn)室上課，在家中備課學(xué)習(xí)。另外，在外部環(huán)境異常的情況下，可以使用本地胖終端，保證正常教學(xué)進(jìn)行。

表2 多種工作模式對比

4 結(jié)語

云桌面VDI解決了傳統(tǒng)辦公學(xué)習(xí)對終端設(shè)備、時(shí)間和地點(diǎn)的制約問題，而VOI則解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理和運(yùn)維中是困難。VDI和VOI有機(jī)結(jié)合的云桌面協(xié)同工作模式則實(shí)現(xiàn)本地資源的充分利用，云端服務(wù)器資源的合理調(diào)配，快速切換實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)境，管理員可集中搭建和維護(hù)云桌面，滿足師生個(gè)性化需求，節(jié)省教學(xué)環(huán)境的運(yùn)維時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的質(zhì)量和效率。在今后的管理研究中，將對云桌面更好服務(wù)教學(xué)，服務(wù)師生辦公學(xué)習(xí)進(jìn)行進(jìn)一步探索，使云桌面深入教學(xué)、辦公的方方面面，使云桌面為教學(xué)、科研更好保駕護(hù)航。