基于桌面云的高校計算機(jī)實驗室管理研究

李登科，楊 懷

(西藏民族大學(xué) 信息工程學(xué)院，陜西 咸陽 712082)

0 引言

高校計算機(jī)實驗室肩負(fù)著培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、實踐能力的重任，伴隨新課程改革、學(xué)科建設(shè)以及教學(xué)信息化的發(fā)展，傳統(tǒng)高校計算機(jī)實驗室管理已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求[1]。作為云計算的重要應(yīng)用領(lǐng)域，桌面云能夠?qū)⒂嬎?、存儲等資源遷移到云端，接入其他遠(yuǎn)程設(shè)備，由虛擬桌面完成各項服務(wù)，有利于實現(xiàn)高校計算機(jī)實驗室集中化管理，提升信息安全性，具有操作簡單、維護(hù)方便等優(yōu)越性。

1 高校計算機(jī)實驗室管理現(xiàn)狀

目前，高校計算機(jī)實驗室管理大部分采用的是保護(hù)卡與其他軟件相結(jié)合的方式。重啟計算機(jī)后會進(jìn)入自動還原狀態(tài)，能夠防止使用者對計算機(jī)系統(tǒng)的損壞，但整體效率較低。究其原因主要為計算機(jī)硬件配置不一、維護(hù)周期時間長。高校計算機(jī)實驗室管理問題主要集中在以下幾個方面：(1)軟件環(huán)境維護(hù)困難。受多種因素的影響，傳統(tǒng)PC模式容易出現(xiàn)系統(tǒng)文件誤刪、病毒侵入等問題，不僅會增加實驗室單機(jī)維護(hù)工作量，而且會降低工作效率[2]。(2)硬件設(shè)備利用率低。以往采用的單機(jī)部署模式使得各項實驗設(shè)備在上課階段呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，而課堂結(jié)束后設(shè)備又被閑置，降低了設(shè)備的利用效率。(3)實驗室運行成本高。傳統(tǒng)終端采用的是普通PC，電力成本及總成本均較高[3]。(4)無法滿足多樣化教學(xué)需求。傳統(tǒng)模式下需要通過網(wǎng)絡(luò)克隆部署一致的軟件環(huán)境。當(dāng)課程出現(xiàn)變動時，需要克隆整個機(jī)房，工作量大且形式較為單一。

2 桌面云建設(shè)過程及技術(shù)方案

2.1 桌面云建設(shè)過程

桌面云是基于服務(wù)器的計算模型，桌面虛擬化技術(shù)是其核心技術(shù)，利用傳統(tǒng)瘦客戶端模型，后臺服務(wù)器負(fù)責(zé)計算。在桌面云技術(shù)的支持下，所有虛擬機(jī)都能被托管在數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對虛擬機(jī)的統(tǒng)一化管理，不同物理空間內(nèi)容計算無需由專業(yè)管理人員進(jìn)行處理。由于計算操作無需在客戶端進(jìn)行，大大提升了計算機(jī)的響應(yīng)速度，與此同時能夠豐富用戶體驗。桌面云建設(shè)包括：應(yīng)用虛擬化、桌面虛擬化以及綜合優(yōu)化3個方面：(1)應(yīng)用虛擬化。加強對各項應(yīng)用的監(jiān)管，在后臺集中部署各項應(yīng)用，選擇私有云平臺完成托管[4]。此時用戶利用所需應(yīng)用時，只需登錄平臺便能根據(jù)需要操作。(2)桌面虛擬化。后臺負(fù)責(zé)對操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)以及用戶等相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。借助網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議能夠傳輸用戶桌面至用戶終端，為用戶提供與本地操作相同的體驗與服務(wù)。(3)綜合優(yōu)化。在保障基本業(yè)務(wù)需求的前提下，對硬件設(shè)備及軟件環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化處理，節(jié)省成本，支持多種類型前端設(shè)備。

2.2 桌面云建設(shè)方案

桌面云建設(shè)涉及資源池設(shè)計、虛擬化管理等多個方面。首先，將虛擬化軟件安裝在服務(wù)器上，池化服務(wù)器，虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)、應(yīng)用、桌面等經(jīng)過池化后組建一個集群，制定故障熱遷移策略、定制策略以及手動熱遷移策略等，有效監(jiān)控并管理虛擬機(jī)。通過虛擬桌面管理軟件管理桌面，有利于實現(xiàn)高性能、可靠性桌面投送。在虛擬化管理軟件系統(tǒng)作用下，集中管理各項硬件設(shè)備與虛擬資源。統(tǒng)一管理的實現(xiàn)借助于B/S架構(gòu)，有利于實現(xiàn)對虛擬化桌面、應(yīng)用虛擬化以及服務(wù)器虛擬化的管理。該資源池?fù)碛胸S富的內(nèi)存計算資源，能夠為用戶提供便利，僅需要一臺服務(wù)器便能完成對資源的統(tǒng)一管理。諸如系統(tǒng)空間、數(shù)據(jù)空間以及管理空間等均儲存在存儲器中，根據(jù)需要調(diào)用上述資源，再加上安全防護(hù)，能夠確保數(shù)據(jù)資源的安全性與穩(wěn)定性。

3 基于桌面云的高校計算機(jī)實驗室管理系統(tǒng)

3.1 桌面云管理方案

桌面云管理離不開穩(wěn)定、可靠的桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議，其不僅能夠使計算機(jī)虛擬桌面更趨近于PC桌面，而且能夠提升虛擬桌面性能。目前市面流行的桌面虛擬化軟件包括：Thinputer OVD、FusionAccess等。通常，在桌面云實驗室建設(shè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)對系統(tǒng)鏡像的存放，當(dāng)需要將網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)中心服務(wù)器與胖、瘦客戶端連接時，為提升桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議效率，可以利用桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議。根據(jù)這一特點，對桌面云整體性能、穩(wěn)定性以及系統(tǒng)兼容性等進(jìn)行綜合評估，選擇Thin Puter解決方案。該方案采用虛擬桌面擴(kuò)展協(xié)議(Virtual Desktop eXtend，VDX)，不僅能夠打破時間、空間的限制，為用戶提供相應(yīng)的服務(wù)，而且在用戶交付工作中速度快且安全可靠。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖1所示。在開放虛擬平臺(Open Virtual Platforms，OVP)可以通過硬件資源對服務(wù)器集群環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中桌面操作系統(tǒng)及應(yīng)用程度調(diào)節(jié)均通過服務(wù)器實現(xiàn)。即便不安裝中央管理服務(wù)器也能夠登錄服務(wù)器，在集群上進(jìn)行操作，便于統(tǒng)一管理桌面池，還能監(jiān)控其性能[5]。在這個系統(tǒng)中，OVP與虛擬桌面控制器協(xié)同，能夠完成自動化桌面管理、用戶認(rèn)證等，通過對OVP的控制完成創(chuàng)建、更新等操作。無須通過虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)，便能使虛擬桌面順利轉(zhuǎn)移到Thin Client。在這一架構(gòu)下，其既能作為筆記本電腦，又能作為智能終端，結(jié)合用戶需求與服務(wù)器桌面設(shè)備相連接。

圖1 虛擬化桌面云基本架構(gòu)

3.2 桌面云系統(tǒng)功能

基于高校計算機(jī)實驗室虛擬云桌面構(gòu)建目標(biāo)，采用云桌面技術(shù)，部署要具有極強的交互性，建立自適應(yīng)教學(xué)云平臺，其主要涉及課程教育與實踐教育兩個方面，不僅能夠完成計算機(jī)實驗教學(xué)，而且擁有豐富的實驗教學(xué)資源，如實驗數(shù)據(jù)、教學(xué)視頻、教師參考答案以及實驗素材等。

該平臺實施任務(wù)驅(qū)動教學(xué)管理，在教學(xué)案例編排方面貫穿知識點，內(nèi)容具有一定的靈活性。在學(xué)習(xí)導(dǎo)向下，幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，認(rèn)真把握學(xué)習(xí)流程，提高學(xué)習(xí)針對性。該平臺教學(xué)資源豐富，具有開放性特征，可以結(jié)合實際情況選擇自行導(dǎo)入或教學(xué)資源上傳的方式，為師生交互、生生交互創(chuàng)造了有利的條件，與此同時可以通過該平臺完成課程指導(dǎo)、作業(yè)督促等。學(xué)生的作業(yè)布置、作業(yè)提交及檢查均能夠通過無紙化系統(tǒng)完成。

3.3 桌面云解決方案

計算機(jī)實驗室桌面需要滿足不同教學(xué)環(huán)境的需要，且要能夠順利在不同教學(xué)環(huán)境間自由切換。為解決這一問題，需要設(shè)計一個能夠支持Windows XP、Windows 7等多樣化系統(tǒng)的桌面云。首先，應(yīng)將Thinputer OVP桌面虛擬化系統(tǒng)安裝在集群服務(wù)器上，利用B/S瀏覽器登錄Thinputer OVP管理系統(tǒng)。在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的支持下，以云終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)PC，虛擬化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)專用虛擬機(jī)分配。教學(xué)環(huán)境不同，其鏡像模板規(guī)劃也呈現(xiàn)明顯的差異性。為滿足不同教學(xué)需求，可以利用環(huán)境鏡像構(gòu)建具有針對性的實驗室環(huán)境。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代云計算技術(shù)的發(fā)展，利用桌面云構(gòu)建高校計算機(jī)實驗室管理系統(tǒng)一方面能夠解決傳統(tǒng)計算機(jī)實驗室管理存在的問題，另一方面能夠提升實驗室管理工作效率、節(jié)省成本，具有較大的應(yīng)用價值與實踐意義。