計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室虛擬云桌面的設(shè)計(jì)與建構(gòu)研究

謝娟

（貴州省新聞出版局 貴州省貴陽(yáng)市 550000）

伴隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，信息素養(yǎng)的重要性不言而喻，已經(jīng)成為了未來(lái)人們工作生活過(guò)程中的必要因素。高校在今后發(fā)展的過(guò)程中，承擔(dān)著對(duì)人才的培養(yǎng)責(zé)任，尤其是對(duì)大學(xué)生的信息素質(zhì)培養(yǎng)，已經(jīng)成了新時(shí)代下高校的全新教學(xué)目的。信息技術(shù)已引起傳統(tǒng)教育方式發(fā)生著深刻變化。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和遠(yuǎn)程教育技術(shù)以及信息載體的多樣性，使學(xué)習(xí)者可以克服時(shí)空障礙，更加主動(dòng)地安排自己的學(xué)習(xí)時(shí)間和速度。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中主要的作用就是為全校師生計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)以及教學(xué)開(kāi)展相應(yīng)的幫助，提供硬件以及軟件器材。伴隨著未來(lái)學(xué)校擴(kuò)展的逐漸落實(shí)，學(xué)生人數(shù)逐漸提升，對(duì)設(shè)備的需求也就隨之提升。正因如此，本文主要針對(duì)于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況來(lái)結(jié)合虛擬云桌面技術(shù)設(shè)計(jì)一套符合高校實(shí)際情況的虛擬云桌面系統(tǒng)，這對(duì)于高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的改造有著重要的意義。

1 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室存在的問(wèn)題

隨著未來(lái)信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生學(xué)習(xí)的各方面知識(shí)對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境也有了更高的要求，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室往往無(wú)法承擔(dān)起學(xué)生的實(shí)際需求，主要的問(wèn)題展現(xiàn)在以下方面：

（1）軟件方面的維護(hù)難度較大，尤其是在傳統(tǒng)管理的過(guò)程中，軟件維護(hù)成為了非常頭疼的維護(hù)方面。系統(tǒng)出現(xiàn)病毒等等情況屢見(jiàn)不鮮，這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)成本較高，管理人員需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。

（2）則是硬件設(shè)備的利用率較低。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式下，很多計(jì)算機(jī)設(shè)備在課上都處于高速轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中，而在課后基本上又都會(huì)被閑置，因此實(shí)際上硬件設(shè)備沒(méi)有發(fā)揮出自己的作用和價(jià)值。

（3）則是實(shí)驗(yàn)室對(duì)成本方面的需求較高。傳統(tǒng)的管理方式主要是將電腦作為管理方式，這種電腦作為終端的方式將會(huì)導(dǎo)致機(jī)房電力成本成為了非常嚴(yán)重的一項(xiàng)問(wèn)題，這對(duì)于總成本來(lái)說(shuō)也非常關(guān)鍵。

（4）則是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)體性需求的滿足。傳統(tǒng)管理的過(guò)程中，管理方式往往較為統(tǒng)一，無(wú)論是軟件還是網(wǎng)絡(luò)都是如此。但是在實(shí)際管理的過(guò)程中，往往教師方面和學(xué)生方面會(huì)有一些個(gè)性化的需求需要進(jìn)行滿足，一旦出現(xiàn)變動(dòng)，管理人員就需要針對(duì)于整個(gè)機(jī)房的實(shí)際管理方式進(jìn)行更改，這對(duì)于機(jī)房管理以及工作人員來(lái)說(shuō)都會(huì)產(chǎn)生不必要的工作負(fù)擔(dān)。

2 虛擬云桌面技術(shù)

云桌面技術(shù)也就是虛擬出一個(gè)桌面系統(tǒng)，主要的方式就是在服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)Windows 系統(tǒng)，隨后用戶通過(guò)設(shè)備進(jìn)行連接，在一個(gè)完全虛擬出的環(huán)境上進(jìn)行操作，服務(wù)器則是根據(jù)用戶的操作來(lái)做出應(yīng)有的反應(yīng)。云桌面技術(shù)的好處就是能夠不改變用戶的實(shí)際操作習(xí)慣，讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維擁有了更好的管理模式和管理途徑。這種虛擬的桌面系統(tǒng)更加重視后臺(tái)的管理，只要對(duì)服務(wù)器的管理到位，就能夠節(jié)約極大的時(shí)間和成本。優(yōu)勢(shì)就在于能夠在未來(lái)管理的過(guò)程中簡(jiǎn)化工作流程，將客戶端的硬件壽命進(jìn)一步的縮短，從而實(shí)現(xiàn)了靈活調(diào)配、移動(dòng)辦公、網(wǎng)絡(luò)保障。

2.1 虛擬云桌面系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在未來(lái)高校發(fā)展的過(guò)程中，虛擬云桌面系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)施主要的依靠就是云桌面技術(shù)，從而落實(shí)具有交互性的自適應(yīng)教學(xué)云平臺(tái)。除了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之外，云桌面系統(tǒng)還能夠讓師生擁有大量的教學(xué)資源，比如說(shuō)教學(xué)試驗(yàn)資料、教學(xué)手冊(cè)、參考答案等等。這些素材的意義在于能夠更好的幫助高校實(shí)現(xiàn)全方位的互動(dòng)式教學(xué)。具體搭建方式以及實(shí)際內(nèi)容如圖1所示。

圖1：云桌面平臺(tái)搭建方式

在這一平臺(tái)當(dāng)中，教師可以使用教學(xué)案例來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，在案例教學(xué)的過(guò)程中，知識(shí)點(diǎn)之間的來(lái)回貫穿能夠更好的進(jìn)行編排，因此可以說(shuō)整體內(nèi)容上也更加靈活有序。在未來(lái)的教學(xué)過(guò)程中，教師需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向來(lái)繪制教學(xué)導(dǎo)圖，從而更好的控制學(xué)生的整體學(xué)習(xí)流程。在未來(lái)對(duì)學(xué)生的教學(xué)過(guò)程中，教師需要使用各種方式來(lái)讓學(xué)生的學(xué)習(xí)走向更加具有針對(duì)性的一方面。而在這一過(guò)程中，云桌面平臺(tái)就能夠提供多樣化的標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)資源，從而實(shí)現(xiàn)更好的開(kāi)放性教學(xué)。在未來(lái)的教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)管理也能夠幫助教師實(shí)現(xiàn)全方面化的信息管理，從而實(shí)現(xiàn)綜合性管理。

2.2 集群式云桌面系統(tǒng)架構(gòu)

在未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中，管理將會(huì)使用集群式云桌面的方式，這是當(dāng)下比較主流的一種形式，具體的方法就是在后臺(tái)使用服務(wù)器來(lái)進(jìn)行信息的共享和構(gòu)建，最后再構(gòu)建出文件系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一化的管理。雖然云桌面系統(tǒng)屬于虛擬的系統(tǒng)，但是文件依舊可以進(jìn)行儲(chǔ)存等等操作，主要的儲(chǔ)存位置是在共享存儲(chǔ)設(shè)備上。在這一過(guò)程中，服務(wù)器的作用就是承擔(dān)起計(jì)算的責(zé)任，從而構(gòu)建出虛擬的磁盤，無(wú)需，電腦真實(shí)磁盤。服務(wù)器上的虛擬機(jī)是時(shí)刻處于無(wú)狀態(tài)的階段，因此所有的狀態(tài)數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行共享儲(chǔ)存。正因如此，未來(lái)想要更好的提升可用性，就需要對(duì)任何一臺(tái)服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行管理，落實(shí)鏡像文件的管理方式，從而交付給云桌面。

服務(wù)器在不斷的存儲(chǔ)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生非常大的數(shù)據(jù)往來(lái)，因此服務(wù)器和存儲(chǔ)器之間網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)就非常重要，經(jīng)過(guò)計(jì)算之后發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)的過(guò)程中，想要滿足教學(xué)要求，需要千兆級(jí)別的交換機(jī)或者光纖才能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。一旦出現(xiàn)了故障，管理人員只需要擁有Linux 水平，就能夠重新進(jìn)行掛載和存儲(chǔ)。在這一構(gòu)架下，未來(lái)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)之間的存儲(chǔ)往往需要擁有完善的管理模式，一旦主機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，服務(wù)器中的數(shù)據(jù)還能夠進(jìn)行迅速的遷移，在另一臺(tái)主機(jī)上快速運(yùn)行。由于學(xué)生使用的計(jì)算機(jī)一般數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在共享存儲(chǔ)設(shè)備上，因此管理和備份工作都沒(méi)有太大的負(fù)擔(dān)。維護(hù)方面雖然對(duì)于管理員有著一定的要求，但是只要管理員具有Linux 技術(shù)水平，就能夠?qū)崿F(xiàn)重新掛載共享存儲(chǔ)。

2.3 終端接入方式

對(duì)于實(shí)驗(yàn)室原有的軟硬件配置來(lái)說(shuō)，終端接入方式非常重要，本文選擇的方式就是在原有的終端上加載桌面云軟件的方式進(jìn)行接入。在這種接入方式的影響下，未來(lái)所有實(shí)驗(yàn)使用的虛擬桌面都將會(huì)在后臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)所有的文件還能夠接受相對(duì)應(yīng)的管理。好處就是無(wú)需改變?cè)械南到y(tǒng)環(huán)境，壞處就是在管理的過(guò)程中維護(hù)方面有著一定的要求。未來(lái)學(xué)生可以隨后在自己的桌面上進(jìn)行接入，也就完成了對(duì)于終端的利用，從而節(jié)約了建設(shè)資金。

2.4 系統(tǒng)后臺(tái)設(shè)計(jì)

云桌面的意義在于能夠?qū)⒑笈_(tái)的計(jì)算資源進(jìn)行虛擬化，轉(zhuǎn)化成為統(tǒng)一的資源，管理人員能夠使用相關(guān)管理方式來(lái)對(duì)桌面環(huán)境進(jìn)行處理，從而更好的營(yíng)造出統(tǒng)一化的管理桌面進(jìn)行分配。學(xué)生和教師在這樣的管理桌面上能夠?qū)崿F(xiàn)自己功能的落實(shí)。而后臺(tái)存儲(chǔ)方面則是將所有的數(shù)據(jù)都進(jìn)行了云存儲(chǔ)，因此學(xué)生可以在課后進(jìn)入系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室利用效率的提升，同時(shí)也有助于學(xué)生進(jìn)行課后復(fù)習(xí)。

2.5 P2V系統(tǒng)遷移

P2V 工具的作用就是將主機(jī)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移，并且這種遷移還能夠保證系統(tǒng)的完整性，將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移之后，能夠?qū)?dāng)下的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行落實(shí)，避免整體架構(gòu)出現(xiàn)單點(diǎn)故障，環(huán)境搭建也更加簡(jiǎn)單與容易，對(duì)于業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，這種方式提升了連續(xù)性。這種遷移方式降低了對(duì)于硬件數(shù)量的需求，同時(shí)降低了設(shè)備造成的能源消耗、空間消耗、污染排放、經(jīng)費(fèi)影響。在未來(lái)應(yīng)用程序主要的作用就是能夠在架構(gòu)上擁有更高的可用性，同時(shí)對(duì)于業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，也意味著更加流暢的運(yùn)行和管理。讓應(yīng)用環(huán)境不再對(duì)硬件造成較大的需求，應(yīng)用環(huán)境也就更容易備份與還原。

在P2V 工作的過(guò)程中，首先需要注意將主機(jī)的硬盤進(jìn)行克隆與封裝，隨后將克隆的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移成為虛擬文件。第二步驟則是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比和重新分配，將原版本的虛擬驅(qū)動(dòng)進(jìn)行重新的安裝和升級(jí)。除此之外，在實(shí)際工作的過(guò)程中還需要關(guān)注對(duì)于系統(tǒng)環(huán)境的預(yù)先處理。最后則是需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況來(lái)配置對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)。如圖2所示。

圖2：P2V 系統(tǒng)遷移流程

3 實(shí)驗(yàn)室虛擬云桌面建設(shè)的意義

站在運(yùn)維方面進(jìn)行思考之后可以發(fā)現(xiàn)：

（1）使用虛擬云桌面能夠更好的提升運(yùn)行與維護(hù)的效率，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)維護(hù)難度的下降和效率的提升。管理人員在使用了這種方式之后，只需要在后臺(tái)創(chuàng)建出虛擬的桌面來(lái)進(jìn)行綁定之后，就能夠完成相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)部署。部署結(jié)束之后，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行登陸，此后產(chǎn)生的一切數(shù)據(jù)都將會(huì)在后臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)，因此管理人員就需要根據(jù)用戶的實(shí)際需求不同來(lái)創(chuàng)建出多個(gè)管理模式和管理桌面，滿足教師和學(xué)生的個(gè)性化需求。

（2）在未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中使用虛擬云桌面能夠更好的提升運(yùn)行效率，從而提升未來(lái)的操作系統(tǒng)運(yùn)行水平。具體來(lái)說(shuō)，在管理的過(guò)程中可以對(duì)所有的終端來(lái)進(jìn)行管理，主要的方式就是能夠?qū)⑺械呐抗ぷ饕煌\(yùn)行，使用了虛擬桌面之后，明顯操作人員的工作效率得到了極大的提升與增強(qiáng)。傳統(tǒng)管理模式下，所有的軟件和管理方式都需要在系統(tǒng)上運(yùn)行，而使用了虛擬云桌面技術(shù)之后所有的管理工作都能夠在后臺(tái)運(yùn)行。因此也就提升管理效率。而在傳統(tǒng)管理模式下，管理人員需要使用大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)與更新，對(duì)現(xiàn)有的故障進(jìn)行修復(fù)與更新。

（3）則是可以更加方便的進(jìn)行接入。虛擬云桌面的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的最大程度應(yīng)用，學(xué)生在課后也能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此對(duì)于各項(xiàng)課程來(lái)說(shuō)也有著重要的意義。

（4）則是可以進(jìn)行實(shí)現(xiàn)故障的快速修復(fù)。未來(lái)通過(guò)桌面虛擬化的改造，用戶操作系統(tǒng)在運(yùn)行之后，能夠在后臺(tái)運(yùn)行，因此也就脫離了終端。在實(shí)驗(yàn)環(huán)境當(dāng)中，一旦出現(xiàn)了故障，只需要進(jìn)行更換終端，就能夠重新進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)境當(dāng)中，避免對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)造成影響。

在未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中，云桌面技術(shù)還能夠降低整體運(yùn)行成本。云桌面對(duì)于系統(tǒng)環(huán)境來(lái)說(shuō)意味著更加全面的維護(hù)與管理，從而更好的進(jìn)行落實(shí)與控制。除此之外，使用云桌面之后的系統(tǒng)能耗也隨之降低，無(wú)論是各項(xiàng)功能的出現(xiàn)還是各項(xiàng)設(shè)施的落實(shí)，對(duì)于云桌面來(lái)說(shuō)都以為更低的能耗。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于PC 來(lái)說(shuō)，云桌面的出現(xiàn)意味著處理能力在數(shù)據(jù)中心的集中，實(shí)驗(yàn)室的終端最終也就變成了TC。在后臺(tái)，云數(shù)據(jù)中心將為每個(gè)實(shí)驗(yàn)室終端提供虛擬化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使用云數(shù)據(jù)中心可以對(duì)這些計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度與管理，從而更好的對(duì)資源進(jìn)行需求分配。這種管理模式的出現(xiàn)對(duì)于高校師生來(lái)說(shuō)，不僅僅意味著更加高效的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)另一個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室的管理效率也隨之得到了提升。這對(duì)于高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，能夠更好的進(jìn)行進(jìn)一步發(fā)展與改進(jìn)，擁有了全新的發(fā)展思路。