基于虛擬化技術的 教育云桌面的計算機實驗室建設研究

林宏

摘 要：隨著社會科技的快速發展，越來越多的學校建立起了計算機實驗室，為學生的學習提供了方便。但傳統的計算機實驗室存在維護和升級上的困難，且更新換代慢，無法跟上新形勢下的高校教育模式。為了加強高校計算機實驗室的改革，可以采用新時代的云計算網絡計算模型對實驗室機房設備進行建設，讓高校計算機實驗室滿足當前全新的教育形式。文章作者根據云計算，通過利用虛擬化技術，設計教育云桌面的計算機實驗室建設方案，希望能夠為高校計算機實驗室建設提供參考。

關鍵詞：虛擬化技術;教育云桌面;計算機實驗室

一、引言

隨著信息技術的快速發展，高校中建立起了計算機實驗室，可以進行理論講解和實際操作，讓學生的計算機能力得到提高。但傳統的計算機實驗室已經逐漸跟不上時代節奏，存在一定的問題，也影響了高校新型教育模式的開展。因此，學校需要對計算機實驗室進行更新換代，而云桌面技術能夠很好地解決高校計算機實驗室中存在的問題，實現實驗室機房的升級，為學生學習計算機和其他課程提供全新途徑。

二、高校計算機實驗室建設現狀

高校建立計算機實驗室，可以為學生提供合理的教學空間和教學方法，方便了學生從網絡上學習知識。但學校的計算機實驗室建設采用傳統的軟、硬件配給模式，已經跟不上快速發展的信息時代的要求，在升級和維護等方面存在困難，影響了高校計算機課程的開展。

1.硬件性能跟不上軟件的更新

在高校計算機實驗室中，計算機的硬件比較陳舊，使用時間較長，一些新出現的軟件或操作系統無法在這些老式計算機上安裝或運行，這造成了很多課程難以順利開展。因此實驗室內的計算機在極短的時間內就需要更新換代，增加了投入成本。

2.需要經常進行更新和維護

由于學校計算機實驗室為多門課程的學習提供應用，因此使用頻率較高。而且為了滿足教學需求，計算機內的課程軟件需要技術更新。定期的維護和升級都需要人員打理，增加了成本投入，也讓計算機的軟硬件更新換代加快。

3.資源共享和利用率較低

高校計算機實驗室采用局域網的連接方式，實驗室內的計算機性能和安裝軟件不同，只能在特定時段為特定的學生和教師提供相應的服務，導致計算機實驗室的資源共享和利用率較低。而且在實際應用中，學生和教師不能根據自己的實際需求進行更多的實驗操作，只能利用有限的時間完成課程任務，導致實驗室的利用率不足。

4.存在安全性隱患

在計算機實驗室中，由于學生學習需要接收和存放資料，在利用U盤存取文件時可能將病毒感染整個計算機網絡，導致計算機網絡中斷，影響了計算機課程的順利開展。而且計算機實驗室的管理人員不足，無法及時解決網絡危害和漏洞防護問題，這給計算機實驗室的管理和維護帶來了不便。

三、云計算與云桌面技術

云計算是傳統計算機和網絡技術協調發展的產物，通過網絡將計算機組合成強大的系統，隨后移植到電腦、手機中，實現強大的處理和計算能力，解決信息處理的困難，滿足用戶對大量信息的處理需求。在信息技術快速進步的今天，云計算已經得到了廣泛的應用，可以通過計算機和網絡構建完善的計算機處理系統，建立起云桌面，利用網絡房屋云平臺，實現資源的共享，方便了日程工作的需求。

云桌面則是一種根據云計算衍生的虛擬化技術，利用互聯網部署多個服務集群，在云平臺上集中各種應用，為用戶提供所需的信息資源。用戶計算機同云平臺系統相連，實現資源的共享和利用。

在高校的計算機實驗室中應用云桌面技術，能夠打造出優秀的實驗室機房，充分運用云計算為高校師生進行服務。虛擬云桌面是集中化管理平臺，能夠靈活分配資源，讓整個系統更加合理與方便。

四、基于虛擬技術的教育云桌面設計方案

1.云桌面設計方案概述

教育云桌面根據虛擬化技術建立起適宜高校師生運用的計算機管理平臺，在運行模式、教學需求等方面符合需要，能夠讓學生養成良好的學習習慣，提供良好的用戶體驗，同時還能加強教學管理和數據采集。

在云桌面設計上，虛擬桌面采用多個客戶終端對網絡服務器上的虛擬機進行訪問，即多個客戶端有著獨立的桌面體驗，可以隨時對虛擬機內安裝的軟件和相關數據進行訪問。在存儲方面的設計，將云桌面的軟件和數據集中存儲在高性能云存儲上，可以避免因服務器故障而影響客戶端對數據的訪問。

2.教育云桌面的構建

第一，根據設計方案構建虛擬化IT構架。在高校的計算機實驗室構建上，可以實現多個計算機網絡和服務器的資源池，利用B/S構架進行統一管理。教育云桌面可以創建動態備份、刪除的虛擬機，形成可以跟進教學的虛擬教學環境。在存儲管理上，通過數據的統一存儲和動態遷移，實現虛擬教學的連續性和穩定性。

第二，建立統一視圖的管理平臺。教育云桌面采用統一的視圖界面，利用B/S架構，方便學生的訪問。即使不下載安裝客戶端，也可以利用瀏覽器進行訪問，讓教學更加方便，也利于實現服務器、客戶端、存儲、教學桌面等的統一管理。教育云桌面平臺的客戶端只用來操作訪問，虛擬桌面環境則部署在數據中心。學生利用客戶端進行訪問，降低了操作難度和學習成本。后臺管理人員在對云桌面進行維護管理時，可以在平臺上對數據中心內的軟硬件進行重構和發布。

第三，實現針對性的虛擬教學環境。教育云桌面可以根據不同的需求實現虛擬系統的快照鏡像，批量創建、發布、更新發布云桌面，讓學生、教師在不同客戶端訪問到相同的教學環境。這將提高訪問速度，簡化教學環境配置的步驟。

第四，構建多虛擬桌面使用模式。傳統的計算機教學中，為了方便教學，需要對教學系統根據課程進行分區的劃分。而云桌面則利用虛擬教學環境，可以隨意讓學生進行修改和使用，在下次登錄后系統將自動還原，能夠避免文件的損壞和缺失，也能防止因病毒和木馬對系統的破壞。

第五，實現系統的教學秩序管理。教育云桌面可以自動定義教學信息，將客戶端根據需求進行分配，不同的教室可以上不同的課程，也可以上相同的課程。教師也可以提前做好云桌面系統的課程規劃，學生在客戶端上可直接進入云桌面環境，自由使用課程規劃。云桌面還可以實現實習、考試等不同的教學場景，學生可根據自己的需求自動安排和調用符合的場景，加強教學管理。

第六，建立多重保障機制。在教育云平臺的構建中，虛擬化的平臺內置了群集功能，可以通過增加平臺的計算節點實現水平擴展，讓平臺的承載力和計算力得到提升。通過平臺建設，多臺服務器實現存儲共享，對于任何一臺服務器出現狀況，都可以隨時將該服務器上的虛擬系統遷移到其他服務器上，不會在客戶端上出現不暢感，讓教學保持連續性。在云桌面的使用過程中，管理控制端會負責收集系統CPU狀態、內存狀態等動態信息，并根據需求進行相應處理。當有新的客戶端申請云桌面建立時，系統會自動調整資源，保證負載的均衡。

五、教育云桌面的計算機實驗室建設的特點

1.提供個性化的教學環境

教育云桌面基于虛擬系統環境，可以根據個性化要求提供不同的教學環境。教師和學生通過網絡登錄云桌面，根據學習任務、教學方式等配置適宜的教學環境，方便實驗教學的開展。而且云桌面可以提供遠程教學模式，教師在家里即可登錄云桌面，將事先準備好的教學課件和相關資料存儲在云平臺中，利用云桌面實現教學課件的講解。

2.使用成本較低

教育云桌面計算機實驗室同傳統的計算機實驗室在初期建立時的成本相差不多。但隨著后續的使用，傳統計算機實驗室需要對軟硬件進行持續升級和更新，而且要定期進行維修和養護，這使得成本大大提高。而教育云桌面是虛擬系統，并不需要對硬件的升級，只需要追加服務器和存儲空間等讓云桌面的性能得到提高，大大降低了成本投入，而且使用壽命更加持久。

3.資源利用率高

教育云桌面通過虛擬技術實現多服務器構建，可以創建多個工作場景，滿足了學生和教師在教學中的需求。在計算機實驗室教學中，計算機課程和其他課程的內容差別較大，傳統的計算機應用需要根據不同的要求進行區域劃分。而云桌面則不需要進行劃分，直接根據需求建立合適的工作場景，方便了實際教學需求，同時也讓計算機實驗室得到充分利用。而且云桌面支持遠程辦公，教師可以通過網絡傳輸在云桌面上為校外實習學生進行教學，讓資源得到了有效利用。

4.安全性能有所保障

教育云桌面是虛擬教學環境，只負責輸入和輸出，系統的安裝、數據的存儲等都在服務器上執行，可以規避傳統計算機上存在的各種木馬、病毒等攻擊，提升了系統的安全性能。云桌面的運行可以實現統一管理，方便了對系統的維護。

六、結語

傳統的高校計算機實驗室隨著科技的進步已經無法跟上新的教學模式，亟須一種新的技術對高校計算機實驗室進行改革創新，讓計算機實驗室的建設更加進步。教育云桌面利用云計算技術，構建虛擬教學環境，加強了計算機實驗室的教學能力，降低了投入成本，是未來高校計算機實驗室教學的發展方向。

參考文獻：

[1]廖 珊.云計算在高校計算機實驗室建設管理中的應用價值[J].中國新通信，2017（4）：116.

[2]吳 野.基于虛擬化技術的云計算平臺架構研究[J].數字通信世界，2018（1）：77-78.

[3]周 浩.基于虛擬化技術的高校云計算平臺架構設計與實現[J].西昌學院學報（自然科學版），2015（2）：59-61.

[4]翁國秀.云桌面技術在高校計算機實驗室建設和管理中的應用[J].信息與電腦（理論版），2012（11）：110-111.

[5]鄒永康.桌面云技術在高校計算機類實驗室建設中的應用[J].重慶文理學院學報（社會科學版），2016（5）：119-122.

[6]王 靜.云桌面技術在某高校計算機實驗室建設和管理中的研究[J].教育現代化，2017（42）.

[7]鄭子生，陳薇薇.基于云桌面技術的計算機實驗室建設與管理[J].電子技術與軟件工程，2018（11）.

[8]林羨中.使用云桌面進行新型計算機實驗室建設[J].物聯網技術，2017（8）：114-115.