基于云計算的高校桌面云機房的部署與應用

李海嬋

1 引言

高職院校利用計算機來輔助教學已經是很普遍的事情，傳統機房一般由多臺真實的物理機構建而成，利用機房進行實訓有利于提高教學效果。但傳統機房的部署在實際運行中存在管理難度大、靈活性較差、耗電和輻射大等問題。

隨著云計算的出現，虛擬化技術得到了飛速發展，作為虛擬化技術其中的一個組成部分，桌面虛擬化也發展迅猛，成為教育、企業等各行業的焦點。基于云計算建立的桌面云機房具有維護簡單、管理成本相對較低、節能環保等優點，解決了傳統機房存在的部分問題。不少高職院校逐漸利用桌面虛擬化技術部署桌面云機房應用在教學中。

2 桌面云機房的架構

桌面虛擬化的基礎是服務器虛擬化，服務器虛擬化就是在傳統服務器上安裝虛擬機系統，由虛擬機系統模擬出操作系統運行所需要的硬件資源，包括硬盤、網卡、內存、CPU等資源，可實現多個虛擬機操作系統共享物理服務器的硬件資源，從而提高資源利用率。

桌面云機房采用的是桌面虛擬化架構VDI，VDI架構主要由服務器端、用戶端所構成，用戶端通過云終端和桌面協議連接到服務器端，可實現數據在服務器集中處理和管理，用戶端只用于分布顯示，但用戶利用云終端進行操作與平時操作傳統PC機幾乎沒有任何的區別，體驗效果完全一致，桌面云機房的架構如圖1所示[1]。

圖1 桌面云機房架構圖

2.1 云機房硬件資源

云機房硬件資源是提供部署桌面云機房的硬件基礎設施，主要包括服務器集群、存儲模塊、機柜、UPS、交換機等設備。

（1）服務器端一般放在網絡管理中心，服務器端安裝操作系統和教學軟件，通過虛擬技術建立虛擬機，虛擬機共享服務器的所有硬件，每一臺虛擬機對應一個用戶桌面端。

（2）存儲模塊主要實現數據備份及故障切換。

（3）UPS主要是防止市電突然中斷時仍可繼續供電給服務器，保證服務器正常運作。

2.2 服務器端軟件資源

（1）虛擬化基礎平臺軟件

通過虛擬化基礎平臺軟件可以在網絡、服務器、存儲模塊構建一個統一的虛擬化層，實現資源的整合，使得資源能夠被池化地共享和動態分配，可實現集中調度和管理虛擬網絡、虛擬計算、虛擬存儲等虛擬資源。

（2）虛擬桌面云管理軟件

虛擬桌面云管理軟件提供了圖形化的管理界面，管理員通過管理界面可快速為用戶發放、維護、回收虛擬桌面，實現虛擬資源的彈性管理，提高資源利用率[2]。

2.3 接入設備

云終端是替換傳統桌面PC的設備，用于登錄虛擬桌面。所有用戶端配置一臺云終端設備、顯示器、鍵盤和鼠標等，云終端具有USB口、網卡接口，用戶端可以通過云終端的網絡接口連接到服務器，實現登錄虛擬桌面。

云終端具有X86架構和ARM兩種架構，X86架構云終端性能會比ARM架構好，但價格會比ARM架構貴，而ARM架構云終端在功耗方面比X86架構云終端低，功耗一般決定著設備的壽命，從性價比進行考慮，現在市場上一般選擇ARM架構的云終端來部署桌面云機房[3]。

2.4 桌面顯示協議

桌面顯示協議主要的作用是把服務器端虛擬機的虛擬桌面顯示到用戶端，使用戶像使用真實的物理機一樣。不同的廠家使用的協議不同，好的顯示協議會讓用戶有較好的使用感受，各種協議主要從圖像顯示性能、傳輸帶寬、視頻支持、安全性等方面進行比較。選擇廠家，意味著選擇協議，因此使用者可根據自身的需求選擇產品。

3 桌面云機房部署

桌面云機房部署主要包括服務器端和用戶端的部署、網絡部署等，具體如下：

3.1 桌面云機房構建

（1）搭建服務器端集群

服務器配置決定著桌面云機房的性能，高校桌面云機房一般配置60個用戶端，為了保證性能和穩定，至少需要2臺服務器，采用服務器集群方式實現共同管理。每臺服務器搭建30臺（虛擬機數量=用戶數/服務器數量）虛擬機，在選擇產品時，學校主要從性價比和教學兩方面進行綜合考慮，至少要采用中等偏上的服務器配置才能保證性能。由于現在服務器CPU接口最多只有2個，因此首次配置CPU時應選擇高主頻的檔次，基本要達到十核以上，否則不利于以后的擴展。內存配置要達到128G以上，由于內存插槽一般有16個，數量較多，以后可根據需求擴展性能。服務器一般采用冗余雙電源和配置UPS，保證服務器的可用性和穩定性。同時，為了保證數據存取的速度，操作系統和桌面云軟件的安裝應選擇SSD的固態硬盤。同時配置多一塊SSD硬盤，用于緩存熱點數據，其他的數據存儲可以選擇SATA機械硬盤。

（2）安裝存儲模塊

有些品牌廠家采用軟件實現分布式虛擬存儲，通過軟件將服務器硬盤資源池化，實現數據備份及故障切換。有些品牌廠家采用的是硬件存儲服務器，硬件存儲服務器價格會比較貴，主要是根據學校的實際情況進行選擇。

（3）在服務器端安裝虛擬化基礎平臺軟件和虛擬桌面云管理軟件，構建虛擬化層，實現虛擬資源的管理。

（4）安裝用戶端設備，用戶端設備包括云終端、顯示器、鍵盤、鼠標等。

（5）安裝網絡設備，網絡設備包括雙絞線、網卡、交換機、路由器等。由于距離近，可通過雙絞線從云終端、服務器端連接到機房的交換機，交換機之間通過級聯或星形等方式實現互聯，實現網絡相通。中心交換機可以把機房的網絡連接到網絡管理中心，從而實現多間機房的互聯。

3.2 桌面云機房廠家的選擇

用戶可根據學校的財政支持和性能需求選擇服務器品牌。國外產品雖然比較成熟，但隨著國內技術的發展，華為、深信服等廠家在云桌面應用也很廣泛，也值得選擇。如深信服公司，通過大幅改進傳輸協議，利用專利技術SRAP協議，實現傳輸效率比傳統的微軟RDP技術提高6倍以上，不僅可獲得高效的桌面響應速度，而且極大地降低了網絡帶寬的消耗。

4 桌面云機房管理

桌面云機房管理主要包括服務器管理、虛擬機管理、云終端管理、用戶管理等。

4.1 服務器的管理

服務器的管理主要是包括網絡配置，如進行虛擬網橋的創建、IP地址的配置等，還要進行存儲配置、監控CPU性能、內存使用情況、I/O的使用情況、網絡性能等，如果某一方面出現問題，可以及時發現，并根據具體問題進行優化。

4.2 虛擬機管理

虛擬機管理主要包括創建虛擬機模板、創建虛擬機池、批量創建虛擬機、虛擬機連接管理等。根據教學需求，可創建上課時所需要用到的WIN7、LINUX等操作系統模板，還可以創建考試專用的考試操作系統模板。使用虛擬機模板克隆分發的功能就可以快速地部署好整個機房的操作系統，相當有效率。

4.3 云終端管理

云終端管理主要包括云終端配置、分組和關閉終端等功能，云終端配置主要為每一臺終端設置計算機名、IP地址等，實現分組是為了方便管理云終端，實現快速查找。

4.4 用戶管理

用戶管理包括對授權用戶登錄的管理，實現用戶綁定虛擬機、USB接口管理等，用戶綁定虛擬機后，使用者不需要每次啟動都輸入用戶名和密碼登錄，可以在開機時自動登錄到相應的虛擬桌面，實現自動認證登錄。

5 桌面云機房應用效果

筆者所在學校是廣州現代信息職業技術學院，本校已有二三十間傳統機房，為了改進機房管理，學校也逐步建立多間桌面云機房，因此筆者對于桌面云的使用情況具有較深的體會。

5.1 使用桌面云機房的優勢

（1）提高了服務器的使用率，實現一臺服務器上運行多臺虛擬機，有效利用了服務器的空閑資源，同時支持動態部署，后期可根據教學的需求實現快速重配置服務器。

（2）減少了機房管理員工作量，機房管理只需要重點維護服務器，不需要維護單機，提高了服務器與管理員的比率。同時利用虛擬機克隆分發的功能，重配置系統速度快，大大提高工作效率。

（3）可實現節能環保，傳統PC功率每臺約220W,學校機房電腦眾多，而且電腦基本每天6小時不停運轉，耗電很大。云終端功率約5W，無噪音，不但節省開支，同時也為師生創造了良好的學習環境。

（4）有利于后期擴展，以后隨著教學的需求，需要提高云機房性能，升級桌面云機房，只需要提高服務器的性能就可實現，不需要更換其他任何設備，方便簡單。

5.2 使用桌面云機房存在問題與改進

（1）機房管理員人才流動大，新管理員管理初期，缺少技術，會無所適從，因此要加強管理員技術的培訓。

（2）部分課程對視頻處理要求較高，但云機房對視頻的支持較有限，會引起卡機現象，因此要合理安排合適的課程在云機房進行實訓。

6 結束語

部署桌面云機房，從管理、維護和升級等方面有著極大的優勢，雖然也存在不足之處，但只要根據存在問題采取相應的解決辦法，桌面云機房將會是機房實訓室的發展趨勢。