虛擬云桌面在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中的研究與應(yīng)用

常凱

摘 要：虛擬云桌面作為云計(jì)算的一個(gè)典型應(yīng)用，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中能夠有效整合資源，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈活性和安全性。本文結(jié)合計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的需求，提出虛擬云桌面的總體架構(gòu)與設(shè)計(jì)方案，最后介紹了虛擬云桌面技術(shù)在實(shí)際中的部署及應(yīng)用效果，為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新管理提供思路與方法。

關(guān)鍵詞：虛擬云桌面；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；研究與應(yīng)用

大數(shù)據(jù)孕育和驅(qū)動(dòng)下的新產(chǎn)品、新服務(wù)、新技術(shù)層出不窮，并日益深刻地改變著人類的生產(chǎn)、生活和思維方式，云計(jì)算被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后信息技術(shù)領(lǐng)域的又一重大變革，也正改變著IT業(yè)的結(jié)構(gòu)模式[1]。云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，共享軟硬件基礎(chǔ)資源和信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。

虛擬云桌面作為云計(jì)算的一個(gè)典型應(yīng)用，基于物理服務(wù)器和桌面虛擬化技術(shù)，將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)用虛擬化手段調(diào)配計(jì)算資源，為應(yīng)用提供靈活多變、可擴(kuò)展的服務(wù)平臺(tái)，能夠更有效地利用IT資源，大幅減少設(shè)備及應(yīng)用環(huán)境的維護(hù)和管理成本，提供一個(gè)共享、開(kāi)放、高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。

本文通過(guò)介紹虛擬云桌面相關(guān)技術(shù)，對(duì)虛擬桌面平臺(tái)的總體架構(gòu)以及在教學(xué)管理中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新管理提供思路與方法。

一、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理現(xiàn)狀與需求

（一）軟硬件快速靈活部署的需求

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是面向全校師生、涉及多個(gè)專業(yè)或多門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)基地，每門(mén)課程經(jīng)常要花費(fèi)大量的時(shí)間安裝和更新計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)[2]。作為實(shí)驗(yàn)室管理人員，希望能部署一次可以多次使用、重復(fù)使用、快速恢復(fù)的管理方式。

（二）開(kāi)放、共享的教學(xué)授課環(huán)境新需求

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直在以“開(kāi)放、共享”的理念為指導(dǎo)，探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式、新方法。現(xiàn)實(shí)中的教學(xué)需要根據(jù)實(shí)際授課要求進(jìn)行靈活切換，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫兼容、協(xié)同教學(xué)的授課環(huán)境，共享現(xiàn)有教學(xué)資源，創(chuàng)新教學(xué)方法，提升教學(xué)質(zhì)量。

（三）新時(shí)代綠色校園發(fā)展要求

綠色發(fā)展上升為新時(shí)代國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，全國(guó)教育行業(yè)提出“以綠色發(fā)展引領(lǐng)教育風(fēng)尚”，綠色發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)時(shí)代發(fā)展的新要求。對(duì)學(xué)校而言，如何節(jié)約能源、低碳環(huán)保、提升資源利用效率成為綠色校園發(fā)展的必做功課。

（四）“智慧校園”創(chuàng)新管理需要

基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)將信息服務(wù)融入學(xué)校發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用與服務(wù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作，應(yīng)用虛擬化技術(shù)打造計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的數(shù)字化、智慧化，是適應(yīng)“智慧校園”創(chuàng)新管理的新需要。

二、虛擬云桌面總體架構(gòu)與設(shè)計(jì)

（一）總體架構(gòu)

根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理實(shí)際需求，基于桌面虛擬化，將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分四個(gè)層次，自下而上包括虛擬服務(wù)器集群層、虛擬云桌面管理層、虛擬應(yīng)用層和虛擬終端客戶層[3]。總體架構(gòu)說(shuō)明見(jiàn)圖3.1：

1.虛擬服務(wù)器集群層。將服務(wù)器物理資源整合，提高資源利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器資源共享，提高資源利用率，提升系統(tǒng)性能和服務(wù)可靠性。

2.虛擬云桌面管理層。建立統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制、統(tǒng)一部署和統(tǒng)一應(yīng)用，通過(guò)該平臺(tái)方便高效的管理與虛擬云桌面的各類應(yīng)用和終端。

3.虛擬應(yīng)用層。根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要，基于服務(wù)器集群，虛擬出多個(gè)操作系統(tǒng)應(yīng)用，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響。

4.虛擬終端客戶層。對(duì)計(jì)算機(jī)的終端系統(tǒng)（桌面）進(jìn)行虛擬化，實(shí)現(xiàn)桌面使用的安全性和靈活性，可以通過(guò)任何設(shè)備，在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)專有的桌面系統(tǒng)。

（二）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

虛擬云桌面項(xiàng)目的實(shí)施至少需要千兆網(wǎng)絡(luò)支持，核心交換最好采用萬(wàn)兆。通過(guò)云桌面平臺(tái)，前端的硬件、軟件無(wú)需額外的安裝部署，只需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入到服務(wù)器后，所有的資源將由服務(wù)器動(dòng)態(tài)按需提供。

三、虛擬云桌面部署與應(yīng)用

（一）虛擬云桌面部署

以120個(gè)點(diǎn)的虛擬云桌面使用部署為例，搭建虛擬云桌面，用于滿足計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，包括辦公軟件、程序開(kāi)發(fā)軟件等。需要購(gòu)置軟硬件清單如下：

2臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器：2U機(jī)架式服務(wù)器；配置2顆Intel八核處理器，主頻2.6及以上；內(nèi)存：192GB；硬盤(pán)：4*480G SSD硬盤(pán)；獨(dú)立雙口萬(wàn)兆光纖網(wǎng)卡。主要用于云桌面的系統(tǒng)運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理，2臺(tái)服務(wù)器之間進(jìn)行冗余配置，確保高可用。

120臺(tái)云終端：X86架構(gòu)，Intel雙核CPU主頻大于等于1.8GHz；內(nèi)存2GB；16GB SSD硬盤(pán)；10100/1000M適應(yīng)以太網(wǎng)口；包含常用接口。

120臺(tái)液晶顯示器：19.5英寸顯示器，支持背掛云終端。

1套云桌面軟件：授權(quán)120個(gè)點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)方面：1臺(tái)萬(wàn)兆服務(wù)器集群交換機(jī)，5臺(tái)24口接入交換機(jī)，滿足網(wǎng)絡(luò)交換需要。

（二）虛擬云桌面應(yīng)用

1.提升應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境多樣化需求的能力。基于云桌面虛擬化平臺(tái)，可以靈活提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需要的各種系統(tǒng)環(huán)境，還可以根據(jù)課程的要求，定制操作系統(tǒng)下不同的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，安裝對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件，快速切換，方便有效，滿足多元化管理需求。

2.提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)管理和維護(hù)的效率。虛擬云桌面平臺(tái)替代了傳統(tǒng)PC電話，在部署中，只需搭建好平臺(tái)，所有前端的硬件、軟件再也無(wú)需管理和部署，前端只有一個(gè)屏幕和云終端設(shè)備，適合大量快速部署需要，真正實(shí)現(xiàn)PC的大集中化管理。

3.滿足開(kāi)放教學(xué)和安全管理的需要。虛擬云終端的操作系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)據(jù)都在服務(wù)器上，確保服務(wù)器安全就能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)桌面系統(tǒng)的安全保護(hù)。用戶的數(shù)據(jù)被統(tǒng)一存儲(chǔ)在后臺(tái)的服務(wù)器或者存儲(chǔ)上，用戶數(shù)據(jù)也不會(huì)因?yàn)榻K端硬件損壞，或者用戶的誤操作而丟失，大大提高了用戶數(shù)據(jù)的安全性。還可以針對(duì)不同用戶組做個(gè)性化的權(quán)限設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地教學(xué)，為移動(dòng)教學(xué)和開(kāi)放教學(xué)提供可能。

虛擬云桌面為高效便捷的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理提供可能，利用云計(jì)算和虛擬云桌面技術(shù)整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，在降低成本的同時(shí)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈活性和安全性，減輕安裝部署的工作量，提高管理效率，虛擬云桌面是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也必將在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中發(fā)揮巨大作用。

參考文獻(xiàn)：

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