虛擬云桌面在計算機實驗教學管理中的研究與應用

常凱

摘 要：虛擬云桌面作為云計算的一個典型應用，在計算機實驗教學管理中能夠有效整合資源，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，增強實驗教學的靈活性和安全性。本文結合計算機實驗教學管理的需求，提出虛擬云桌面的總體架構與設計方案，最后介紹了虛擬云桌面技術在實際中的部署及應用效果，為計算機實驗教學創(chuàng)新管理提供思路與方法。

關鍵詞：虛擬云桌面；計算機實驗教學；研究與應用

大數(shù)據(jù)孕育和驅動下的新產品、新服務、新技術層出不窮，并日益深刻地改變著人類的生產、生活和思維方式，云計算被認為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后信息技術領域的又一重大變革，也正改變著IT業(yè)的結構模式[1]。云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，共享軟硬件基礎資源和信息，并通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。

虛擬云桌面作為云計算的一個典型應用，基于物理服務器和桌面虛擬化技術，將硬件、軟件、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)用虛擬化手段調配計算資源，為應用提供靈活多變、可擴展的服務平臺，能夠更有效地利用IT資源，大幅減少設備及應用環(huán)境的維護和管理成本，提供一個共享、開放、高效的實驗教學環(huán)境。

本文通過介紹虛擬云桌面相關技術，對虛擬桌面平臺的總體架構以及在教學管理中的應用進行分析，為計算機實驗教學創(chuàng)新管理提供思路與方法。

一、計算機實驗教學管理現(xiàn)狀與需求

（一）軟硬件快速靈活部署的需求

計算機實驗室是面向全校師生、涉及多個專業(yè)或多門課程的實驗基地，每門課程經(jīng)常要花費大量的時間安裝和更新計算機操作系統(tǒng)[2]。作為實驗室管理人員，希望能部署一次可以多次使用、重復使用、快速恢復的管理方式。

（二）開放、共享的教學授課環(huán)境新需求

計算機實驗教學一直在以“開放、共享”的理念為指導，探索實驗教學的新模式、新方法。現(xiàn)實中的教學需要根據(jù)實際授課要求進行靈活切換，實現(xiàn)無縫兼容、協(xié)同教學的授課環(huán)境，共享現(xiàn)有教學資源，創(chuàng)新教學方法，提升教學質量。

（三）新時代綠色校園發(fā)展要求

綠色發(fā)展上升為新時代國家發(fā)展戰(zhàn)略，全國教育行業(yè)提出“以綠色發(fā)展引領教育風尚”，綠色發(fā)展已經(jīng)成為一個時代發(fā)展的新要求。對學校而言，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

基于計算機網(wǎng)絡和信息技術將信息服務融入學校發(fā)展的各個應用與服務領域，實現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作，應用虛擬化技術打造計算機實驗教學管理的數(shù)字化、智慧化，是適應“智慧校園”創(chuàng)新管理的新需要。

二、虛擬云桌面總體架構與設計

（一）總體架構

根據(jù)計算機實驗教學管理實際需求，基于桌面虛擬化，將系統(tǒng)結構劃分四個層次，自下而上包括虛擬服務器集群層、虛擬云桌面管理層、虛擬應用層和虛擬終端客戶層[3]。總體架構說明見圖3.1：

1.虛擬服務器集群層。將服務器物理資源整合，提高資源利用率，簡化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)服務器資源共享，提高資源利用率，提升系統(tǒng)性能和服務可靠性。

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

3.虛擬應用層。根據(jù)實際教學需要，基于服務器集群，虛擬出多個操作系統(tǒng)應用，可以同時運行多個操作系統(tǒng)，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響。

4.虛擬終端客戶層。對計算機的終端系統(tǒng)（桌面）進行虛擬化，實現(xiàn)桌面使用的安全性和靈活性，可以通過任何設備，在任何地點，任何時間通過網(wǎng)絡訪問專有的桌面系統(tǒng)。

（二）網(wǎng)絡設計

虛擬云桌面項目的實施至少需要千兆網(wǎng)絡支持，核心交換最好采用萬兆。通過云桌面平臺，前端的硬件、軟件無需額外的安裝部署，只需要通過網(wǎng)絡接入到服務器后，所有的資源將由服務器動態(tài)按需提供。

三、虛擬云桌面部署與應用

（一）虛擬云桌面部署

以120個點的虛擬云桌面使用部署為例，搭建虛擬云桌面，用于滿足計算機實驗教學需要，包括辦公軟件、程序開發(fā)軟件等。需要購置軟硬件清單如下：

2臺基礎架構服務器：2U機架式服務器；配置2顆Intel八核處理器，主頻2.6及以上；內存：192GB；硬盤：4*480G SSD硬盤；獨立雙口萬兆光纖網(wǎng)卡。主要用于云桌面的系統(tǒng)運行和數(shù)據(jù)處理，2臺服務器之間進行冗余配置，確保高可用。

120臺云終端：X86架構，Intel雙核CPU主頻大于等于1.8GHz；內存2GB；16GB SSD硬盤；10100/1000M適應以太網(wǎng)口；包含常用接口。

120臺液晶顯示器：19.5英寸顯示器，支持背掛云終端。

1套云桌面軟件：授權120個點。

網(wǎng)絡方面：1臺萬兆服務器集群交換機，5臺24口接入交換機，滿足網(wǎng)絡交換需要。

（二）虛擬云桌面應用

1.提升應對實驗教學環(huán)境多樣化需求的能力。基于云桌面虛擬化平臺，可以靈活提升實驗教學所需要的各種系統(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，安裝對應的應用軟件，快速切換，方便有效，滿足多元化管理需求。

2.提高計算機實驗室系統(tǒng)管理和維護的效率。虛擬云桌面平臺替代了傳統(tǒng)PC電話，在部署中，只需搭建好平臺，所有前端的硬件、軟件再也無需管理和部署，前端只有一個屏幕和云終端設備，適合大量快速部署需要，真正實現(xiàn)PC的大集中化管理。

3.滿足開放教學和安全管理的需要。虛擬云終端的操作系統(tǒng)及應用數(shù)據(jù)都在服務器上，確保服務器安全就能實現(xiàn)對整個桌面系統(tǒng)的安全保護。用戶的數(shù)據(jù)被統(tǒng)一存儲在后臺的服務器或者存儲上，用戶數(shù)據(jù)也不會因為終端硬件損壞，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。還可以針對不同用戶組做個性化的權限設置，可以實現(xiàn)隨時隨地教學，為移動教學和開放教學提供可能。

虛擬云桌面為高效便捷的計算機實驗教學管理提供可能，利用云計算和虛擬云桌面技術整合實驗教學資源，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，在降低成本的同時，增強實驗教學的靈活性和安全性，減輕安裝部署的工作量，提高管理效率，虛擬云桌面是未來發(fā)展的必然趨勢，也必將在高校計算機實驗教學管理中發(fā)揮巨大作用。

參考文獻：

[1]毋妙麗.基于云桌面技術的實驗室資源共享平臺建設[J].實驗室研究與探索，2014（12）：290-294.

[2]才華.云桌面技術在高校計算機實驗室建設和管理中的應用探究[J].數(shù)字化用戶，2017，（45）：148.

[3]郭芬，李靜鍇，張安定.基于桌面云的實驗教學平臺的構建[J].價值工程，2015，34（19）：247-249.