虛擬云桌面在高校計算機實驗室的應用研究

鄔曉明

摘要：文章闡述了當今高校計算機實驗室的現狀與管理的難點、痛點。分析對比了兩類虛擬云桌面技術VDI和VOI的優缺點，進而得出符合實際需求的桌面虛擬化解決方案即利用基于VOI技術的搭建虛擬云桌面的應用環境，介紹了該方案的架構設計、硬件分析規劃及實施部署的具體步驟。實踐證明該方案既滿足實驗室對本地計算力充分利用的訴求，又有效提升運維人員管理效率，取得良好的實際效果。

關鍵詞：云桌面;VOI;VDI;高校計算機實驗室

中圖分類號：TP308 文獻識別碼：A

文章編號：1009-3044（2019）32-0264-03

1概述

目前，高校的計算機實驗室數目均不在少數，終端數量保有量達幾百甚至上千臺。同時，高校計算機實驗室承擔著高校教學、實驗實訓，同時需要兼顧上機考試及培訓等多種業務，是高校信息化最重要的建設場所之一。高校計算機實驗室應用水平和管理效率高低會直接影響教學等各項工作能否順利地開展。

2高校計算機實驗室的現狀

蘇州市職業大學繼續教育學院擁有計算機實驗室9間，終端數量近500臺。各個計算機實驗室因建設年代不同，供貨的廠商各異，導致計算機實驗室的終端硬件異構嚴重，性能差異大。同時，專業課程因教材內容，技術進步等各種原因，對教學軟件的應用環境，終端硬件的配置要求越來越高，差異化嚴重，直接導致計算機實驗室運維人員工作量逐年增加，工作效率和用戶體驗下逐年降低，給管理帶來困難。

2.1高校計算機實驗室管理的難點、痛點

1）公共課、專業課、考試、技術培訓等對實驗室應用環境需求各異，導致每個終端上共存著多個系統，運行速度受到影響，用戶體驗不佳。

2）不同的計算機實驗室，硬件異構嚴重，性能差異大，可安裝需安裝的軟件不同，給排課和維護帶來困難。

3）當需要使用克隆功能，來完成系統重裝、軟件升級、漏洞修復等工作時，易受網絡環境影響，經常會出現失敗終端點，耗費大量的時間和精力。

4）實驗室運維人員人手不足，受學歷、年齡結構等因素影響，專業素養技術水平有限。

2.2高校計算機實驗室的實際需求

學校的計算機實驗室分布在實驗實訓樓的4、5、6層，迫切需要采用新的信息技術手段來改變或改善如今的管理現狀，滿足正常教學及工作的需求，為廣大師生提供優質的服務。

1）可靠性有保障

各個實驗室建設時期不同，網絡環境差異大，故對終端設備要求可離線運行，當出現服務器宕機、網絡設備故障等情況，可保證業務正常穩定運行，尤其是考試時。

2）異構終端統一管控，維護便捷

各個實驗室終端異構嚴重，管理平臺支持集中統一管理，更新鏡像模板即可所有更新所有終端。

3）支持專業軟件，用戶體驗媲美PC

由于實驗室還承擔專業課教學任務，因此要求終端可正常流暢運行3D設計、圖像處理類應用軟件，無卡頓，用戶體驗媲美Pc。

3虛擬云桌面技術

虛擬化是云計算的關鍵技術之一，是一種計算機資源管理技術。通過把計算機的各種物理資源虛擬為可以管理的資源，為用戶提供一個或多個操作環境，實現資源的模擬、隔離和共享等。虛擬云桌面是指將計算機的終端系統（也稱為桌面）虛擬化，以達到桌面使用的安全性和靈活性。在任何時間、任何地點，只要有網絡，通過任何設備都可以訪問屬于個人的桌面系統。現如今云桌面虛擬技術在實際應用種發展出兩個方向：一類為虛擬桌面基礎架構，英文為Virtual Desktop Infra-structure，簡稱VDI;另一類為虛擬操作系統基礎架構，英文為Virtual Operating System Infrastructure，簡稱VOI。

3.1 VDI技術介紹

虛擬桌面基礎架構VDI（Virtual Desktop Infrastructure）采用云端（服務器端）管理，云端（服務器端）運算的系統架構。在該這種架構下，所有終端的數據存儲和運算都在云端（服務器端）進行，終端僅作為一個輸人輸出設備而存在。VDI技術在移動性，安全性，高可用性方面具有優勢。其缺點在于首先極度依賴網絡環境，網絡延遲會極大影響用戶體驗感受，若網絡中斷會無法使用VDI桌面。VDI模式將存儲和運算都集中在云端（服務器端），因此服務器需要高配置，同時云端軟件大多需授權等，會造成投資成本較高。其次管理者需要運維人員具備云技術素養和服務器管理經驗，而使用者在使用習慣需要發生一定改變需要參加使用培訓。另外，VDI模式在高清影音傳輸，3D設計、圖像處理類應用體驗較差，對各類外設支持不夠。

3.2 VOI技術介紹

虛擬操作系統基礎架構VOI（Virtual Operating System Infra-structure）提出“虛擬容器”的概念，該模式將終端虛擬化，形成一個“容器”池，然后將所需的系統部署在池中，其架構如下圖所示。VOI模式不同于VDI模式，VOI模式將數據集中存儲在云端（服務器端），集中運算改為分布運算，利用終端本地計算力運行桌面。采用VOI模式架構支持多系統離線運行、支持桌面集中管控、按需交付桌面、支持異構簡化系統部署，網絡依賴度低，用戶體驗媲美PC。

3.3 VDI與VOI特性對比

利用表格對比VDI模式和VOI模式的特性，從中可以看出VDI模式適合移動性強，性能要求不高，應用需求單一的場景，而VOI模式對服務器端配置、網絡環境依賴度較低，支持離線運行，降低教學事故和考試事故出現的可能性，同時可以充分利用終端本地計算力，對高清多媒體、3D設計、圖像處理類應用場景支持較好，不必改變用戶習慣，體驗一流。選擇VOI模式建設學校計算機實驗室是最符合需求、性價比最高，用戶體驗最好的選擇。

4基于VOI的高校計算機實驗室解決方案

根據蘇州市職業大學繼續教育學院現有的網絡環境和實際需求，需要計算機實驗室既能滿足日常教學需求，又能兼顧對外培訓、考試等多種用途于一身的綜合性實驗室。VOI模式下，服務器主要功能就是存儲數據，故只需部門級服務器即可勝任。在服務器端根據需求制作各種場景的鏡像文件，終端依據需求選擇場景鏡像文件下載，亦可服務器主動下發，以適應不同的需求。

4.1方案架構設計

本方案采用實驗室集中部署的方式，中心點為1臺部門級的服務器，通過6類千兆網線連接到各個實驗室，各個實驗室網絡架構相對簡單為局域網環境，桌面可達百兆。主要架構如下圖所示。

4.2高校計算機實驗室的實施部署

學院既要滿足在校學生的公共課及專業課外，同時承接非學歷教育教學、社區教育培訓及國家級計算機考試等各類社會考試，這就需要多樣化，針對性強的各種桌面環境，以滿足需求。

學院總計有計算機實驗室9間，近500終端點且存在異構情況，本方案采用VOI模式，1臺部門級服務器，主要是作為鏡像存儲用，故為保證良好的體驗，數據存儲采用固態硬盤，具體的硬件規劃配置如下：

基于VOI模式的桌面實施步驟如下：

1）制作初始鏡像

首先在服務器端安裝Linux系統及VOI云桌面服務器端管理系統并完成相應參數配置;接著確認網絡環境通信正常;最后，在網絡中任意設備上使用B/S登陸VOI云桌面管理平臺，在平臺上利用萬能驅動完成初始鏡像的制作。

2）網絡部署終端底層

首先登陸VOI云桌面管理平臺，進入部署模式，接著將終端的網絡PEX功能設為優先啟動，重啟后終端自動連接到平臺完成部署底層終端部署工作。

3）下發桌面，完善驅動

首先終端啟動后，自動連接到平臺，接著在平臺中選擇鏡像進行下發，把鏡像為你文件緩存到終端。下發完成后，終端重啟進入桌面，查看驅動是否均匹配，若出現某些硬件出現驅動錯誤或無法驅動的情況，在終端重新驅動完善，反向上傳給平臺，純凈的系統鏡像即可完成制作。

4）制作針對性桌面，按需交付

首先登陸VOI云桌面管理平臺，將驅動完善的純凈鏡像復制出來然后安裝應用軟件生成針對性桌面環境，選擇對應教室下發桌面按需交付。

5基于VOI的云桌面系統部署后的優點

1）處于網絡云端的云桌面系統管理平臺，可實現any-where、anytime、anydevice訪問管理平臺，實現對桌面系統和軟件的安裝部署，按需快速切換不同類型操作系統，交付桌面，滿足多樣化的教學需求。

2）利用PNP智能驅動技術，可實現不同品牌不同配置的異構終端的兼容，更新單鏡像即可更新全部終端，極大降低運維人員的工作量，提升管理效率。

3）系統鏡像下發后，緩存在終端，支持遠程和本地雙啟動，當服務器宕機或網絡設備故障等事故，終端可保障業務正常運行，避免事故發生，可靠性得到極大的提高。

4）提供給終端純凈安全的桌面系統，每次啟動即可還原，數據不保存，避免系統崩潰、病毒感染、軟件故障等問題的產生。

5）系統緩存在終端本地，可充分利用本地計算力，對高清影音、3D設計、圖像處理類應用場景提供強有力的支持，保證教學的順利進行。

6）用戶不需培訓改變習慣，體驗效果好，對運維人員技術水平要求不高，管理便捷。

6結束語

學院通過部署VOI虛擬云桌面系統，是的計算機實驗室管理效率和水平得到有效提高，取得了廣大師生的一致好評，從而為智慧校園建設添磚加瓦。我相信伴隨虛擬化技術不斷發展更新，相關技術產品的日趨成熟，傳統PC和管理模式終會被新模式新技術所取代。