云桌面解決方案在實驗教學中的應用

崔舒寧 薄鈞戈

摘要：針對高校計算機類課程實驗教學的實際情況，分析了傳統實驗室機房在實驗教學過程中存在的問題，介紹了基于云桌面的共享平臺相關技術架構，概述了云桌面實驗教學平臺在高校計算機實驗教學中的應用，介紹了云桌面實驗教學平臺在實驗教學過程中的優點。

關鍵詞：云桌面；云技術；虛擬化；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）03-0263-02

目前，大部分高校在信息化建設方面已經完成了網絡基礎設施建設，可以借助先進的互聯網技術實現資源共享[1]。

一、傳統機房在實驗教學過程中存在的問題[2]

（1）實驗室機房分散在不同的校區、教學樓，PC機數量大，位置分散，軟件部署任務繁重；（2）PC分批采購，在部署機房軟件時不能統一部署；（3）承擔多門不同課程上機需求，一臺PC機需安裝大量的軟件；（4）無法滿足一些對實驗環境有特殊要求的實驗（比如多機多操作系統實驗、病毒防護實驗等），這些實驗只能被迫簡化或者取消。

二、云桌面實驗教學平臺解決方案

（一）云桌面技術以及教學用云桌面體系架構設計

云計算技術是利用計算機軟件進行模擬，并且運行在物理計算機設備上，共享軟硬件資源和信息，使其具有完整的硬件系統功能，它是基于互聯網的計算方式，通過網絡以按需獲取、容易擴展的方式獲得的服務[3]。云桌面技術利用服務器集群策略，通過虛擬化技術，實現了桌面和后臺工作系統的連接訪問。一套完整的云桌面實驗教學平臺需包括：云計算平臺、云桌面管理系統、安全網關以及客戶端軟件（PC端、手機端、平板端）。系統可以根據實驗教學需求動態配置云桌面，將不同課程所需的云桌面推送到相應實驗室機房，老師和學生可以通過客戶端訪問使用云桌面[4]。

（二）云桌面實驗教學平臺在高校計算機實驗教學中的應用

（1）利用虛擬技術提高硬件教學效率。學生可以隨意進行硬盤分區、參數設置，即使操作錯誤導致系統崩潰，也能快速恢復，不會破壞計算機系統；（2）在一臺PC機上運行多個云桌面，學生可以通過虛擬網絡環境實現各種網絡實驗任務；（3）在給學生推送的虛擬機上通過主動植入一些病毒文件，將病毒的傳播過程進行演示，能夠很清楚地講解如何消除病毒、建立防御體系，進而激發學生學習興趣。在實驗結束后，銷毀虛擬機，不影響后續實驗的使用。

三、應用案例

（一）云桌面部署和使用情況

西安交通大學計算機教學實驗中心（以下簡稱中心）采用了廣州云晫信息科技有限公司針對教學領域提出的一套“智慧教學云桌面”解決方案，該解決方案在硬件上由3臺寶德PR2715G服務器組成（1個控制節點、2個計算節點），服務器具體配置及相關參數如表1所示，軟件上由云平臺虛擬化管理軟件、云安全網關以及虛擬化桌面軟件組成。中心采用的這套解決方案可以同時支持150個云桌面使用。

該解決方案自2017年1月部署以來，已經使用了3個學期，包括高級程序設計課、可視化程序設計、小學期項目實訓等，上課情況如表2所示。具體管理過程是根據實驗教學的具體應用需求，定制符合實驗教學培養方案的云計算系統，向客戶端推送具有針對性的實驗環境（包括Win7、Win10、Win XP、Linux等多個操作系統，且安裝好實驗所需軟件），一個云桌面可以同時推送到多個不同配置的硬件設備，并且也可以給一個硬件設備推送多個云桌面。

（二）課程云桌面

課程云桌面是支持傳統的定時上下課的上課場景，學生上課前需對實驗相關環境以及課程等信息進行設置，其設置過程如圖1所示，其中，導入學生名單和制作課程鏡像模板只需在開學初期設置一次，然后在每次課程上課前管理系統會為每個學生推送一個課程所需的一個系統，學生只需輸入正確的用戶名及密碼就能使用，課程結束后學生云桌面收回。管理系統除了對課程云桌面進行創建、修改、刪除等功能，還能在課程進行過程中隨時對某個學生的云桌面進行重啟、還原、延長實驗時間、關閉等操作，讓學生在云桌面的體驗過程中顯得更靈活。

四、結語

云桌面實驗教學平臺的建成，使我校實驗教學中心在實驗室機房管理過程中由分散的管理模式轉化為高效的集中式管理，并且使一些老舊的設備實現了有效的升級，更能使實驗室機房管理和實驗教學管理提升到了“云時代”的高效體驗。下一步我們要充分的利用此平臺的功能，將一些實驗內容、科研管理、高性能計算、大數據處理等方面融入進來，充分發揮其在科研和教學中的作用。

參考文獻：

[1]教育部.中國基礎教育發展概況[DB/OLE].

http：//old.moe.gov.cn//publicfiles/business /htmlfiles /moe/mo

e_163/200408/2907.html.

[2]林飛躍，林先津.云桌面在教學管理中的應用[J].實驗室研究與探索，2013，（10）.

[3]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，2014，33（12）：290-294.

[4]溫荷，萬里.基于KVM的云桌面虛擬化實驗設計[J].實驗技術與管理，2016，33（5）：132-134.