虛擬桌面技術在高校機房管理的應用研究

陳巧玲

[摘 要]隨著計算機技術的廣泛應用及網絡高速發展，虛擬桌面技術管理的實驗室逐漸替代傳統計算機實驗室。虛擬桌面技術集管理、存儲和計算于一體，并向終端交付虛擬桌面和應用的計算模式，提供了安全、易管理的用戶體驗，為提高高校的管理水平做出了巨大的貢獻。

[關鍵詞]虛擬桌面技術;用戶體驗;實驗課程

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.06.075

[中圖分類號]TP308;TP391.9[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2019）06-0-02

0? ? ?引 言

近年來，隨著互聯網技術的高速發展，計算機成為高校實驗室教學的重要硬件設備之一。但是，科學技術在不斷更新，傳統的計算機實驗室已經遠遠不能適應當代技術的需求。因此，為了提高實驗室的教學與管理水平，越來越多的計算機機房都在進行改革。

1? ? ?傳統計算機實驗室存在的不足

1.1? ?不能滿足高校對實驗室的利用要求

高校實驗室的資源有限，為了提高實驗室的利用率，就要滿足多樣性的需求。一般情況下，高校實驗室會有多種操作系統以及各類教學軟件的需求，但其中可能存在有沖突的軟件，甚至可能出現臨時考試安排，需要臨時安裝考試相關軟件等，傳統的實驗室已不能滿足高校對實驗室的多樣性的利用要求。

1.2? ?對實驗室環境的維護難度高

高校傳統實驗室需要多批次進購主機、安裝操作系統補丁、更新升級病毒庫、升級相關教學軟件等，甚至會出現學生任意修改或肆意操作系統，造成計算機崩潰等情況，會大大增加實驗室管理人員的維護工作。

1.3? ?實驗課程的管理依賴性高

在高校傳統實驗室中，教師在實驗課中進行教學管理時，無法隨時監控學生的實驗活動，大部分只能依賴學生的自覺性，而在實驗過程中無法實時進行實驗活動，缺少操作提醒和重點步驟的廣播，且最后的實驗報告和總結回收也不及時。

1.4? ?實驗室的運行成本高

傳統實驗室對計算機的硬件要求都比較高，計算機的使用壽命也較短，計算機一旦進行更新換代，大部分的設備將不能繼續使用。這樣更新需要非常大的成本，增加了實驗室的運行成本。

2? ? ?虛擬桌面技術的內容

2.1? ?虛擬桌面技術概論

虛擬桌面技術是以虛擬桌面技術服務器為中心的計算模型，集多個應用環境、應用終端、虛擬桌面于一體，并實現在該服務器上進行統一管理、存儲和計算的技術。整個數據中心通過一個管理軟件管理所有的物理終端，同時通過一個管理平臺管理所有的虛擬桌面，并同時對終端進行完全管控，實現CPU、內存和磁盤I/O等虛擬化。

2.2? ?虛擬桌面技術的優勢

在實驗室的實際部署中，虛擬桌面技術可以根據實驗課程環境的不同，部署WinXP、Win7、Win8、Win10等不同的系統環境，最大化地實現高校實驗室的利用。虛擬桌面技術支持用戶使用移動設備接入，即用戶只需要在有網絡支持的環境下，在安裝虛擬桌面的客戶端使用賬號登錄，即可訪問服務器的虛擬桌面，實現隨時隨地按需使用的工作環境。在虛擬桌面技術中，用戶實際的個人桌面只是后臺數據中心上某臺虛擬機通過特殊的遠程或協議傳輸的圖像，用戶與桌面的通信實際是靠傳輸終端上的鼠標、鍵盤等指令完成的，其整個過程中并沒有進行真實數據在用戶和個人的桌面傳輸。這樣的交互方式，不僅保證了數據的絕對安全，而且也給用戶提供了良好的操作體驗，在滿足用戶個性化需求上的同時方便了管理員的后期維護。

2.2.1? ?降低實驗室建設成本

虛擬桌面技術一般對服務器的要求極高，但對于終端的主機要求卻很低，可以是瘦客戶機，也可以是普通PC，但配套部署建議使用瘦客戶機，畢竟虛擬桌面技術對終端主機的要求只是能夠進入虛擬桌面即可，對終端主機的內存、CPU等技術配置并沒有更多實際上的操作要求。相對于普通主機，瘦客戶機的價格低廉，從而能夠降低實驗室的總體建設投入成本。

2.2.2? ?降低實驗室運行成本

虛擬桌面技術實驗室一旦建設完成后，其后期的運行成本是非常低的。一般服務器由多個硬盤組合，為了防止某個服務器的宕機造成實驗室環境崩塌，其主板的虛擬化冗余就可以完全避免這樣災難性的情況，并且一旦實驗室進行升級改造，比如對實驗室的終端增加部署，虛擬桌面技術實驗室就可以通過集群完美的連接進入系統，這樣不僅可以減少再次部署的運行成本，還可以減少實驗室管理人員在升級改造中對主機裝系統、裝軟件等巨大的工作量。

2.2.3? ?方便維護實驗室

虛擬桌面技術實驗室的管理平臺采用B/S架構，也就是指虛擬桌面技術實驗室是在該平臺上通過一個管理軟件對實驗室所有物理終端進行統一管理，包括內存管理、存儲管理、網絡管理等工作，比如在后期的運行中，若需要安裝軟件，管理員通過管理軟件選擇系統鏡像，在系統鏡像里進行直接安裝，其操作體驗與普通計算機無任何區別。同時，虛擬桌面技術實驗室在管理上統一安裝軟件、維護系統，能夠提供了更多便捷。此外，虛擬桌面技術能夠支持系統的多樣性，管理員可以根據教師的需求個性化為其定制實驗課所需的系統，在課中還可以任意切換多個操作系統。

2.2.4? ?提高教學效率

學生可以使用手機、電腦或平板通過瀏覽器訪問進入實驗課堂，教師使用平臺上的管理軟件，實現課前監控學生，比如學生的開關機、學生的簽到，還可以實現課中統一管理學生，比如U盤禁用、網絡禁用、黑屏。此外，虛擬桌面技術實驗室還可以實現學生在課堂上的高效互動，比如教師屏幕廣播、學生演示以及師生文件的發送和接收等互動。這樣的實驗課程不僅提高了教師的教學質量，還提高了學生的參與性，這也是以后高校實驗室的發展方向。

2.3? ?虛擬桌面技術的部署需求

2.3.1? ?虛擬化資源服務池

在虛擬桌面技術中，物理服務器作為虛擬桌面實際的服務器，將CPU、磁盤、I/O等硬件視為虛擬化資源服務池，并實現虛擬化資源服務器的動態管理。雖然虛擬桌面技術可以在理論上實現按需供應和無縫連接資源池，但在實際的應用中，并未完全實現這些內容，在實際部署中需要考慮的資源池也不會因為某些故障而不能正常運作，通過保證資源池強大的容錯能力，進一步保障機房的正常運行。

2.3.2? ?虛擬服務器

在選擇物理服務器時，高校考慮資源利用率的最大化，考慮每臺服務器需要有較高的整合比。為了防止集群內主機宕機無法接管故障主機上的虛擬機，高校還需要考慮計算機的冗余情況;虛擬機中運行的應用應具有易使用性、高可用性，一旦物理服務器出現故障，其操作系統能夠在具有備用容量的其他服務器中重新自動啟動受影響的虛擬機。這是高校在實驗室中將虛擬計算機應用實際的至關重要的一步，對以后實驗室的后期維護至關重要。

2.3.3? ?虛擬后臺管理端

虛擬后臺管理端是虛擬桌面技術能否高效應用在實驗室的關鍵因素之一，對虛擬機的創建、修改、刪除等方面起到了非常重要的作用，能夠保證虛擬后臺管理端在遭遇主機故障時提供必要的高可用性。同時，高校在具體部署實施時要考慮虛擬服務器的擴展需求，為以后高校實驗室的升級改造奠定基礎。

2.3.4? ?虛擬后臺管理端數據庫

在虛擬技術的應用中，所有配置信息都存儲在虛擬后臺管理端的數據庫中，包含系統性能數據、統計信息、用戶與組和任務與事件等。虛擬后臺管理端的安裝需要數據庫的支持，對數據庫的選擇無特殊要求，用戶可以選擇SQL Server 2008、SQL Server 2008 R2、Oracle等數據庫。

2.3.5? ?對網絡的部署需求

物理二層交換機與終端機位于同一網段，在本地配置IP，實現終端機的通信;物理三層交換機與虛擬服務器接入，供虛擬機與外部網絡通信，虛擬機配置接入的物理網段的IP地址可以通過物理網絡提供DHCP服務。教室內的物理二層交換機獨立于網絡，即服務器IP和終端IP互不影響，當服務器IP故障時，終端IP雖然不能進入虛擬桌面，但卻不影響其進行正常通信。

3? ? ? 虛擬桌面在高校實驗室的應用

虛擬桌面在實驗室的部署應用中，通過安裝虛擬服務器的客戶端軟件進入鏡像桌面。系統會根據終端部署的需要創建足夠多的虛擬機，當用戶通過虛擬桌面技術中的遠程虛擬協議連接服務器時，服務器能夠根據調配，分配一個虛擬機給該用戶。同時，還要注意，該虛擬機對每個用戶是獨立的，用戶可以隨時開啟和關閉虛擬機，跟個人電腦的用戶體驗無異。

研究使用Lenovo E-Class（聯想云教室）虛擬桌面技術構建實驗室機房的管理系統。以60個現有普通PC升級改造具體部署為例，目前，實驗室有60臺普通PC和3臺24口交換機，現需要將該實驗室改造成一個以虛擬桌面技術做支撐的現代化實驗室。Lenovo E-Class是由聯想自主開發的桌面虛擬化技術，不依賴微軟操作系統，使用凈化版的Win7和Win XP鏡像系統。首先，在虛擬服務器上，通過一個交換機用兩個網線進入局域網內，一個接口提供虛擬機通信的網卡默認選擇交換機switch0并配置IP，而物理終端的60臺PC必須與switch0配置的IP在同一網段，虛擬機就可以正常通信。另一個接口可以通過DHCP通信配置IP，該網段是獨立的局域網，不需要與外部網絡通信，在實際部署時，建議與swich0在同一個網段。此外，還要分別對60個PC進行基礎配置和安裝虛擬桌面客戶端，服務器會根據需要分配一定數量的虛擬主機，通過虛擬服務相關協議連接進入桌面，從而打破一個學生一臺PC的傳統機房模式。該模式前期部署簡易，后期的維護工作也簡單，能夠最大程度地提高工作效率。

4? ? ?結 語

目前，高校機房的系統環境面臨的問題一般都集中在實際操作和后期維護上。而高校應用桌面虛擬技術，不僅能夠解決上述問題，還能避免傳統管理由于終端分布造成的管理困難和成本高昂的問題。同時，桌面虛擬化能夠給用戶帶來靈活性、個性化的服務，能夠滿足建設現代化計算機機房的需求，更能實現實驗室的高效標準化管理的突破。

主要參考文獻

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