教學桌面虛擬化的研究

王杰昌

摘要：傳統計算機教室部署維護困難，無法集中管控，能耗高，存在諸多問題。為克服傳統機房的弊端，本文分析了現階段高校新建機房的需求，引入了教學桌面虛擬化技術方案，并詳細闡述了桌面虛擬化設備技術參數及具體操作，而且預測它將迅速占領新建機房市場并普及。

關鍵詞：傳統機房問題;教學桌面虛擬化;服務器集群;終端;一鍵更新;集中管控

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）16-0276-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著科學技術的進步，教學手段也逐漸多樣化，很多高校都建起多媒體教室，教師可利用豐富多樣的多媒體技術對學生進行教學，讓課堂變得生動多彩。而計算機相關課程因為操作眾多，多媒體教室已經不能滿足計算機課程授業，計算機教室（學生機房）應運而生。計算機教室部署大量pc讓學生上機操作，而且還會在電腦上安裝教學軟件和還原卡，老師利用教師機對學生進行廣播教學，可以讓每個學生在自己電腦上就能看到老師的操作，更能集中注意力并學會相關計算機操作，教師也可以利用教學軟件收發作業。然而傳統的計算機教室卻有諸多問題。

1 傳統計算機教室存在的問題

（1）部署維護困難[1]

在部署時，傳統計算機教室每臺學生機需安裝機房管理系統（學生端），以及加裝還原卡（或稱保護卡），教師機需安裝教師端及還原卡，每個教室組建一個局域網和工作組，以便后期進行系統同傳。

維護時，一個機房如果要安裝新軟件，首先需要找一臺學生機作為母機，關閉其保護卡，安裝新軟件，裝完之后再開啟母機的保護卡，然后開始對該機房其他學生機進行增量同傳;如果是整個學生機重做系統，需要整機同傳。同傳的數據量大小決定了同傳的時間，一般要幾個小時，為了不影響正常教學，一般放在晚上或周末進行。教師機因和學生機的策略及客戶端不同，需單獨安裝軟件。另外，每個機房都要單獨進行操作。

所有這些部署維護工作非常麻煩，消耗了大量的時間和精力，PC眾多，系統軟件安裝更新，疲于奔命。

（2）無法集中管控

不同專業的學生機房需要安裝的軟件不同，每個學生機房需進行單獨維護，每個專業的學生每次上課需要到其本專業的固定機房上課，非常不靈活。同一個機房無法提供多系統環境，比如日常教學系統環境、期末考試環境、計算機等級考試環境，同一機房不同環境需在不同時期搭建。這些問題導致傳統計算機教室無法集中管控，管理分散，各種行為難以管控，管理工作量巨大。

（3）能耗高，環境差

一臺PC能耗在250W至350W之間，一家普通高校通常有很多計算機教室，每個教室如果部署幾十臺PC，那么這些PC的總能耗是很高的，噪音非常大，機房環境也會非常差的。

2 高校新建計算機教室的需求分析

上節部分是對傳統老舊計算機教室的問題闡述，那么現在高校對于新建機房都有諸多考慮，不但要克服傳統機房的問題，還有新需求。

傳統機房維護麻煩，不能集中管控，新建所有機房的維護管理操作都應該可以在一臺管理機集中實現。傳統機房每次同傳需要幾個小時，那么新機房更新要效率高，速度快，最好能實現一鍵更新，完成所有學生機的更新維護工作。

新機房還要滿足不同專業的教學需求，對不同專業提供個性化桌面，提高同一機房的利用率，讓一個機房可以滿足不同專業的上機需求。而且還能提供不同的系統環境，比如在日常教學時期、期末考試時期、計算機等級考試時期，能輕松地推送相應時期的系統環境。

總體能耗要較傳統機房降低，噪音要小，機房整體要運行穩定，學生端維護工作盡量少。

3 教學桌面虛擬化技術方案

為克服傳統機房存在的諸多問題，滿足高校對新建機房的新需求，本文引入一種新的技術方案——教學桌面虛擬化。

3.1教學桌面虛擬化系統設備技術參數及功能

3.1.1 云主機

部署云主機，利用多臺高性能服務器組成集群（云）同一管理，教學桌面維護工作主要是操控這個服務器集群。

3.1.2 云終端

部署云終端系統，云終端為瘦終端，比傳統PC價格低，能耗小[2]，易維護，其支持虛實雙系統，平時主要通過網絡利用云主機（服務器集群）系統資源，登錄虛擬桌面，在出現網絡故障或云主機故障問題時，可以使用本地系統，不影響教學活動。

3.1.3 桌面云管理平臺

（1）支持教學桌面和個人桌面兩種使用方式。

（2）支持教學場景的HA策略，多臺服務器（有冗余）組成的集群共同為學生終端提供教學桌面，當其中一臺服務器出現故障不能運行時，其他服務器會分擔其功能，繼續為學生終端提供教學桌面，不影響正常的教學活動。

（3）服務器集群組成的云主機，教學云桌面模板更新應實現增量數據的更新，更新時間不得超過2分鐘。

（4）可查看服務器和虛擬桌面的CPU占用率、內存占用率、網絡流量等詳細運行情況。

（5）通過一鍵更新能自動更新根據模板創建的虛擬桌面，即批量更新所有虛擬桌面。

（6）該系統支持硬件擴展利舊，可以更新服務器配置或新增服務器實現升級換代，也可以使用老舊PC做瘦終端使用，納入虛擬化平臺統一管理，降低整體運營成本。

3.1.4 教學管理客戶端

（1）具備支持斷網鎖定功能，客戶端斷網自動鎖定，當網絡連通后客戶端自動解鎖。

（2）可分時段自動控制學生機上課程序的使用，支持長期和臨時策略共存。

（3）可設定不同時間段學生機不同的上網帶寬，視情況可對學生端USB端口、網絡、應用程序、光驅進行限制使用。

3.1.5 交換機

交換容量高于96G，包轉發率高于72M，接口大于等于48個10/100/1000BASE-T自協商的以太網端口，支持10/100/1000Mbit/s傳輸速率。

3.2 教學桌面虛擬化系統具體操作舉例

（1）用瀏覽器打開云桌面后臺管理頁面并登錄，點擊資源池管理可看到多個服務器的狀態，后期若想添加新的服務器進入資源池，點擊添加計算節點。

（2）更新軟件：①現將軟件安裝包拷貝到教師機上，打開管理平臺，點擊系統，再點擊安裝包，選擇上傳包類型為軟件包，點擊上傳，找到教師機上軟件安裝包位置打開（即開始上傳）;②若要更新教學桌面win7-32（舉例），先找到其對飲的桌面模板windows7-32，打開模板，點擊教學模板，找到windows7-32，然后編輯模板;③進入模板系統后，加載安裝包，找到剛才通過教師機上傳的軟件安裝包，選擇安裝包iso文件，點擊確定，打開文件夾找到文件，安裝軟件;④安裝完軟件后重啟系統，再次進入系統后，點擊更新模板;⑤windows7-32會提示正在更新，教學桌面win7-32會自動關閉;⑥更新完畢后，再在教學桌面激活打開win7-32。若要更新考試桌面，則操作和更新教學桌面一樣。

（3）桌面推送：①平時上課可在教學桌面中打開win7-32，關閉考試桌面，學生端則自動進入服務器集群win7-32云桌面;②考試時，可在教學桌面中打開“考試”桌面并關閉win7-32，學生端自動進入“考試”桌面。“考試”桌面僅有C盤且還原，沒有不還原的數據盤，而且禁USB端口，讓學生無法翻看以前的作業，還不能插U盤，但目前技術還不能禁止互聯網連接，需手動拔網線，通過這些技術措施，可有效防止學生作弊。

（4）排課，支持根據課表時間切換教學桌面場景，此功能可充分利用機房，根據課表推送不同專業班級對應的教學桌面，教學課程管理多樣化[3]。

（5）桌面HA策略，目前僅對win7-32有HA策略。考前可再創建考試HA：點擊新增→策略名稱命名為examHA→桌面類型選擇教學桌面→教學場景選擇考試→下一步→優先級選擇“中”，相應時間60S，HA宿主機范圍全選→確定即可啟用。考試結束之后刪除examHA，避免其占用固態硬盤資源。

（6）關服務器：點擊資源，再點擊資源池管理，選擇default，選中所有服務器，點擊關機。

（7）上課時任課教師只需在教師機上點擊教學軟件客戶端即可。

4 結束語

綜上所述，教學桌面虛擬化有諸多優點，可以集中管控所有機房，可以一鍵更新教學桌面，省時省力，并可以根據課表推送相應課程桌面，提高機房利用率，還能根據不同時期推送教學桌面和考試桌面，易于維護;服務器集群支持教學場景的HA策略，提高整個虛擬化方案的健壯性;學生機由傳統PC變為瘦終端，能耗降低。基于桌面虛擬化的這些優點，它將完全取代傳統的機房技術，且迅速占領新建機房市場并普及。

參考文獻：

[1]蔡葳.桌面虛擬化應用于計算機機房管理的問題探究[J].電腦知識與技術，2018，14（34）.

[2]張凱，楊再明，宋慧寧.桌面虛擬化在多媒體教室管理中的應用[J].實驗技術與管理，2017，34（6）.

[3]趙書田，劉海姣.計算機類實訓室建設中虛擬化技術的應用[J].計算機產品與流通，2018（10）.

【通聯編輯：王力】