基于桌面云的高校計算機實驗室管理研究

李登科，楊 懷

(西藏民族大學 信息工程學院，陜西 咸陽 712082)

0 引言

高校計算機實驗室肩負著培養大學生創新創業能力、實踐能力的重任，伴隨新課程改革、學科建設以及教學信息化的發展，傳統高校計算機實驗室管理已經不能滿足現代教學的需求[1]。作為云計算的重要應用領域，桌面云能夠將計算、存儲等資源遷移到云端，接入其他遠程設備，由虛擬桌面完成各項服務，有利于實現高校計算機實驗室集中化管理，提升信息安全性，具有操作簡單、維護方便等優越性。

1 高校計算機實驗室管理現狀

目前，高校計算機實驗室管理大部分采用的是保護卡與其他軟件相結合的方式。重啟計算機后會進入自動還原狀態，能夠防止使用者對計算機系統的損壞，但整體效率較低。究其原因主要為計算機硬件配置不一、維護周期時間長。高校計算機實驗室管理問題主要集中在以下幾個方面：(1)軟件環境維護困難。受多種因素的影響，傳統PC模式容易出現系統文件誤刪、病毒侵入等問題，不僅會增加實驗室單機維護工作量，而且會降低工作效率[2]。(2)硬件設備利用率低。以往采用的單機部署模式使得各項實驗設備在上課階段呈現供不應求的局面，而課堂結束后設備又被閑置，降低了設備的利用效率。(3)實驗室運行成本高。傳統終端采用的是普通PC，電力成本及總成本均較高[3]。(4)無法滿足多樣化教學需求。傳統模式下需要通過網絡克隆部署一致的軟件環境。當課程出現變動時，需要克隆整個機房，工作量大且形式較為單一。

2 桌面云建設過程及技術方案

2.1 桌面云建設過程

桌面云是基于服務器的計算模型，桌面虛擬化技術是其核心技術，利用傳統瘦客戶端模型，后臺服務器負責計算。在桌面云技術的支持下，所有虛擬機都能被托管在數據中心，實現對虛擬機的統一化管理，不同物理空間內容計算無需由專業管理人員進行處理。由于計算操作無需在客戶端進行，大大提升了計算機的響應速度，與此同時能夠豐富用戶體驗。桌面云建設包括：應用虛擬化、桌面虛擬化以及綜合優化3個方面：(1)應用虛擬化。加強對各項應用的監管，在后臺集中部署各項應用，選擇私有云平臺完成托管[4]。此時用戶利用所需應用時，只需登錄平臺便能根據需要操作。(2)桌面虛擬化。后臺負責對操作系統、應用系統以及用戶等相關數據的處理。借助網絡通信協議能夠傳輸用戶桌面至用戶終端，為用戶提供與本地操作相同的體驗與服務。(3)綜合優化。在保障基本業務需求的前提下，對硬件設備及軟件環境進行優化處理，節省成本，支持多種類型前端設備。

2.2 桌面云建設方案

桌面云建設涉及資源池設計、虛擬化管理等多個方面。首先，將虛擬化軟件安裝在服務器上，池化服務器，虛擬桌面基礎架構、應用、桌面等經過池化后組建一個集群，制定故障熱遷移策略、定制策略以及手動熱遷移策略等，有效監控并管理虛擬機。通過虛擬桌面管理軟件管理桌面，有利于實現高性能、可靠性桌面投送。在虛擬化管理軟件系統作用下，集中管理各項硬件設備與虛擬資源。統一管理的實現借助于B/S架構，有利于實現對虛擬化桌面、應用虛擬化以及服務器虛擬化的管理。該資源池擁有豐富的內存計算資源，能夠為用戶提供便利，僅需要一臺服務器便能完成對資源的統一管理。諸如系統空間、數據空間以及管理空間等均儲存在存儲器中，根據需要調用上述資源，再加上安全防護，能夠確保數據資源的安全性與穩定性。

3 基于桌面云的高校計算機實驗室管理系統

3.1 桌面云管理方案

桌面云管理離不開穩定、可靠的桌面傳輸協議，其不僅能夠使計算機虛擬桌面更趨近于PC桌面，而且能夠提升虛擬桌面性能。目前市面流行的桌面虛擬化軟件包括：Thinputer OVD、FusionAccess等。通常，在桌面云實驗室建設系統中，數據中心負責對系統鏡像的存放，當需要將網絡連接數據中心服務器與胖、瘦客戶端連接時，為提升桌面傳輸協議效率，可以利用桌面傳輸協議。根據這一特點，對桌面云整體性能、穩定性以及系統兼容性等進行綜合評估，選擇Thin Puter解決方案。該方案采用虛擬桌面擴展協議(Virtual Desktop eXtend，VDX)，不僅能夠打破時間、空間的限制，為用戶提供相應的服務，而且在用戶交付工作中速度快且安全可靠。系統邏輯架構如圖1所示。在開放虛擬平臺(Open Virtual Platforms，OVP)可以通過硬件資源對服務器集群環境進行調節，其中桌面操作系統及應用程度調節均通過服務器實現。即便不安裝中央管理服務器也能夠登錄服務器，在集群上進行操作，便于統一管理桌面池，還能監控其性能[5]。在這個系統中，OVP與虛擬桌面控制器協同，能夠完成自動化桌面管理、用戶認證等，通過對OVP的控制完成創建、更新等操作。無須通過虛擬機網絡，便能使虛擬桌面順利轉移到Thin Client。在這一架構下，其既能作為筆記本電腦，又能作為智能終端，結合用戶需求與服務器桌面設備相連接。

圖1 虛擬化桌面云基本架構

3.2 桌面云系統功能

基于高校計算機實驗室虛擬云桌面構建目標，采用云桌面技術，部署要具有極強的交互性，建立自適應教學云平臺，其主要涉及課程教育與實踐教育兩個方面，不僅能夠完成計算機實驗教學，而且擁有豐富的實驗教學資源，如實驗數據、教學視頻、教師參考答案以及實驗素材等。

該平臺實施任務驅動教學管理，在教學案例編排方面貫穿知識點，內容具有一定的靈活性。在學習導向下，幫助學生明確學習目標，認真把握學習流程，提高學習針對性。該平臺教學資源豐富，具有開放性特征，可以結合實際情況選擇自行導入或教學資源上傳的方式，為師生交互、生生交互創造了有利的條件，與此同時可以通過該平臺完成課程指導、作業督促等。學生的作業布置、作業提交及檢查均能夠通過無紙化系統完成。

3.3 桌面云解決方案

計算機實驗室桌面需要滿足不同教學環境的需要，且要能夠順利在不同教學環境間自由切換。為解決這一問題，需要設計一個能夠支持Windows XP、Windows 7等多樣化系統的桌面云。首先，應將Thinputer OVP桌面虛擬化系統安裝在集群服務器上，利用B/S瀏覽器登錄Thinputer OVP管理系統。在互聯網信息技術的支持下，以云終端代替傳統PC，虛擬化系統能夠實現專用虛擬機分配。教學環境不同，其鏡像模板規劃也呈現明顯的差異性。為滿足不同教學需求，可以利用環境鏡像構建具有針對性的實驗室環境。

4 結語

隨著現代云計算技術的發展，利用桌面云構建高校計算機實驗室管理系統一方面能夠解決傳統計算機實驗室管理存在的問題，另一方面能夠提升實驗室管理工作效率、節省成本，具有較大的應用價值與實踐意義。