云桌面技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室應(yīng)用與實(shí)踐

蔣燕翔，潘育勤

(海南外國(guó)語(yǔ)職業(yè)學(xué)院 公共教學(xué)部，海南 文昌 571321)

計(jì)算機(jī)資源的有機(jī)管理是指能夠通過(guò)某種 操作，讓資源能夠進(jìn)行綜合的模擬、處理、共享，而在此過(guò)程中將計(jì)算機(jī)機(jī)資源虛擬化是關(guān)鍵的技術(shù)之一。云桌面技術(shù)就是通過(guò)虛擬化手段實(shí)現(xiàn)云計(jì)算，讓操作者能夠在不同操作環(huán)境之下對(duì)資源進(jìn)行不同形式的處理。虛擬云桌面技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)的桌面虛擬化，讓桌面的使用安全性和整體的靈活性效果更高，在任何時(shí)空之下不受其他因素影響，只要有網(wǎng)絡(luò)，任何設(shè)備都可以登錄和使用個(gè)人的桌面系統(tǒng)。云桌面技術(shù)大大簡(jiǎn)化不同設(shè)備中對(duì)桌面資源提取的難度，同時(shí)也整合個(gè)人使用權(quán)限下的不同資源，讓整體辦公和學(xué)習(xí)效率都得到極大提升。在云桌面技術(shù)便捷化的使用優(yōu)勢(shì)下，云桌面技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室的應(yīng)用和實(shí)踐方式值得展開(kāi)探索和研究。

一、高校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室發(fā)展現(xiàn)狀

（一 ）軟件和硬件設(shè)備的雙重落后

目前我國(guó)高校通用計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室在實(shí)際教學(xué)發(fā)展中，承載著教學(xué)實(shí)踐和機(jī)考任務(wù)兩大教學(xué)功能。通用計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室在不同課程開(kāi)展過(guò)程中，軟件的整體運(yùn)載環(huán)境也存在關(guān)鍵性差異，在實(shí)訓(xùn)室中多數(shù)情況下，計(jì)算機(jī)的整體批次、型號(hào)以及配置都存在或多或少區(qū)別[1]。教師在實(shí)際教學(xué)工作承擔(dān)過(guò)程中，需要針對(duì)課程內(nèi)容的不同提供差異化的鏡像和驅(qū)動(dòng)，以便為軟件提供最佳的運(yùn)載環(huán)境。該種操作直接導(dǎo)致在高校通用計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室中，同一電腦中存在多個(gè)操作系統(tǒng)或者不同版本的某一軟件。而就計(jì)算機(jī)的整體使用角度出發(fā)，計(jì)算機(jī)硬件的更新速度越快，就越能夠同新版本的軟件進(jìn)行匹配，但是目前高校通用計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室中硬件的整體更新速度較慢，多數(shù)高校硬件設(shè)備更新周期較長(zhǎng)，硬件整體使用資源受極大限度，導(dǎo)致當(dāng)前高校中實(shí)訓(xùn)室的硬件設(shè)備難以同實(shí)際教學(xué)需求相符合。進(jìn)一步就高校通用計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室中軟件的配置進(jìn)行分析，硬件難以承擔(dān)難以運(yùn)載最新版本的軟件，導(dǎo)致在實(shí)際使用過(guò)程中機(jī)器容易出現(xiàn)軟件的運(yùn)載故障，而在實(shí)訓(xùn)室中計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)載故障都是借助保護(hù)卡還原，解決相關(guān)問(wèn)題。硬件配置較低，導(dǎo)致在保護(hù)卡運(yùn)載過(guò)程中，機(jī)器出現(xiàn)藍(lán)屏等情況，軟件和硬件設(shè)備的同時(shí)不良循環(huán)影響，造成高校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室中軟件和硬件出現(xiàn)雙重落后，高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室系統(tǒng)安全性受到威脅[2]。

（二 ）數(shù)據(jù)分享和使用效率的雙低

高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室在不同學(xué)科中均有所使用，因此導(dǎo)致大量軟件積壓在同一終端內(nèi)，同樣學(xué)生的基本課堂作業(yè)、教師基本課件等數(shù)據(jù)信息都被分布式存儲(chǔ)在不同的計(jì)算機(jī)中，只有原始終端才能夠訪問(wèn)存儲(chǔ)于若干計(jì)算機(jī)之上的數(shù)據(jù)。但實(shí)訓(xùn)室計(jì)算機(jī)之間的IP段存在差異，造成數(shù)據(jù)之間的共享和傳遞較為困難。數(shù)據(jù)信息之間的傳遞和使用效率都較低，只有通過(guò)移動(dòng)設(shè)備的備份才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，該種傳遞和共享性較差的數(shù)據(jù)信息傳遞方式，都導(dǎo)致在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，如果學(xué)生對(duì)完成作業(yè)并未保留，那么將會(huì)造成學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)信息直接丟失，對(duì)學(xué)業(yè)帶來(lái)一定影響。

二、兩種虛擬云桌面技術(shù)的對(duì)比和分析

在當(dāng)前云桌面虛擬技術(shù)主要發(fā)展方向?yàn)樘摂M桌面的基礎(chǔ)架構(gòu)VDI和虛擬操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)VOI，因此本文研究將鑒于對(duì)兩種發(fā)展方向在高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室的使用情況展開(kāi)對(duì)比和分析。

（一 ）虛擬桌面的基礎(chǔ)架構(gòu)（VDI）和虛擬操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)（VOI）簡(jiǎn)介

虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)，在實(shí)際的桌面管理工作開(kāi)展過(guò)程中，云管理和運(yùn)算都采取云端處理的系統(tǒng)架構(gòu)方式，讓所有的終端數(shù)據(jù)信息都被存儲(chǔ)，同時(shí)在云端中進(jìn)行運(yùn)算。而終端僅僅只能夠輸入或輸出相關(guān)數(shù)據(jù)端口。虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)在具體使用過(guò)程中具備移動(dòng)性較高、安全性較高、可用性較高等優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)而言，其缺點(diǎn)在于高度依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)[3]環(huán)境，如果遇到網(wǎng)絡(luò)延遲等情況，將會(huì)極大的影響用戶體驗(yàn)和感受。而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷或異常情況時(shí)，虛擬桌面網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)將無(wú)法得到使用[4]。

鑒于虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)在實(shí)際模式開(kāi)展過(guò)程中其存儲(chǔ)和運(yùn)算都需要在云端進(jìn)行，因此需要配置硬件條件較高的服務(wù)器，同時(shí)需要不同云端軟件的授權(quán)，在整體運(yùn)營(yíng)和建設(shè)過(guò)程中投資成本將較高；其次虛擬桌面技術(shù)架構(gòu)需要相當(dāng)管理人員進(jìn)行運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，同時(shí)需要培養(yǎng)具有云技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備和相關(guān)服務(wù)器管理使用經(jīng)驗(yàn)的人才；最后，圖像類(lèi)處理等大運(yùn)載模式內(nèi)容的處理體驗(yàn)較差。

虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)則是將終端采取虛擬化處理手段，以終端作為容器池，將系統(tǒng)的所有內(nèi)容物部署在容器池內(nèi)，其基本架構(gòu)不同于虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)。虛擬操作基礎(chǔ)架構(gòu)需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，集中存儲(chǔ)在云端，但其運(yùn)算過(guò)程則為分布式運(yùn)算，本地計(jì)算機(jī)需要參與運(yùn)算過(guò)程[5]。虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)能夠支持不同設(shè)備的離線運(yùn)行，同時(shí)也能夠支持桌面統(tǒng)一和集中的管理，用戶對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)的依靠程度大大降低。

（二 ）實(shí)際使用和應(yīng)用場(chǎng)景中VDI和VOI對(duì)比

鑒于高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室對(duì)云桌面技術(shù)的使用需求，將對(duì)虛擬桌面技術(shù)架構(gòu)和虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)使用特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比分析將從以下幾個(gè)方面開(kāi)展。第一管理模式的對(duì)比。虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)，便于集中化的掌控和管理；虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)也支持集中化的管理和掌控。兩種模式，在管理模式對(duì)比上不分伯仲，都能夠支持對(duì)相關(guān)事務(wù)的統(tǒng)一管理；第二離線模式的對(duì)比。虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)支持離線模式的使用，便于在離線后學(xué)生對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的訪問(wèn)，便于離線后對(duì)虛擬云桌面進(jìn)行操作，但虛擬桌面技術(shù)架構(gòu)并不支持離線后的任何操作，一旦脫離網(wǎng)絡(luò)，虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)形同虛設(shè)；第三服務(wù)器配置的對(duì)比。從服務(wù)器對(duì)比配置進(jìn)行分析，虛擬桌面技術(shù)架構(gòu)對(duì)服務(wù)器配置的要求較高，需要達(dá)到一定運(yùn)載水平的服務(wù)器，才能運(yùn)營(yíng)桌面。但虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)對(duì)服務(wù)器配置的要求較低；第四桌面性能的對(duì)比。虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)對(duì)桌面性能的整體表達(dá)較高，可以借助本地計(jì)算機(jī)使用和計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)信息。但桌面基礎(chǔ)架構(gòu)需要依賴(lài)于服務(wù)器的配置和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，桌面性能表現(xiàn)較差；第五用戶體驗(yàn)的對(duì)比。虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)在使用過(guò)程中和傳統(tǒng)桌面技術(shù)使用并無(wú)過(guò)多區(qū)別，在使用過(guò)程中不需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，其使用界面可媲美PC端。但虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)在使用過(guò)程中需要進(jìn)行學(xué)習(xí)和反復(fù)操作，實(shí)際體驗(yàn)感較差；第六網(wǎng)絡(luò)依賴(lài)程度對(duì)比。虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴(lài)度較高，虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴(lài)度較低。在運(yùn)載圖片、視頻等需要較大載荷軟件時(shí)，虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)整體表現(xiàn)要優(yōu)于虛擬桌面技術(shù)架構(gòu)整體表現(xiàn)；第七應(yīng)用場(chǎng)景的對(duì)比。虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)能夠支持各項(xiàng)軟件設(shè)計(jì)和圖形運(yùn)載模型的正常運(yùn)行，同樣也支持高清影音功能。但虛擬桌面技術(shù)架構(gòu)并不支持高清影音等軟件的運(yùn)載，整體性能較低，可應(yīng)用的軟件也較為單一；第八日常維護(hù)的對(duì)比。虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的計(jì)算部分在本地計(jì)算機(jī)展開(kāi)，因此對(duì)于相關(guān)維修和運(yùn)載維護(hù)人員的技術(shù)要求較低，但虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)對(duì)相關(guān)管理工作人員的云技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備和服務(wù)器管理經(jīng)驗(yàn)都有著嚴(yán)格的要求[6]。

如圖1所示，在高校云桌面技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)的整體運(yùn)營(yíng)難度和要求程度，都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)的運(yùn)營(yíng)難度和要求程度。因此，在實(shí)際高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室中可以應(yīng)用虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)作為主要技術(shù)進(jìn)行使用。

圖1 兩種虛擬技術(shù)的架構(gòu)對(duì)比圖

三、云桌面技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室的架構(gòu)和部署

（一 ）云桌面技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室的架構(gòu)

基于云桌面技術(shù)，高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室中的云桌面架構(gòu)部署，需要達(dá)到以下的基礎(chǔ)服務(wù)功能，如圖2所示。第一用戶管理；第二存儲(chǔ)管理；第三軟件管理；第四平臺(tái)管理；第五安全管理。首先用戶管理是指能夠?qū)芾韱T和學(xué)生用戶進(jìn)行管理，在高校通用計(jì)算機(jī)課程中，管理員通常指教師，教師需要負(fù)責(zé)云桌面的整體創(chuàng)建和配置訪問(wèn)控制以及資源的有效維護(hù)，而學(xué)生則可以通過(guò)注冊(cè)使用云桌面中存儲(chǔ)的各項(xiàng)資源。在此過(guò)程中，用戶管理中的管理員包括老師和運(yùn)營(yíng)管理員，教師負(fù)責(zé)創(chuàng)建不同課程下的云桌面，而運(yùn)用管理員（多為教師助理）則負(fù)責(zé)對(duì)相關(guān)配置以及訪問(wèn)控制等進(jìn)行設(shè)計(jì)存儲(chǔ)管理；存儲(chǔ)管理是指將服務(wù)器中的數(shù)據(jù)池各項(xiàng)信息設(shè)置到云端存儲(chǔ)和備份，以達(dá)到相關(guān)數(shù)據(jù)信息的共享目的；軟件管理是需要對(duì)云桌面中使用的各項(xiàng)軟件進(jìn)行定期維護(hù)和安裝；平臺(tái)管理中是指需要對(duì)云桌面平臺(tái)使用過(guò)程中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行管理和維護(hù)；安全管理是指基于整體系統(tǒng)使用的安全性，對(duì)數(shù)據(jù)的信息備份賬號(hào)等進(jìn)行安全管理。

圖2 云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室的部署架構(gòu)圖

在以上功能實(shí)現(xiàn)的目的基礎(chǔ)之上，云桌面基本架構(gòu)主要由四個(gè)部分組成，包括控制層、終端層、接入層以及調(diào)度層，在終端層中需要對(duì)主體客戶端的整體輸入信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括客戶端的頁(yè)面顯示，聲音以及鼠標(biāo)鍵盤(pán)等信息的輸入；控制層則包括對(duì)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)聲音等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞和控制，讓用戶能夠?qū)ο嚓P(guān)后臺(tái)進(jìn)行訪問(wèn)，同樣需要控制在固定時(shí)間內(nèi)流量的分支，以便能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)服務(wù)器之間的均衡負(fù)載；接入層需要對(duì)相關(guān)用戶的身份進(jìn)行認(rèn)證，例如在學(xué)生登錄接入層過(guò)程中，通過(guò)身份認(rèn)證認(rèn)證能夠登錄到云桌面平臺(tái)。以學(xué)生認(rèn)定的角色，對(duì)不同專(zhuān)業(yè)課程所屬角色之下的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，在此過(guò)程中主要是保障不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生能夠訪問(wèn)到課程內(nèi)容所屬之下的數(shù)據(jù)資源信息，而非讓資源進(jìn)行混雜導(dǎo)致學(xué)生難以找到，及時(shí)找到在課堂中完成的相關(guān)數(shù)據(jù)信息；調(diào)度層是指利用云計(jì)算的手段，讓服務(wù)器之間形成若干獨(dú)立的云桌面，并能夠?yàn)樵谱烂嫣峁┯?jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)。

（二 ）云桌面技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室的部署

在前文中對(duì)云桌面兩種技術(shù)進(jìn)行比較，從中選取虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)作為高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室中主要的技術(shù)對(duì)云桌面進(jìn)行部署。云桌面部署第一步是需要構(gòu)建具有完整功能的服務(wù)器集群，并將其中一臺(tái)性能較為優(yōu)越的服務(wù)器作為主控服務(wù)器。在實(shí)際高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室云桌面設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保障服務(wù)器的正常使用和服務(wù)器較長(zhǎng)的使用年限，建議采用高密度計(jì)算的模塊化技術(shù)架構(gòu)服務(wù)器作為主控服務(wù)器，從而能夠保障在龐大數(shù)據(jù)庫(kù)之下能夠具備強(qiáng)大的計(jì)算能力，處理負(fù)載較為繁重的各項(xiàng)任務(wù)；其次，以嵌入式操作系統(tǒng)作為獨(dú)立客戶端，以便能夠讓資源呈現(xiàn)出最大化的利用，在架構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)傳統(tǒng)桌面做出挑戰(zhàn)和改變，讓桌面能夠在服務(wù)器上以更良好的方式呈現(xiàn)和運(yùn)載；最后，需要以千兆以太網(wǎng)作為云桌面的布線設(shè)計(jì)，讓實(shí)訓(xùn)室中不同的IP地址作為安全子域的劃分，保障虛擬云桌面在使用過(guò)程中受到訪問(wèn)權(quán)限的控制，從而能夠讓實(shí)訓(xùn)室中各個(gè)計(jì)算機(jī)中在局域網(wǎng)可以相互使用，但不同的虛擬網(wǎng)之間不能夠相互使用，提高數(shù)據(jù)的安全性。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，就現(xiàn)階段云桌面計(jì)算技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室中的實(shí)際使用和實(shí)踐角度進(jìn)行分析，高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室要邁出云桌面使用的第一步，才能夠保障高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室后續(xù)建設(shè)的不斷完善。而對(duì)于高校計(jì)算機(jī)通用實(shí)訓(xùn)室發(fā)展和建設(shè)而言，云桌面技術(shù)本身并不是較難的技術(shù)，但在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中都并未采用云桌面技術(shù)，這意味著在實(shí)際高校發(fā)展中對(duì)新型技術(shù)的使用和應(yīng)用存在嚴(yán)重不足，也揭示了我國(guó)當(dāng)前高校教育教學(xué)發(fā)展中對(duì)新型技術(shù)和實(shí)踐教學(xué)之間的融合工作并未做到位。無(wú)論是從學(xué)科的發(fā)展，還是時(shí)代發(fā)展對(duì)人才的綜合性需求角度出發(fā)，高校首先應(yīng)該在技術(shù)使用上做出表率，率先使用各類(lèi)創(chuàng)新技術(shù)，深度融入教學(xué)實(shí)踐中，讓學(xué)生在技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)實(shí)踐中感受到技術(shù)帶來(lái)的變革，從而能夠更好的理解實(shí)踐和理論的統(tǒng)一性，才能培養(yǎng)出高水平的復(fù)合型人才。