基于VDI桌面云的中職學校計算機實驗室建設研究

祝長林

摘要：在信息化時代發展下，中職學校計算機實驗室建設應結合現代化技術、大數據思維、云計算平臺等優化實驗室。將VDI桌面云應用在計算機實驗室建設中，有利于集中管理及維護，充分發揮其應用價值。該文將圍繞著VDI桌面云深入探究如何構建中職學校計算機實驗室，旨在優化實驗室管理，創造良好教學環境。

關鍵詞：VDI；云桌面；計算機實驗室

中圖分類號：TP311 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）28-0096-03

1 引言

隨著信息技術的發展，教育應進入新的階段，融合信息技術提升教學水平，為教育教學提供良好的技術基礎。在計算機實驗室建設中采用VDI云桌面，重新構架實驗室結構，提升計算機實驗室的應用效率，助力現代化教育的可持續發展。

2 VDI與桌面云

基于現代化教育發展及企業人才需求，中職應培養創新型、實用型人才，不斷優化人才培養方案，構建良好教育空間，依托現代化技術及現代社會需求優化計算機實驗室。

2.1 內涵

桌面云是訪問跨平臺的一類應用程序，創新了資源利用的方式，具有較為深厚的應用價值。VDI（Virtual Desktop Infrastructure） ，即為虛擬桌面基礎架構，是桌面云技術的一種，主要是通過桌面虛擬化完成桌面連接，VDI作為新興技術，在近幾年的發展中被廣泛應用于信息技術領域，VDI 基礎架構，具有輕前端重后端的特點，通過在數據中心的服務器運行Windows系統，完成桌面虛擬化。在當前社會的發展中具有前沿的技術就等同于提升了競爭力，基于重視學生角度分析，應用VDI桌面云有利于提升人才能力，應依托前沿技術構建計算機實驗室，使其感受到科技革新環境下應不斷提升自身專業能力。基于學校角度分析，VDI桌面云的應用既可以提高管理，又能夠有效控制成本，桌面云相較于傳統模式而言，性能強、成本低、能耗低，運維效率較高，有著明顯的應用優勢，同時VDI桌面云的應用有效解決了原有計算機實驗室存在的問題。將VDI技術應用于桌面云的框架中充分發揮了二者的技術價值，能夠按照需求優化虛擬配置，當完成系統操作后，可將虛擬機發布給終端的使用者，使用者也可以在終端服務器中完成桌面云的連接，結合上述分析VDI桌面云非常適合應用于學校計算機實驗室的建設[1]。

2.2 優勢

將VDI架構應用在中職計算機實驗室中的優勢可從三個角度進行分析，滿足中職院校的多樣化教學需求，以及提供不同考試環境的需求。一是基于安全角度，VDI是基于服務器的一種計算機應用技術，在服務器運行中VDI桌面是完全獨立的，相較于其他應用程序共享技術而言，其具有較強的可靠性和安全性，能夠有效阻止未經授權的訪問，在集中管理中體現了VDI易于維護的特性，方便相關管理人員集中維護管理，修復漏洞以及完成軟件升級工作，提升客戶端的安全性和管理便利性；二是易于擴展，在中職教學中，計算機實驗室需要長期投入使用，采用Scale—Out方式的VDI框架有效整合了資源，擴展了存儲資源，能夠滿足當前的使用需求，如果在未來的使用中出現容量不足的問題，也可以通過橫向添置虛擬桌面云服務器的辦法完成擴展，提升硬件設備和軟件的使用周期，有效控制計算機實驗室的投入資本；三是具有靈活性，VDI框架下桌面云可以靈活部署、集中部署，有效提升計算機實驗室資源的利用率，其中包括計算資源和空間資源。另外，桌面云的應用還具有附加價值，譬如能夠集中化管理，降低管理成本，雖然初期的成本較高，但在整個生命周期的管理與維護中能夠減少耗能，有效控制成本，且其安全性能夠保護中職學校計算機實驗室的信息網絡安全，提升應用價值[2]。

3 基于VDI桌面云的中職學校計算機實驗室建設要點

VDI融合了管理、云技術、云存儲等特點，是新興的技術架構之一，在采用該項技術時要明確其“集中計算”“分布顯示”的相關原則，在后臺終端服務器中運行客戶端桌面，基于VDI桌面云建設計算機實驗室要點應從以下角度進行分析。

3.1 資源虛擬化

VDI的工作原理是在ESX服務器建立虛擬機，并安裝VDI代理連接，而后在虛擬機上安裝桌面操作系統，例如Windows系統，安裝完成后在虛擬機上連接桌面應用系統，最后通過網絡使用遠程控制選項訪問虛擬桌面。因此，在應用VDI桌面云中應體現資源虛擬化，以虛擬化資源提供虛擬直面系統，最終實現資源的合理分配，充分實現資源共享，有效避免了因設備性能較差而產生的相關問題[3]。

3.2 控制成本

隨著時代的發展科技的進步，計算機產品更新迭代的速度非常快，為了確保教學水平和教學質量，中職院校必須要及時升級或更新計算機的硬件和軟件，其投入成本較多，但基于VDI桌面云，計算機實驗室中學生應用的終端設備可以根據實際的教學要求更換不同的終端，避免了硬件不斷更新的成本支出，同時有效提高了硬件設備的管理工作，避免資源浪費。桌面云在初期硬件上的投入較多，需要重新購買服務器運行云服務，但在后期的軟件管理中能夠有效降低成本，減少成本支出，適合應用于中職院校計算機實驗室的建立。且VDI桌面云的應用中能夠有效減少能源的消耗，在傳統的計算機實驗室管理中不難發現，其耗電量非常大，這對于中職院校的運營管理而言是一筆不小的成本支出，且消耗了較多的能源，基于VDI桌面云每個瘦客戶端的用電消耗僅占傳統計算機桌面的8%左右，因此VDI桌面云的應用對于學校運營管理是雙贏的選擇[4]。

3.3 降低故障率

在VDI架構下，用戶端可以選擇瘦客戶端設備，有效降低硬件的故障率，不需要通過本地資源完成維護管理工作，降低實驗室管理工作量、提升工作效率。其中瘦身客戶端具有集中管理、易于部署、零客戶端的特點，學校計算機實驗室不需要專業的工程師，在一定程度上也節約了學校的成本投入[5]。

4 基于VDI桌面云的中職學校計算機實驗室建設策略

4.1 明確需求

中職院校在建設計算機實驗室中，應分析自身發展規劃、教學需求等因素，根據自身的需求完成計算機實驗室的建設工作。譬如中職院校計算機實驗室的建設目的是拓展計算機實訓課程，建立計算機相關考試場地，則計算機桌面部署中應搭載基礎辦公軟件或是編程軟件。在以往的計算機實驗室中，一般搭載的是傳統PC端模式，數據保護技術應用的是還原卡技術，如計算機實驗室需要完成軟件、系統更新等工作，實驗室技術管理人員需要投入大量的時間和精力完成軟件、系統的更新工作，或是中職院校計算機實驗室要承接上機考試任務時，為了保證安全、公平的考試環境，要在投入考試前完成維護與安裝工作，還需要投入時間測試其安全性。采用VDI框架，應用桌面云系統，將軟件升級、計算機維護等工作集成在后臺中統一完成也能夠管理工作，能夠滿足學校對計算機實驗室的不同使用要求，例如計算機實驗室可以快速切換教學模式和相關上機考試模式，不必再投入大量的時間和精力完成軟件安裝等工作，在不同的環境中自由切換，來滿足不同教學任務與考試需求，同時大幅度降低了設備、系統的故障率，從一定程度上有效控制了投入成本，降低能耗。基于VDI桌面云建設計算機實驗室，則能夠解決上述問題，根據中職院校計算機實驗室的需求，提高實驗室改造效率，以集中管理、靈活布局的方式提高管理效率[6]。

4.2 優化網絡設計

網絡是計算機實驗室建設中的重點內容。首先要明確服務器網絡連接問題，VDI框架下，桌面云服務器需要通過v Sphere平臺建立集成容器，為虛擬機環境提供高級別的硬件隔離度，提升其靈活性及擴展性，滿足學校計算機實驗室的需求。譬如將桌面云服務器之間的網絡與其他網絡分離，置于獨立的網絡環境中，網絡接口的選擇要滿足高效、高速、高性能等特點，可選擇千兆以太網接口，同時要選擇背板容量高的二層交換機，其中如果涉及使用距離較長的情況應選擇光纖通信，保證網絡通暢。其次在桌面云與客戶端的網絡設計中，應滿足學校計算機實驗室使用需求，譬如匯聚層交換機與接入層交換機間應選擇千兆以太網絡。

4.3 集群與存儲設計

在集群設計中應滿足中職院校計算機實驗室桌面使用要求，基于硬件資源提供合理的桌面云服務，有效提升桌面云的價值。例如學校根據計算機實驗室的用途劃分為高性能桌面實驗室與普通性能桌面實驗室，滿足中職院校的不同使用需求。在存儲設計中，要選擇科學的虛擬化儲存方式，例如選擇具有良好兼容性的存儲方案，保證數據存儲的安全性與可靠性。比如Virtual SAN上完成備份，Virtual SAN是一種虛擬機的專用存儲，以軟件方式定義的存儲，該軟件定義方式所具有良好的靈活性和敏捷型，可以根據應用程序需要，自動控制所需要的服務級別。

4.4 GPU虛擬化設計

虛擬顯卡是當前主流的虛擬化系統，其工作原理是利用應用層接口虛擬化，在應用完成攔截動作后與GPU相關的應用程序編程接口，通過重定向的方式完成相應功能，而后執行結果傳輸到應用程序中。GPU虛擬化技術是將顯卡進行切片，同時把顯卡時間片分配給虛擬機使用。通常情況下，支持顯卡虛擬化的顯卡一般可以根據需要切分成不同規格的時間片。對此，基于GPU虛擬化技術可以分配給多臺虛擬機使用，更適用于中職計算機實驗室的建設，有效優化管理，實現GPU資源的細粒度劃分，以及重組再利用，同時GPU虛擬化設計支持多機并發、掛起恢復等虛擬機高級特性，能根據需求分配顯卡資源，完成資源的動態調整，滿足更多專業對計算機實驗室的使用需求。

4.5 瘦客戶端

基于VDI桌面云，計算機實驗室學生使用的終端設備并不是桌面的計算資源，而是通過虛擬化資源完成的遠程桌面連接，在此期間需要瘦客戶端支持遠程連接協議。在學術上瘦客戶端是指在客戶端以及服務器網絡體系中的一個基本無須應用程序的計算啞終端，能夠依托協議進入局域網絡內，瘦客戶端帶寬能夠有效提升VDI用戶的使用體驗。例如，在集中管理特點中，應用VDI框架的瘦客戶端可以實現自動化管理，使用者可以在服務器上放置一些文件并使用網絡啟動，向瘦客戶端發起申請，而后找到這些文件，以扁平化的管理方式提升管理效率，有效促進中職計算機實驗室的建設工作[7]。另外，瘦客戶端在 VDI 云桌面架構下可以滿足中職現代化教育中計算機實驗室教學的需要，充分發揮了瘦客戶端優勢。例如，其硬件成本較低能夠有效控制成本，在運行中能耗降低體現了節能型，同時該技術的應用范圍廣泛、生命周期較長，非常適合應用于中職計算機實驗室的建設，且考慮到原有設備的處理問題，可以通過分體式瘦客戶機取替原有的計算機主機。

5 結束語

綜上所述，桌面云相關技術趨于成熟，目前已經廣泛應用于教育系統中。在中職院校計算機實驗室的建設過程中，也用基于VDI桌面云提升了應用效率和管理水平。無論是基于人才培養還是基于學校發展角度分析，都具有較高的應用價值，基于桌面云管理系統優化中職院校的基礎設施，構建智慧校園，為人才培養創造有利條件。

參考文獻：

[1] 邵雨萍，李小孟.基于VDI架構的云桌面實訓室運維管理研究[J].電腦編程技巧與維護，2021（9）：117-119.

[2] 歐陽普勇.VDI+VOI融合的多媒體教室桌面云設計與實踐研究[J].網絡安全技術與應用，2020（3）：84-85.

[3] 韓邱晨.基于IDV與VDI技術的融合云桌面在高校信息化建設中的應用研究[J].信息與電腦，2021（16）：173-175.

[4] 鐘燕華.淺談高校計算機實驗室開放建設的研究——以大數據、云計算和物聯網技術應用的分析[J].現代信息科技，2019，3（9）：194-196.

[5] 崔藝馨.云計算在高校計算機實驗室建設管理中的應用策略[J].信息系統工程，2021（2）：38-39.

[6] 覃玉筆.云計算技術在高校計算機實驗室建設中的應用研究[J].長江信息通信，2021，34（11）：235-237.

[7] 周筑南.農科高校公共計算機實驗室建設淺談——以山東農業大學信息科學與工程學院為例[J].商情，2020（30）：127.

【通聯編輯：謝媛媛】