基于云計算的虛擬桌面平臺在教學中的研究

(陜西學前師范學院,陜西西安,710100)

基于云計算的虛擬桌面平臺在教學中的研究

石少敏

(陜西學前師范學院,陜西西安,710100)

基于云計算的虛擬化技術在教學管理中的應用可有效降低教學成本獲得更好的使用體驗。文章通過構建面向教師和學生用戶，基于電腦、瘦終端等的云桌面服務平臺，建立教學應用平臺，集成云桌面應用服務，打造新一代的教學管理服務系統。

云桌面；業務流程；教學管理；瘦終端

1 研究背景

1.1信息化教學中的需求背景

隨著科學技術的進步，網絡時代的開始，現代高校面臨著學生數量大及教學任務重的問題。具體表現在：教師安排課時數量有限與學生選課需求課時較大的矛盾；教室資源的緊缺導致的排課難的問題；期末集中考試導致的考試安排緊張的問題；學籍信息的查詢和保存問題；教學計劃的安排問題；學生自主選課與分流問題等等。這些問題給高校的正常教學工作改革帶來了挑戰的同時，也對我高校相對落后的教學管理現代化改革給予了改革的機遇。

1.2信息化教學中的技術背景

一直以來，在信息化教學管理的過程中，普遍使用的是功能全面的“胖客戶端”PC。在許多情況下，基于云技術的虛擬化桌面平臺在教學中的應用為PC 提供了價格、性能與功能的最佳組合。但是，在基于云技術的虛擬化桌面平臺在教學中的應用案例中，胖客戶端的弊端主要包括以下幾點：

其一，傳統信息化教學的桌面平臺難以管理。

其二，傳統信息化教學的桌面平臺總體擁有成本高。傳統信息化教學的PC硬件相對較低的成本優勢與傳統信息化教學的PC管理和傳統信息化教學的支持工作的高昂成本的矛盾始終無法解決。

其三，傳統信息化教學的桌面平臺難以保護數據的安全。傳統信息化教學的桌面平臺主要面臨的挑戰是如何確保客戶端機器上的數據能成功備份和恢復。此外，即使傳統信息化教學的桌面平臺的數據能成功備份，傳統信息化教學的桌面平臺的PC失竊的風險也容易讓信息丟失。

其四，傳統信息化教學的桌面平臺資源未充分利用。此外，復雜的遠程桌面解決方案也是傳統信息化教學的桌面平臺的瓶頸之一。

2 云桌面平臺相關技術

2.1XenServer

XenServer是一款hypervisor Type 1的虛擬機系統，它脫胎于著名的開源項目xen，由于Xen項目已經作為Linux的御用虛擬化解決方案多年，工業上已經非常成熟所以基本上對xen的修改不是很大。Citrix公司在收購了xen項目之后將其商業化，同時默認加入多款常用的組件，比如。pen vSwtich等;之后將其以產品的形式出售，同時網站也提供系統的全部代碼(代碼已經有600M左右)。

使用XenServer的好處在于：

第一，由于云計算平臺可以整合XenServer作為計算資源的虛擬化平臺，因此基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統可以擴展支持KVM、IBM AIX虛擬化、Vmware等其他虛擬化技術。

第二，基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統利用云服務管理能力就可以實現：虛擬桌面教學平臺的虛擬化部署、虛擬桌面教學平臺的服務申請、虛擬桌面教學平臺的軟件部署、虛擬桌面教學平臺的系統標準化安裝等。

第三，采用X86架構的服務器作為基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統服務器的資源池可以有效提高硬件資源的利用率。

2.2XenDesktop

XenDesktop是基于XenServer，它提供虛擬機，安裝slows操作系統。之后在Windows上安裝一個叫virtual desktop agent的軟件負責傳送屏幕圖像到客戶端;所有的桌面都通過DDC設置在web interface.進行發布出來給用戶使用。這樣做有幾個好處，一是可以降低企業環境中桌面維護成本，因為只要維護好服務器上的桌面鏡像就可以了，不必在跑到物理機處做維護。

2.2.1 云基礎服務

基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統利用云計算服務平臺的基礎服務包括以下幾方面內容：

第一，虛擬桌面平臺的用戶管理

基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統中有兩大類用戶：管理員和用戶。基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的管理員能夠對云教學資源進行必要的管理。用戶能夠對基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的資源提出各種申請，用戶能夠對基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的資源提出變更項目時間的申請，用戶能夠對基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的資源提出終止項目的申請。同時用戶能夠可以針對基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統，進行一些自服務操作，比如重置系統口令等。

第二，虛擬桌面平臺的使用計量;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的使用計量通常由云計算平臺管理員來負責實現。

第三，虛擬桌面平臺的軟件管理;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的軟件管理維護可部署的操作系統鏡像及軟件包。基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的軟件管理通常由云計算平臺管理員來負責實現。

第四，虛擬桌面平臺的存儲管理;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的存儲管理用于維護外接存儲服務器及存儲資源池。

第五，虛擬桌面平臺的部署管理;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的部署管理提供對用戶請求的自動化部署。

第六，虛擬桌面平臺的運行監控;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的平臺運行監督主要提供對當前申請使用的虛擬服務器的當前狀態進行實時監控。

第七，虛擬桌面平臺的安全管理;基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統的安全管理主要包括：①保證每個項目的安全性；②保證每個項目的隔離性；③保證每個項目的用戶對系統的訪問渠道暢通；④基于云計算的虛擬桌面平臺在教學系統要求安全管理能夠對于Web界面的訪問需要使用用戶名和密碼。

2.2.2 數據存儲方式

首先，在線存儲.在線存儲也被稱為工作記憶，存儲設備和存儲的數據保持“在線”的狀態，也可以讀，可以滿足對數據訪問請求的速度計算平臺。如用我們的PC機基本上是磁盤的存儲形式。對于磁盤和磁盤陣列的磁盤設備的在線存儲設備，價格相對昂貴，但性能最好。

其次，離線存儲.離線存儲主要是網絡存儲數據備份，以防止可能的數據災難，也被稱為存儲備份。離線存儲的典型產品是磁帶或磁帶庫，相對較低的價格。從存儲介質上的數據在讀寫順序執行。當你需要讀數據，需要帶出來，然后定位。當需要修改寫入的數據，所有的數據都必須完全重寫。因此，離線存儲訪問速度慢，效率低。

最后，近線存儲.近線存儲，指的是那些不經常使用，或訪問數據存儲在低的存儲設備的性能數據。該設備的要求是盡快解決，高傳輸率。因此，近線存儲性能要求不高，但由于共同的數據占總數據量的大部分，這也意味著近線存儲設備必須保證能力。

表3-1 系統的設計原則

3 虛擬桌面平臺的總體架構

現如今大部分的虛擬桌面采用的都是VDI架構。該架構中，用戶的客戶端請求信息被虛擬桌面交付控制器接收，并通過它連接到資源池，在這個資源池中存在著多個虛擬桌面，這些虛擬桌面最后是通過ICA協議傳輸到用戶的客戶端顯示出來，供用戶使用，而Citrix虛擬桌面的管理和維護都是通過Desktop Studio來完成的。另外在VMware的虛擬桌面VDI架構中，用戶的客戶端請求信息通過一個桌面管理服務器接收，通過它連接在數據中心內用戶的虛擬桌面，而這些虛擬桌面都是通過VMware內集成的vCenter來管理和維護的。

3.1虛擬桌面平臺的設計原則

3.2虛擬桌面平臺的軟硬件環境

基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統的搭建，就是讓高校的各種必須的軟硬件組合起來，基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統的搭建就是要創造一個能夠讓云計算平臺運行起來的環境。

基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統可以分為服務器、存儲、網絡等三個部分。基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統可以分為x86系列、HP的IA64芯片系列等。

在軟件上，基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統需要的軟件主要：①各種虛擬化套件（VMWare、Hyper-V）；②虛擬桌面平臺的監控軟件；③虛擬桌面平臺的配置管理軟件；④虛擬桌面平臺的備份/恢復軟件等等。

3.3虛擬桌面平臺的功能總體設計

圖3-1 虛擬桌面平臺總體功能

從圖3-1可以看出，首先，在底層，基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統將通過接口調用，將各個零散的組件整合在一起；其次，基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統的上面是業務流程的處理引擎；再次，基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統能根據云計算數據具體的業務流程，將一系列的原子操作整合成一套套完成的業務動作；此外，基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統將所有動作整合入一個統一的用戶界面，展現給云計算平臺的管理員和最終用戶；最后，基于云技術的虛擬桌面平臺教學系統經過身份認證的云計算平臺用戶可以通過這個界面，完成對其被授權的資源的監控和操作。

4 總結

基于云計算的虛擬桌面教學平臺具有如下優勢：

（1）基于云計算的虛擬桌面教學平臺具有高性能的特點：存儲設備在性能上要高于目前所用的存儲設備，其采用多通路負載均衡的設計，避免了性能瓶頸以及將來面臨的整合和容災等長期發展問題，滿足了學校核心系統的應用。

（2）基于云計算的虛擬桌面教學平臺具有統一維護和配置管理的好處：采用集中存儲設計，保證對存儲數據中心的維護和配置管理，形成統一的存儲資源池為學校信息化的可持續發展提供了存儲支撐架構，降低運維管理成本。

（3）基于云計算的虛擬桌面教學平臺具有高擴展性：虛擬化技術的應用、存儲分區、容災技術等對學校以后的數據安全擴展帶來了平滑延展。

[1] Theodore.W.SchultZ.An introduction to software architecture.Carnegie Mellon niversity:Technique Report,1994:1-3.

[2] Nuthall.EL.Software engineering and software architecture.Beijing:Electronic Industry Press,2000.

[3] 倪曉陽.基于云計算技術的教學管理云平臺架構的設計與實現[J].科技信息,2013,24:272+274.

[4] 王建雄.基于云計算的終端管理系統研究及其實現[D].電子科技大學,2013.

[5] 鄭燕平.基于云計算理論的圖書館管理系統研究[D].南京理工大學,2010.

[6] 趙冰.基于云計算技術的設備管理系統研究與開發[D].鄭州大學,2011.

The research of virtual desktop platform based on cloud computing in teaching

Shi Shaomin
(Shaan’xi XueQian Normal University,710100)

Using application virtualization technology in cloud computing in teaching management can effectively reduce the cost to obtain better teaching based on experience.Through building for teachers and students users,cloud desktop service platform computer,thin terminal based on the establishment of teaching,application platform,integrated cloud desktop application service,create the teaching management service system of new generation.

Cloud desktop；business process；teaching management；thin terminal

石少敏(1978-),女,陜西學前師范學院計算機科學與技術系講師。