虛擬云桌面在高校多媒體教學中的應用

潘文杰

摘 要：文章主要通過從虛擬云桌面在高校多媒體教學中發揮效用的層面進行分析探究，旨在幫助高校運維管理人員提高工作效能，降低教學設備故障率，實現多媒體教學全過程的安全穩定。

關鍵詞：云桌面；虛擬化；多媒體教學

1 傳統多媒體教學使用中存在的問題

一般來說，高校的校園范圍普遍較大，各教學樓宇分布分散、間隔較遠，這給運維人員維修維護工作帶來了諸多不便。加之，傳統PC機故障發生頻率高、運維人員人手不足、維修不及時等問題的凸顯，更加重了運維人員的工作負荷，也給日常教學工作帶來許多麻煩。

1.1 軟硬件故障維修率高

在以往的教學場景中，多媒體教室通常使用傳統PC機作為主要的教學信息化設備，由于傳統PC機故障發生頻率較高，給運維人員技術維護工作帶來巨大困擾。常見的故障簡要分為軟件故障和硬件故障兩大類。軟件故障主要表現為系統文件丟失、病毒入侵造成的系統崩潰等；硬件故障則主要表現為硬盤、內存、顯卡、主板等硬件損壞。

1.2 軟件安裝升級頻繁

在多媒體教學過程中，教師常常需要使用到各種類型的教學輔助軟件。為每一間教室PC機分別安裝教學輔助軟件不僅費時費力，而且大多數軟件需要進行定期的升級更新，操作系統也需要不斷進行補丁修復。況且每臺PC機軟件升級和系統修復的時間往往還不盡相同，這就在無形中加重了運維人員的工作負擔和維護時間成本。

1.3 病毒入侵傳播嚴重

多媒體教室承載著不同學科、不同種類的教學任務，使用頻率相對較高，使用人員也相對不固定。大多數教學人員需要通過U盤、移動硬盤等存儲介質將課件拷貝到PC機中，隨之大量病毒通過移動存儲介質被攜帶進入，導致系統遭到病毒威脅出現變慢或者死機的情況。同時，由于病毒傳播擴散能力強的特點，會使病毒在各多媒體教室間進行“交叉感染”，從而導致設備問題的集體爆發。

1.4 終端壽命短、能源消耗大

在多媒體教學過程中，由于PC機的使用頻率、故障發生頻率、維修維護頻率一直居高不下，從而導致PC機的壽命期限也大大縮短，一般在使用到3～4年就需要對PC機進行更新換代。與此同時，傳統PC機的能耗相對較高，單臺PC機的能耗一般在300～400 W，合計所有多媒體教室使用的PC機，每天的能源消耗都是一筆不小的開支，這些支出都加重了整個學校的運行負擔[1]。

2 虛擬云桌面在多媒體教學中的應用

虛擬云桌面就是對計算機桌面進行虛擬化，它是通過在數據中心服務器上創建虛擬桌面為載體，然后運用一系列網絡傳輸協議將遠端的操作系統和應用發送給多媒體教室終端設備的過程。南京城市職業學院多媒體教學場景所采用的虛擬桌面是通過VMware vSphere構建虛擬化平臺+瘦客戶機的方式實現的。通過虛擬化技術的運用，使整個部署過程變得十分簡便，也讓遠程統一管控變為現實。

2.1 虛擬云桌面核心架構分析

VMware vSphere平臺提供了虛擬化底層架構、集中管理和監控等一整套解決方案，其中ESXi和vCenter Server兩大核心組件發揮了重要作用。通過在數據中心物理服務器上安裝ESXi為載體進行虛擬機的創建和運行，從而完整地構建出桌面環境。利用vCenter Server管理服務對ESXi主機上的虛擬機進行統一管理，實時查看到主機、虛擬機、存儲以及其他組件的詳細信息和現有狀態。vSphere還提供了運用Web Client來實現對vCenter Server的遠程管理。

VMware虛擬機的創建和部署操作十分簡單，并且創建方式多樣。一般分為創建單個虛擬機、用模板創建虛擬機、克隆虛擬機。在部署虛擬機的初期階段，我們主要選擇通過單虛擬機的方式進行創建，創建的過程中可根據實際需求選擇不同的操作系統和硬件配置。如果基于已創建和配置好的單臺虛擬機，我們也可以將此虛擬機克隆為模板，利用模板虛擬機創建出許多與之配置相同的虛擬機，為批量創建部署提供快捷通道。VMware還提供運用開放虛擬化格式（Open Virtualization Format，OVF）和開放虛擬化設備（Open Virtualization Appliance，OVA）模板的方式進行創建和部署。

在這里值得一提的是虛擬機的遷移，虛擬機的遷移是我們在運用虛擬云桌面技術實踐過程中非常重要的環節之一。尤其是在主機進行定期維護升級或者主機突然宕機的情況下，我們需要對主機上的虛擬機進行遷移。然而，為了保障虛擬機不間斷正常使用，VMware vMotion作為一種全新的遷移機制，能夠讓虛擬機在不停機的情況下實現主機之間實時遷移，這種遷移模式給我們日常主機維護或在宕機狀態下的調配處理帶來了極大的好處。

2.2 虛擬云桌面應用效益

運用虛擬化技術部署云桌面在南京城市職業學院多媒體教學中得到了廣泛的應用，并且產生的效益十分顯著。通過批量部署虛擬化云桌面已經大幅度降低了該校的運維成本、設備采購成本以及耗能支出成本；有效提升了運維管理人員的工作效率以及物理服務器的資源利用率，加快了應用和資源部署的調配速度，增強了業務連續性和災難恢復能力；與此同時，運維管理人員通過實施對虛擬桌面的集中管理、統一控制、資源調配、權限分配、實時監控等一系列過程，讓整個管控變得更便捷高效，也讓數據和應用變得更安全。

2.3 瘦客戶機簡介

瘦客戶機（thin client）與傳統PC機的功能相似，不同的是瘦客戶機其實就類似于一個無盤工作站，數據和應用都存儲在后臺服務器上。瘦客戶機自身只包含嵌入式高運算處理器、本地閃存、網卡、顯卡和一些常用的外設等硬件。正是由于瘦客戶機硬件配置簡單優質的特性和后臺服務器高速運算處理能力，才使得瘦客戶機能夠快速替代傳統PC機得以推廣應用。目前，瘦客戶機作為服務器客戶終端被應用在教育、政務、醫療等多個領域中，多媒體教學和計算機實訓教室的應用是高校云終端最主流的應用場景。

2.4 瘦客戶機應用優勢

多媒體講臺機柜一般體積較小，空間也很有限，而且機柜內部需要放置傳統PC機、中控系統、功率放大器、交換機等多種類型設備，每個設備還需要連接電源線、數據線，導致機柜內部可利用空間嚴重不足。然而，瘦客戶機因其體積小的優勢大大節省了多媒體機柜的占用空間，還為后期設備的擴展留有一定余地。同時，瘦客戶機具有價格低、功耗低等優點，相較于傳統PC機而言，瘦客戶機在購入價格上總體偏低，在能源消耗上也比傳統PC機低得多；傳統PC機的功率一般在300～400 W，而瘦客戶機的功率才只有20 W左右。由于瘦客戶機硬件組成部件較少，其硬件故障發生率也相對比較低。瘦客戶機自身所具備的優質特性，給多媒體教學工作的順利開展提供了強有力的保障[2]。

3 虛擬云桌面存在的不足之處

南京城市職業學院在基于虛擬云桌面+瘦客戶機架構下進行多媒體教學的探索和應用，經過長時間的實踐證明，運用虛擬云桌面方式確實給該校多媒體教學和管理維護帶來了諸多便利。但是，在實際應用中也暴露出了一些問題和不足，有待在技術層面上再進行優化和改進。

3.1 對網絡依賴性較大

由于虛擬云桌面以數據中心服務器為載體，瘦客戶機獲取桌面資源及應用需要完全依靠網絡傳輸來實現，因此，對于網絡通暢狀態和帶寬要求就相對比較高。在日常的教學使用中，我們也常常會遇到網絡延時和網絡中斷的情況，網絡延時會使瘦客戶機獲取桌面資源的時間變長，甚至會在獲取資源時出現“死機”的現象；而網絡中斷情況的發生會導致瘦客戶機一直無法連接遠程的服務器，從而造成所有多媒體教室云桌面的集體癱瘓。

3.2 對高負載專業軟件處理能力較差

在多媒體教學實踐中我們發現虛擬云桌面能夠很好地滿足基礎課程教學應用的需要，例如PPT演示、視頻播放、Web應用等；但在一些專業性較高的課程教學中往往暴露出處理能力不足的弊端，例如部分專業課程需要搭載Photoshop，Dreamweaver，premiere等高負載軟件時，虛擬云桌面因處理能力不足，導致軟件運行時出現卡頓現象或者直接無法啟動軟件。

3.3 對USB外設識別能力較弱

在多媒體教學實踐過程中，教師通常需要通過使用U盤、移動硬盤等存儲介質將課件導入瘦客戶機，然后才能進行PPT講解、視頻播放等一系列教學內容的演示。在經過階段性的使用和測試過程中，我們會常常遇到瘦客戶機連接USB設備無法識別或者識別后無法打開文件的現象。而在連接USB外設實際應用中我們也發現不同類型、不同品牌、不同傳輸速率的USB外設在瘦客戶機上的識別能力和讀取速度也不盡相同。綜上所述，USB外設識別能力較差的問題已嚴重影響到正常教學進度和質量。要想有效解決USB外設識別能力問題，我們需要在USB重定向方法和部署上再尋求突破[3-4]。

4 結語

虛擬云桌面在南京城市職業學院多媒體教學中的成功實踐表明，桌面虛擬化技術已經能夠成熟地運用在高校多媒體教學領域，并發揮出越來越重要的優勢作用。虛擬云桌面的應用不僅減輕了運維管理人員的工作負荷，也為多媒體教學過程的順利開展提供高質量保障。相信通過進一步技術優化、克服弊端難題，必定能為高校多媒體教學提供更加優質的服務。

[參考文獻]

[1]孟祥成.虛擬桌面技術在高校教育中的應用研究[J].軟件導刊，2014（8）：171-172.

[2]周芹.虛擬桌面技術在高校多媒體教室管理中的應用[J].電腦知識與技術，2013（8）：1944-1945.

[3]沈堯林.桌面虛擬化技術在高校中的應用[J].時代教育（教育教學），2010（8）：107.

[4]趙倩瑩.基于虛擬桌面的高校多媒體教室設計[J].電子技術與軟件工程，2017（8）：14.