虛擬云桌面在計算機實驗教學管理中的研究與應用

常凱

摘 要：虛擬云桌面作為云計算的一個典型應用，在計算機實驗教學管理中能夠有效整合資源，實現統一管理，增強實驗教學的靈活性和安全性。本文結合計算機實驗教學管理的需求，提出虛擬云桌面的總體架構與設計方案，最后介紹了虛擬云桌面技術在實際中的部署及應用效果，為計算機實驗教學創新管理提供思路與方法。

關鍵詞：虛擬云桌面；計算機實驗教學；研究與應用

大數據孕育和驅動下的新產品、新服務、新技術層出不窮，并日益深刻地改變著人類的生產、生活和思維方式，云計算被認為是繼互聯網之后信息技術領域的又一重大變革，也正改變著IT業的結構模式[1]。云計算是基于互聯網的計算方式，共享軟硬件基礎資源和信息，并通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。

虛擬云桌面作為云計算的一個典型應用，基于物理服務器和桌面虛擬化技術，將硬件、軟件、網絡、數據用虛擬化手段調配計算資源，為應用提供靈活多變、可擴展的服務平臺，能夠更有效地利用IT資源，大幅減少設備及應用環境的維護和管理成本，提供一個共享、開放、高效的實驗教學環境。

本文通過介紹虛擬云桌面相關技術，對虛擬桌面平臺的總體架構以及在教學管理中的應用進行分析，為計算機實驗教學創新管理提供思路與方法。

一、計算機實驗教學管理現狀與需求

（一）軟硬件快速靈活部署的需求

計算機實驗室是面向全校師生、涉及多個專業或多門課程的實驗基地，每門課程經常要花費大量的時間安裝和更新計算機操作系統[2]。作為實驗室管理人員，希望能部署一次可以多次使用、重復使用、快速恢復的管理方式。

（二）開放、共享的教學授課環境新需求

計算機實驗教學一直在以“開放、共享”的理念為指導，探索實驗教學的新模式、新方法。現實中的教學需要根據實際授課要求進行靈活切換，實現無縫兼容、協同教學的授課環境，共享現有教學資源，創新教學方法，提升教學質量。

（三）新時代綠色校園發展要求

綠色發展上升為新時代國家發展戰略，全國教育行業提出“以綠色發展引領教育風尚”，綠色發展已經成為一個時代發展的新要求。對學校而言，如何節約能源、低碳環保、提升資源利用效率成為綠色校園發展的必做功課。

（四）“智慧校園”創新管理需要

基于計算機網絡和信息技術將信息服務融入學校發展的各個應用與服務領域，實現互聯和協作，應用虛擬化技術打造計算機實驗教學管理的數字化、智慧化，是適應“智慧校園”創新管理的新需要。

二、虛擬云桌面總體架構與設計

（一）總體架構

根據計算機實驗教學管理實際需求，基于桌面虛擬化，將系統結構劃分四個層次，自下而上包括虛擬服務器集群層、虛擬云桌面管理層、虛擬應用層和虛擬終端客戶層[3]。總體架構說明見圖3.1：

1.虛擬服務器集群層。將服務器物理資源整合，提高資源利用率，簡化系統管理，實現服務器資源共享，提高資源利用率，提升系統性能和服務可靠性。

2.虛擬云桌面管理層。建立統一平臺，實現統一控制、統一部署和統一應用，通過該平臺方便高效的管理與虛擬云桌面的各類應用和終端。

3.虛擬應用層。根據實際教學需要，基于服務器集群，虛擬出多個操作系統應用，可以同時運行多個操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響。

4.虛擬終端客戶層。對計算機的終端系統（桌面）進行虛擬化，實現桌面使用的安全性和靈活性，可以通過任何設備，在任何地點，任何時間通過網絡訪問專有的桌面系統。

（二）網絡設計

虛擬云桌面項目的實施至少需要千兆網絡支持，核心交換最好采用萬兆。通過云桌面平臺，前端的硬件、軟件無需額外的安裝部署，只需要通過網絡接入到服務器后，所有的資源將由服務器動態按需提供。

三、虛擬云桌面部署與應用

（一）虛擬云桌面部署

以120個點的虛擬云桌面使用部署為例，搭建虛擬云桌面，用于滿足計算機實驗教學需要，包括辦公軟件、程序開發軟件等。需要購置軟硬件清單如下：

2臺基礎架構服務器：2U機架式服務器；配置2顆Intel八核處理器，主頻2.6及以上；內存：192GB；硬盤：4*480G SSD硬盤；獨立雙口萬兆光纖網卡。主要用于云桌面的系統運行和數據處理，2臺服務器之間進行冗余配置，確保高可用。

120臺云終端：X86架構，Intel雙核CPU主頻大于等于1.8GHz；內存2GB；16GB SSD硬盤；10100/1000M適應以太網口；包含常用接口。

120臺液晶顯示器：19.5英寸顯示器，支持背掛云終端。

1套云桌面軟件：授權120個點。

網絡方面：1臺萬兆服務器集群交換機，5臺24口接入交換機，滿足網絡交換需要。

（二）虛擬云桌面應用

1.提升應對實驗教學環境多樣化需求的能力。基于云桌面虛擬化平臺，可以靈活提升實驗教學所需要的各種系統環境，還可以根據課程的要求，定制操作系統下不同的系統節點，安裝對應的應用軟件，快速切換，方便有效，滿足多元化管理需求。

2.提高計算機實驗室系統管理和維護的效率。虛擬云桌面平臺替代了傳統PC電話，在部署中，只需搭建好平臺，所有前端的硬件、軟件再也無需管理和部署，前端只有一個屏幕和云終端設備，適合大量快速部署需要，真正實現PC的大集中化管理。

3.滿足開放教學和安全管理的需要。虛擬云終端的操作系統及應用數據都在服務器上，確保服務器安全就能實現對整個桌面系統的安全保護。用戶的數據被統一存儲在后臺的服務器或者存儲上，用戶數據也不會因為終端硬件損壞，或者用戶的誤操作而丟失，大大提高了用戶數據的安全性。還可以針對不同用戶組做個性化的權限設置，可以實現隨時隨地教學，為移動教學和開放教學提供可能。

虛擬云桌面為高效便捷的計算機實驗教學管理提供可能，利用云計算和虛擬云桌面技術整合實驗教學資源，實現統一管理，在降低成本的同時，增強實驗教學的靈活性和安全性，減輕安裝部署的工作量，提高管理效率，虛擬云桌面是未來發展的必然趨勢，也必將在高校計算機實驗教學管理中發揮巨大作用。

參考文獻：

[1]毋妙麗.基于云桌面技術的實驗室資源共享平臺建設[J].實驗室研究與探索，2014（12）：290-294.

[2]才華.云桌面技術在高校計算機實驗室建設和管理中的應用探究[J].數字化用戶，2017，（45）：148.

[3]郭芬，李靜鍇，張安定.基于桌面云的實驗教學平臺的構建[J].價值工程，2015，34（19）：247-249.