虛擬桌面技術(shù)在高校機(jī)房管理的應(yīng)用研究

陳巧玲

[摘 要]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展，虛擬桌面技術(shù)管理的實(shí)驗(yàn)室逐漸替代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。虛擬桌面技術(shù)集管理、存儲(chǔ)和計(jì)算于一體，并向終端交付虛擬桌面和應(yīng)用的計(jì)算模式，提供了安全、易管理的用戶體驗(yàn)，為提高高校的管理水平做出了巨大的貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]虛擬桌面技術(shù);用戶體驗(yàn);實(shí)驗(yàn)課程

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.06.075

[中圖分類號(hào)]TP308;TP391.9[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）06-0-02

0? ? ?引 言

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)成為高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的重要硬件設(shè)備之一。但是，科學(xué)技術(shù)在不斷更新，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)代技術(shù)的需求。因此，為了提高實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)與管理水平，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)機(jī)房都在進(jìn)行改革。

1? ? ?傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室存在的不足

1.1? ?不能滿足高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室的利用要求

高校實(shí)驗(yàn)室的資源有限，為了提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，就要滿足多樣性的需求。一般情況下，高校實(shí)驗(yàn)室會(huì)有多種操作系統(tǒng)以及各類教學(xué)軟件的需求，但其中可能存在有沖突的軟件，甚至可能出現(xiàn)臨時(shí)考試安排，需要臨時(shí)安裝考試相關(guān)軟件等，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室已不能滿足高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室的多樣性的利用要求。

1.2? ?對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的維護(hù)難度高

高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室需要多批次進(jìn)購(gòu)主機(jī)、安裝操作系統(tǒng)補(bǔ)丁、更新升級(jí)病毒庫(kù)、升級(jí)相關(guān)教學(xué)軟件等，甚至?xí)霈F(xiàn)學(xué)生任意修改或肆意操作系統(tǒng)，造成計(jì)算機(jī)崩潰等情況，會(huì)大大增加實(shí)驗(yàn)室管理人員的維護(hù)工作。

1.3? ?實(shí)驗(yàn)課程的管理依賴性高

在高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中，教師在實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行教學(xué)管理時(shí)，無(wú)法隨時(shí)監(jiān)控學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，大部分只能依賴學(xué)生的自覺(jué)性，而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法實(shí)時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，缺少操作提醒和重點(diǎn)步驟的廣播，且最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和總結(jié)回收也不及時(shí)。

1.4? ?實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行成本高

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件要求都比較高，計(jì)算機(jī)的使用壽命也較短，計(jì)算機(jī)一旦進(jìn)行更新?lián)Q代，大部分的設(shè)備將不能繼續(xù)使用。這樣更新需要非常大的成本，增加了實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行成本。

2? ? ?虛擬桌面技術(shù)的內(nèi)容

2.1? ?虛擬桌面技術(shù)概論

虛擬桌面技術(shù)是以虛擬桌面技術(shù)服務(wù)器為中心的計(jì)算模型，集多個(gè)應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用終端、虛擬桌面于一體，并實(shí)現(xiàn)在該服務(wù)器上進(jìn)行統(tǒng)一管理、存儲(chǔ)和計(jì)算的技術(shù)。整個(gè)數(shù)據(jù)中心通過(guò)一個(gè)管理軟件管理所有的物理終端，同時(shí)通過(guò)一個(gè)管理平臺(tái)管理所有的虛擬桌面，并同時(shí)對(duì)終端進(jìn)行完全管控，實(shí)現(xiàn)CPU、內(nèi)存和磁盤I/O等虛擬化。

2.2? ?虛擬桌面技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際部署中，虛擬桌面技術(shù)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程環(huán)境的不同，部署WinXP、Win7、Win8、Win10等不同的系統(tǒng)環(huán)境，最大化地實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室的利用。虛擬桌面技術(shù)支持用戶使用移動(dòng)設(shè)備接入，即用戶只需要在有網(wǎng)絡(luò)支持的環(huán)境下，在安裝虛擬桌面的客戶端使用賬號(hào)登錄，即可訪問(wèn)服務(wù)器的虛擬桌面，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地按需使用的工作環(huán)境。在虛擬桌面技術(shù)中，用戶實(shí)際的個(gè)人桌面只是后臺(tái)數(shù)據(jù)中心上某臺(tái)虛擬機(jī)通過(guò)特殊的遠(yuǎn)程或協(xié)議傳輸?shù)膱D像，用戶與桌面的通信實(shí)際是靠傳輸終端上的鼠標(biāo)、鍵盤等指令完成的，其整個(gè)過(guò)程中并沒(méi)有進(jìn)行真實(shí)數(shù)據(jù)在用戶和個(gè)人的桌面?zhèn)鬏敗＿@樣的交互方式，不僅保證了數(shù)據(jù)的絕對(duì)安全，而且也給用戶提供了良好的操作體驗(yàn)，在滿足用戶個(gè)性化需求上的同時(shí)方便了管理員的后期維護(hù)。

2.2.1? ?降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本

虛擬桌面技術(shù)一般對(duì)服務(wù)器的要求極高，但對(duì)于終端的主機(jī)要求卻很低，可以是瘦客戶機(jī)，也可以是普通PC，但配套部署建議使用瘦客戶機(jī)，畢竟虛擬桌面技術(shù)對(duì)終端主機(jī)的要求只是能夠進(jìn)入虛擬桌面即可，對(duì)終端主機(jī)的內(nèi)存、CPU等技術(shù)配置并沒(méi)有更多實(shí)際上的操作要求。相對(duì)于普通主機(jī)，瘦客戶機(jī)的價(jià)格低廉，從而能夠降低實(shí)驗(yàn)室的總體建設(shè)投入成本。

2.2.2? ?降低實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本

虛擬桌面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一旦建設(shè)完成后，其后期的運(yùn)行成本是非常低的。一般服務(wù)器由多個(gè)硬盤組合，為了防止某個(gè)服務(wù)器的宕機(jī)造成實(shí)驗(yàn)室環(huán)境崩塌，其主板的虛擬化冗余就可以完全避免這樣災(zāi)難性的情況，并且一旦實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行升級(jí)改造，比如對(duì)實(shí)驗(yàn)室的終端增加部署，虛擬桌面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室就可以通過(guò)集群完美的連接進(jìn)入系統(tǒng)，這樣不僅可以減少再次部署的運(yùn)行成本，還可以減少實(shí)驗(yàn)室管理人員在升級(jí)改造中對(duì)主機(jī)裝系統(tǒng)、裝軟件等巨大的工作量。

2.2.3? ?方便維護(hù)實(shí)驗(yàn)室

虛擬桌面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的管理平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，也就是指虛擬桌面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室是在該平臺(tái)上通過(guò)一個(gè)管理軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)室所有物理終端進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括內(nèi)存管理、存儲(chǔ)管理、網(wǎng)絡(luò)管理等工作，比如在后期的運(yùn)行中，若需要安裝軟件，管理員通過(guò)管理軟件選擇系統(tǒng)鏡像，在系統(tǒng)鏡像里進(jìn)行直接安裝，其操作體驗(yàn)與普通計(jì)算機(jī)無(wú)任何區(qū)別。同時(shí)，虛擬桌面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在管理上統(tǒng)一安裝軟件、維護(hù)系統(tǒng)，能夠提供了更多便捷。此外，虛擬桌面技術(shù)能夠支持系統(tǒng)的多樣性，管理員可以根據(jù)教師的需求個(gè)性化為其定制實(shí)驗(yàn)課所需的系統(tǒng)，在課中還可以任意切換多個(gè)操作系統(tǒng)。

2.2.4? ?提高教學(xué)效率

學(xué)生可以使用手機(jī)、電腦或平板通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課堂，教師使用平臺(tái)上的管理軟件，實(shí)現(xiàn)課前監(jiān)控學(xué)生，比如學(xué)生的開關(guān)機(jī)、學(xué)生的簽到，還可以實(shí)現(xiàn)課中統(tǒng)一管理學(xué)生，比如U盤禁用、網(wǎng)絡(luò)禁用、黑屏。此外，虛擬桌面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室還可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生在課堂上的高效互動(dòng)，比如教師屏幕廣播、學(xué)生演示以及師生文件的發(fā)送和接收等互動(dòng)。這樣的實(shí)驗(yàn)課程不僅提高了教師的教學(xué)質(zhì)量，還提高了學(xué)生的參與性，這也是以后高校實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展方向。

2.3? ?虛擬桌面技術(shù)的部署需求

2.3.1? ?虛擬化資源服務(wù)池

在虛擬桌面技術(shù)中，物理服務(wù)器作為虛擬桌面實(shí)際的服務(wù)器，將CPU、磁盤、I/O等硬件視為虛擬化資源服務(wù)池，并實(shí)現(xiàn)虛擬化資源服務(wù)器的動(dòng)態(tài)管理。雖然虛擬桌面技術(shù)可以在理論上實(shí)現(xiàn)按需供應(yīng)和無(wú)縫連接資源池，但在實(shí)際的應(yīng)用中，并未完全實(shí)現(xiàn)這些內(nèi)容，在實(shí)際部署中需要考慮的資源池也不會(huì)因?yàn)槟承┕收隙荒苷＿\(yùn)作，通過(guò)保證資源池強(qiáng)大的容錯(cuò)能力，進(jìn)一步保障機(jī)房的正常運(yùn)行。

2.3.2? ?虛擬服務(wù)器

在選擇物理服務(wù)器時(shí)，高校考慮資源利用率的最大化，考慮每臺(tái)服務(wù)器需要有較高的整合比。為了防止集群內(nèi)主機(jī)宕機(jī)無(wú)法接管故障主機(jī)上的虛擬機(jī)，高校還需要考慮計(jì)算機(jī)的冗余情況;虛擬機(jī)中運(yùn)行的應(yīng)用應(yīng)具有易使用性、高可用性，一旦物理服務(wù)器出現(xiàn)故障，其操作系統(tǒng)能夠在具有備用容量的其他服務(wù)器中重新自動(dòng)啟動(dòng)受影響的虛擬機(jī)。這是高校在實(shí)驗(yàn)室中將虛擬計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)際的至關(guān)重要的一步，對(duì)以后實(shí)驗(yàn)室的后期維護(hù)至關(guān)重要。

2.3.3? ?虛擬后臺(tái)管理端

虛擬后臺(tái)管理端是虛擬桌面技術(shù)能否高效應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵因素之一，對(duì)虛擬機(jī)的創(chuàng)建、修改、刪除等方面起到了非常重要的作用，能夠保證虛擬后臺(tái)管理端在遭遇主機(jī)故障時(shí)提供必要的高可用性。同時(shí)，高校在具體部署實(shí)施時(shí)要考慮虛擬服務(wù)器的擴(kuò)展需求，為以后高校實(shí)驗(yàn)室的升級(jí)改造奠定基礎(chǔ)。

2.3.4? ?虛擬后臺(tái)管理端數(shù)據(jù)庫(kù)

在虛擬技術(shù)的應(yīng)用中，所有配置信息都存儲(chǔ)在虛擬后臺(tái)管理端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，包含系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)信息、用戶與組和任務(wù)與事件等。虛擬后臺(tái)管理端的安裝需要數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇無(wú)特殊要求，用戶可以選擇SQL Server 2008、SQL Server 2008 R2、Oracle等數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3.5? ?對(duì)網(wǎng)絡(luò)的部署需求

物理二層交換機(jī)與終端機(jī)位于同一網(wǎng)段，在本地配置IP，實(shí)現(xiàn)終端機(jī)的通信;物理三層交換機(jī)與虛擬服務(wù)器接入，供虛擬機(jī)與外部網(wǎng)絡(luò)通信，虛擬機(jī)配置接入的物理網(wǎng)段的IP地址可以通過(guò)物理網(wǎng)絡(luò)提供DHCP服務(wù)。教室內(nèi)的物理二層交換機(jī)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)，即服務(wù)器IP和終端IP互不影響，當(dāng)服務(wù)器IP故障時(shí)，終端IP雖然不能進(jìn)入虛擬桌面，但卻不影響其進(jìn)行正常通信。

3? ? ? 虛擬桌面在高校實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

虛擬桌面在實(shí)驗(yàn)室的部署應(yīng)用中，通過(guò)安裝虛擬服務(wù)器的客戶端軟件進(jìn)入鏡像桌面。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)終端部署的需要?jiǎng)?chuàng)建足夠多的虛擬機(jī)，當(dāng)用戶通過(guò)虛擬桌面技術(shù)中的遠(yuǎn)程虛擬協(xié)議連接服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器能夠根據(jù)調(diào)配，分配一個(gè)虛擬機(jī)給該用戶。同時(shí)，還要注意，該虛擬機(jī)對(duì)每個(gè)用戶是獨(dú)立的，用戶可以隨時(shí)開啟和關(guān)閉虛擬機(jī)，跟個(gè)人電腦的用戶體驗(yàn)無(wú)異。

研究使用Lenovo E-Class（聯(lián)想云教室）虛擬桌面技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的管理系統(tǒng)。以60個(gè)現(xiàn)有普通PC升級(jí)改造具體部署為例，目前，實(shí)驗(yàn)室有60臺(tái)普通PC和3臺(tái)24口交換機(jī)，現(xiàn)需要將該實(shí)驗(yàn)室改造成一個(gè)以虛擬桌面技術(shù)做支撐的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室。Lenovo E-Class是由聯(lián)想自主開發(fā)的桌面虛擬化技術(shù)，不依賴微軟操作系統(tǒng)，使用凈化版的Win7和Win XP鏡像系統(tǒng)。首先，在虛擬服務(wù)器上，通過(guò)一個(gè)交換機(jī)用兩個(gè)網(wǎng)線進(jìn)入局域網(wǎng)內(nèi)，一個(gè)接口提供虛擬機(jī)通信的網(wǎng)卡默認(rèn)選擇交換機(jī)switch0并配置IP，而物理終端的60臺(tái)PC必須與switch0配置的IP在同一網(wǎng)段，虛擬機(jī)就可以正常通信。另一個(gè)接口可以通過(guò)DHCP通信配置IP，該網(wǎng)段是獨(dú)立的局域網(wǎng)，不需要與外部網(wǎng)絡(luò)通信，在實(shí)際部署時(shí)，建議與swich0在同一個(gè)網(wǎng)段。此外，還要分別對(duì)60個(gè)PC進(jìn)行基礎(chǔ)配置和安裝虛擬桌面客戶端，服務(wù)器會(huì)根據(jù)需要分配一定數(shù)量的虛擬主機(jī)，通過(guò)虛擬服務(wù)相關(guān)協(xié)議連接進(jìn)入桌面，從而打破一個(gè)學(xué)生一臺(tái)PC的傳統(tǒng)機(jī)房模式。該模式前期部署簡(jiǎn)易，后期的維護(hù)工作也簡(jiǎn)單，能夠最大程度地提高工作效率。

4? ? ?結(jié) 語(yǔ)

目前，高校機(jī)房的系統(tǒng)環(huán)境面臨的問(wèn)題一般都集中在實(shí)際操作和后期維護(hù)上。而高校應(yīng)用桌面虛擬技術(shù)，不僅能夠解決上述問(wèn)題，還能避免傳統(tǒng)管理由于終端分布造成的管理困難和成本高昂的問(wèn)題。同時(shí)，桌面虛擬化能夠給用戶帶來(lái)靈活性、個(gè)性化的服務(wù)，能夠滿足建設(shè)現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)機(jī)房的需求，更能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的高效標(biāo)準(zhǔn)化管理的突破。

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