桌面云在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用分析

代萍

摘要：本文通過對(duì)傳統(tǒng)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的使用現(xiàn)狀、桌面云系統(tǒng)在使用過程中的優(yōu)勢及需要考慮的問題，進(jìn)行了闡述。通過比較、分析，說明桌面云虛擬技術(shù)是未來實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢，有必要進(jìn)行了解、學(xué)習(xí)和掌握該技術(shù)。

關(guān)鍵詞：桌面云;高校計(jì)算機(jī)機(jī)房;虛擬化

中圖分類號(hào)：TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）06-0125-02

0 引言

近幾年，隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展和實(shí)用性，桌面云技術(shù)已經(jīng)掀起了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的一場革命。目前越來越多的高等院校都在逐步使用桌面云系統(tǒng)，隨著桌面云技術(shù)的日益完善，它極大程度上滿足了高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的日常教學(xué)工作，真正做到了集中管理，簡化了機(jī)房的維護(hù)工作，提高了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理維護(hù)效率。

1 “云”、云計(jì)算與桌面云

1.1 “云”與云計(jì)算概念

提供各類資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”，在使用者看來，“云”中的資源是可以無限擴(kuò)展的，并可以隨時(shí)獲取、按需使用、彈性擴(kuò)展和按使用付費(fèi)。“云”服務(wù)就好比單臺(tái)發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向電網(wǎng)集中供電模式，它意味著計(jì)算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通，就像煤氣、水電一樣，取用方便，費(fèi)用低廉。云計(jì)算是在并行計(jì)算、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。云計(jì)算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地、按需、便捷地訪問共享資源池（例如：計(jì)算設(shè)施、存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用程序等）的計(jì)算模式。云計(jì)算可以按需提供彈性資源，它的表現(xiàn)形式是一系列服務(wù)的集合。

1.2 桌面云

桌面云是云計(jì)算的一種云，可以通過瘦客戶端或者其他任何與網(wǎng)絡(luò)相連的設(shè)備來訪問跨平臺(tái)的應(yīng)用程序，以及整個(gè)客戶桌面。和傳統(tǒng)pc相比，大的主機(jī)箱換成了一些小盒子 ，即是云終端，可將鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器、網(wǎng)線都插在云終端上。體積小、不占空間。

2 傳統(tǒng)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的使用現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要手段。對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件信息工程等實(shí)踐操作性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用尤為重要。隨著課程改革、專業(yè)建設(shè)等方面的不斷深入，越來越多的專業(yè)化人才培養(yǎng)方案的課程設(shè)置的實(shí)踐操作部分不斷增加，安排在計(jì)算機(jī)機(jī)房的課程日益增多，許多實(shí)驗(yàn)課程都需要特定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，但當(dāng)前傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室已無法充分滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，有些甚至阻礙了上機(jī)實(shí)驗(yàn)課的正常開展[1]。下面就目前高校傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的使用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

2.1 傳統(tǒng)機(jī)房設(shè)備購置成本及能源消耗成本高

從設(shè)備購置方面分析，硬件更新和軟件升級(jí)速度不斷加快，新建機(jī)房往往經(jīng)過3～5年時(shí)間就面臨設(shè)備淘汰及更新。從長遠(yuǎn)來看，這種反復(fù)采購，淘汰，再采購再淘汰的方式，造成極大的資源浪費(fèi)。從能源消耗方面分析，普通PC的功耗較大，一般都在200W以上，在實(shí)驗(yàn)班級(jí)多，實(shí)驗(yàn)課程安排緊的情況下，計(jì)算機(jī)長時(shí)間處于使用狀態(tài)，耗電量是巨大的，這種方式不符合目前低碳經(jīng)濟(jì)、低碳時(shí)代的要求。

2.2 分布廣、管理員較少、無法實(shí)現(xiàn)集中管理

在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，實(shí)驗(yàn)室的位置分散，可能分布在不同教學(xué)樓的不同樓層、不同校區(qū)。有時(shí)出現(xiàn)問題的時(shí)間相對(duì)集中，在管理人員較少，機(jī)房數(shù)量較多的的情況下，很難快速反應(yīng)、解決問題。如果想要管理到位，保證計(jì)算機(jī)軟硬件的完好率，就需要增加管理人員，定期進(jìn)行硬件設(shè)備的巡檢和軟件的升級(jí)，由于管理人員的工作態(tài)度和技術(shù)能力不同，無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)，管理方式分散，效率低下[2]。

2.3 安全性、穩(wěn)定性低

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)，大多是采用在每臺(tái)PC機(jī)上安裝硬盤保護(hù)卡或系統(tǒng)保護(hù)軟件，來保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性，實(shí)現(xiàn)機(jī)房半自動(dòng)維護(hù)，但還是存在不少問題，如：保護(hù)卡失效，學(xué)生使用帶有病毒的U盤，導(dǎo)致病毒的傳播，使操作系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)丟失，影響教學(xué)正常開展。

2.4 維護(hù)工作量大，管理效率低

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室數(shù)量多，實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需的應(yīng)用軟件種類繁多，為滿足教學(xué)需求，每學(xué)期都有不少教師要求安裝上課軟件，每安裝一次軟件，機(jī)房所有的計(jì)算機(jī)都需要整理一遍，有些計(jì)算機(jī)的硬件配置多樣化，無法滿足同傳的要求，最后，只能單裝系統(tǒng)。這種方式，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，大大增加了管理員的工作量。此外，由于教學(xué)所需應(yīng)用的差異性，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)安裝的軟件過多，有些相同的軟件需要在多間機(jī)房重復(fù)安裝，運(yùn)行速度緩慢。為滿足各種考試、競賽、測試的要求，硬盤被劃分出一個(gè)獨(dú)立的考試系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與考試系統(tǒng)之間需要多次轉(zhuǎn)換，如此繁重的勞動(dòng)，給管理員的工作帶來一定壓力。

2.5 計(jì)算機(jī)故障發(fā)生率高

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)中，軟硬件故障發(fā)生率高，軟件故障發(fā)生率明顯高于硬件故障。如：應(yīng)用程序沖突，不同軟件之間，有可能因?yàn)檫\(yùn)行環(huán)境、配置信息等互相沖突而導(dǎo)致出錯(cuò)，無法正常運(yùn)行。還有操作系統(tǒng)存在漏洞、注冊表錯(cuò)誤、設(shè)備驅(qū)動(dòng)沖突等。

3 桌面云在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢和應(yīng)用

3.1 集中管理提高工作效率、降低工作強(qiáng)度

采用桌面云技術(shù)后，所有的數(shù)據(jù)和計(jì)算、桌面及應(yīng)用和配置都在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心進(jìn)行，管理員不用考慮計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的云終端（除非硬件有故障），只需在后臺(tái)數(shù)據(jù)中心制作相關(guān)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件模板，下發(fā)給相應(yīng)的用戶，如果日后系統(tǒng)和應(yīng)用軟件需要更改和升級(jí)，只需要對(duì)相應(yīng)模板進(jìn)行修改，同步給用戶即可，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶虛擬機(jī)的統(tǒng)一配置、集中化管理，避免了用戶分散造成的管理維護(hù)困難。管理員不需要再對(duì)每臺(tái)PC機(jī)進(jìn)行維護(hù)，只需要對(duì)集中化服務(wù)器上的用戶和鏡像進(jìn)行管理和監(jiān)控。桌面虛擬化集中的應(yīng)用部署，將計(jì)算機(jī)的管理范圍集中縮小，減少了對(duì)單臺(tái)計(jì)算機(jī)的維護(hù)，大大提高了管理員的工作效率，降低了工作強(qiáng)度[3]。

3.2 采用虛擬化技術(shù)、保障數(shù)據(jù)安全性

數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器數(shù)據(jù)中心，安全可靠。采用桌面虛擬化技術(shù)，用戶桌面、應(yīng)用及數(shù)據(jù)均保存在數(shù)據(jù)中心，學(xué)生無法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行誤操作，不易感染病毒。云終端對(duì)數(shù)據(jù)不存儲(chǔ)、不運(yùn)算，病毒無從入侵，只要在服務(wù)器端做好病毒防護(hù)即可保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的安全。

3.3 降低設(shè)備成本、減少功耗

采用虛擬化桌面云系統(tǒng)后，管理員只需要對(duì)服務(wù)器端的軟硬件進(jìn)行升級(jí)、更新。原先的學(xué)生機(jī)成為瘦終端，服務(wù)器升級(jí)產(chǎn)生的費(fèi)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于更換所有PC機(jī)的費(fèi)用，降低了設(shè)備投入成本。瘦客戶機(jī)的功率僅為傳統(tǒng)PC機(jī)的十分之一，可以節(jié)約90%的的電費(fèi)，適應(yīng)社會(huì)節(jié)能減排、低碳環(huán)保的要求。

3.4 滿足教師的個(gè)性化需求

采用桌面云方案后，可以在后臺(tái)服務(wù)器上為教師部署一個(gè)專屬的桌面環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教師的專屬桌面在不同辦公場地（如：辦公室、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、多媒體教室等）無縫漫游、“桌面隨身走”。上課教師不需要再準(zhǔn)備U盤、移動(dòng)硬盤等移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備拷貝課件，不用擔(dān)心教學(xué)環(huán)境與辦公環(huán)境的不統(tǒng)一，極大地方便了教學(xué)工作。此外，桌面云系統(tǒng)還可以保障教師辦公的連續(xù)性，在使用過程中，虛擬機(jī)在服務(wù)器端保持常開狀態(tài)，教師不管去計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室還是辦公室，只要網(wǎng)絡(luò)可達(dá)，即可通過管理員分配的賬號(hào)和密碼登錄虛擬化平臺(tái)，訪問自己的虛擬機(jī)。所有虛擬機(jī)上的工作，都可以不中斷繼續(xù)進(jìn)行，保持工作連續(xù)性，提高辦公效率[4]。

4 規(guī)劃和部署計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室桌面云方案時(shí)，需要考慮的問題

（1）外設(shè)及教學(xué)、考試軟件的兼容性。一方面，教師機(jī)對(duì)多媒體設(shè)備的支持，如：投影儀、電子白板、電子教鞭、功放、音響等外設(shè)的支持，另外，學(xué)生機(jī)需要支持的外設(shè)，如：加密狗、耳機(jī)、校園一卡通等;另一方面，需要支持一些常用的教學(xué)管理軟件，如：極域電子教室、紅蜘蛛等軟件。（2）云桌面系統(tǒng)穩(wěn)定性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)要求，需要保證教學(xué)過程中桌面云系統(tǒng)的穩(wěn)定、不中斷，避免教學(xué)事故的出現(xiàn)。（3）支持操作系統(tǒng)多樣性。根據(jù)教學(xué)需要，桌面云系統(tǒng)需要支持多種操作系統(tǒng)，如： Win7、Win10、Linux系統(tǒng)等，保證滿足各種不同上機(jī)實(shí)驗(yàn)及考試的需要，并且在不同的教學(xué)環(huán)境之間可以自由切換，確保流暢性。（4）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的穩(wěn)定性。桌面云系統(tǒng)是完全依賴于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，安全、高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)是云終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的有力保證。沒有穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的支持，上機(jī)教學(xué)將無法正常開展，若網(wǎng)絡(luò)中斷，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室將處于癱瘓狀態(tài)。因此，在規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、交換設(shè)備的選擇等因素，另外，對(duì)計(jì)算機(jī)管理員也是一個(gè)挑戰(zhàn)，既要懂得計(jì)算機(jī)維護(hù)，也要懂得網(wǎng)絡(luò)維護(hù)以及服務(wù)器、交換機(jī)的維護(hù)和使用。（5）安全和病毒。桌面云系統(tǒng)的核心部分是服務(wù)器，若服務(wù)器出現(xiàn)問題，會(huì)導(dǎo)致云終端大面積或全部崩潰，從而中斷辦公及教學(xué)。另外，如果服務(wù)器感染病毒，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，便會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身，嚴(yán)重影響云終端的使用性能，造成不可挽回的后果。（6）支持大型軟件（如：制圖、編輯、大型計(jì)算、視頻圖像處理等軟件）的流暢運(yùn)行，以及對(duì)高清視頻的支持，尤其是網(wǎng)上的VOD資源、高清視頻的播放等，避免出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象。

5 結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，桌面虛擬化技術(shù)正在日趨完善，被越來越多的人認(rèn)可和接受。高校是培養(yǎng)當(dāng)代信息化、科技化人才的重要場所，而計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室及其管理模式已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，采用高效、便捷的管理模式。桌面云技術(shù)以其體積小、能耗低、方便管理、節(jié)約成本、使用壽命長等優(yōu)勢，受到眾多高等院校的青睞，正在逐步滲入和占領(lǐng)個(gè)人計(jì)算機(jī)市場。經(jīng)過實(shí)踐證明，桌面云系統(tǒng)可以滿足日常教學(xué)工作，真正做到了集中化管理，簡化了機(jī)房的維護(hù)工作，值得應(yīng)用和推廣。

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Application Analysis of Desktop Cloud in University Computer Laboratory

DAI Ping

（JiangSu Normal University KeWen College， Xuzhou Jiangsu? 221116）

Abstract：In this paper through the use of traditional university computer laboratory status， desktop cloud system in the use of the advantages and needs to be taken into account the problems， are described. Through comparison and analysis， it is concluded that desktop cloud virtual technology is the development trend of future experimental teaching， and it is necessary to understand， learn and master this technology.

Key words：desktop cloud; university computer room; virtualization