基于云桌面的高校計算機實驗室建設探討

吳岸雄

(肇慶學院 計算機科學與軟件學院，廣東 肇慶 526061)

0 引言

隨著大數據和虛擬化技術等信息技術的高速發展，學院各個專業班級以及實驗課程對計算機實驗室軟硬件環境要求隨之增高，學院計算機實驗室軟硬件和實驗室管理面臨著更加嚴峻的挑戰。目前，肇慶學院計算機實驗室采用的都是傳統計算機部署模式，由于學院實驗室分散在軟件大樓和實驗大樓，計算機實驗室主要以微型計算機為主，機器數量比較多，設備一般使用7、8年，加上微型計算機因為實驗室建設時間的先后，硬件配置不同，實驗課程所安裝軟件繁多，造成實驗室計算機系統維護和軟件安裝更新工作量大，加之實驗室管理人員少，導致實驗室管理效率低。將虛擬云桌面技術引入到學院計算機實驗室的建設，能協助實驗教學老師提高教學質量，同時能提高實驗室管理人員的管理效率和降低工作量等[1]。

1 學院管理實驗室面臨的問題

1.1 實驗室管理人員維護工作量大

實驗室管理人員同時管理幾個實驗室幾百臺計算機設備，設備管理、設備維護的工作量非常大，實驗室管理人員忙于處理設備故障，而且效率很低。

1.2 實驗室微型計算機軟硬件更新換代速度不斷加快

摩爾定律顯示，微處理器的性能每隔18個月提高一倍，而價格下降一半，微型計算機硬件升級速度不斷加快，計算機軟件升級速度愈加頻繁，計算機硬件的性能的提高遠遠不能滿足軟件的發展要求。學院每年的實驗室建設資金很有限，沒有大量資金來進行設備的更新換代。

1.3 實驗室微型計算機防范病毒傳播的挑戰

如何防范微型計算機病毒的入侵和傳播是目前學院實驗室面臨的一個日益嚴重而且迫切需要解決的關鍵問題，現在采取的措施還簡單停留在采用硬盤保護系統，通過硬盤保護系統的開機恢復功能來阻斷病毒的傳播，對大部分的病毒能夠起到作用，如果遇到比較狡猾和隱蔽性比較高的病毒，硬盤保護系統無能為力，這些病毒一旦通過網絡和自我復制進入局域網絡，會導致大規模的計算機設備不能使用，將影響正常實驗教學。

2 虛擬云桌面

云計算特別是教育云引起了各個行業，特別是教育行業的廣泛關注和應用。高校建設的虛擬云桌面實驗室是云計算應用的范例，云桌面運用虛擬化來統一客戶端的桌面軟硬件，來實現資源共享，讓用戶端脫離固定主機，通過瘦客戶端或者其他任何與網絡相連的設備來訪問定制的屬于自己的桌面實驗環境，克服了固定主機的劣勢，已經成為當前關鍵行業信息化、電子政務發展、高校實驗室建設，以低成本提供最佳解決方案的主流趨勢[2]。

3 學院微型計算機實驗室運用虛擬云桌面技術優點

3.1 客戶端桌面由云桌面服務器統一設置和發送，提高學院計算機實驗室管理人員管理效率

云桌面管理平臺通過虛擬云桌面服務器提前統一設置瘦客戶端各門課程所使用的操作系統和應用軟件環境及其參數，也可以對環境進行個性化設置。微型計算機實驗室管理人員上課前根據實驗的課程，選擇客戶機所需要進入的操作系統，上課的環境提前部署好，學生可以通過客戶端訪問桌面[3]。

3.2 降低學院因軟硬件更新換代及設備維護成本，同時能節能

運用虛擬技術搭建的云桌面實驗室，對服務器的配置要求很高，但是對瘦客戶端配置要求很低，設備只要不壞，就可以一直使用，設備利用率高，降低了新設備采購投入，只需增加服務器數量和硬件數量，就可以跟上實驗教學對硬件的需求，同時還能節省用電等開支，電費能顯著降低[4]。

3.3 確保學院計算機實驗室實驗教學的可靠性

云計算管理平臺使用共享存儲來承載虛擬機及其數據，數據都儲存在虛擬服務器里，根本不用擔心用戶終端的數據被病毒感染或者人為損壞，提高了數據的安全性，保證實驗室實驗教學的正常進行。

4 虛擬云桌面方案的實施

4.1 云桌面整體方案

肇慶學院計算機科學與軟件學院計算機實驗室較比分散，主要分布在實驗大樓和軟件大樓，實驗大樓有2個計算機實驗室共114臺計算機，軟件大樓有7個計算機共360臺計算機，為了滿足所有教學場景的功能需求，結合銳捷云課堂方案，建議采用每間計算機實驗室使用銳捷智能云終端包括教師用機一共550臺，通過云課堂管理主機對550臺云終端進行集中管理，方案包括銳捷云課堂管理主機RG RCM1000 Edu一臺，教師用機可用RG Rain410E，學生用機可用RG Rain310E，搭建的云機房總體架構，如圖1所示。

圖1 云桌面實施

4.2 云桌面實施步驟

每個教學機房從終端入手，分為3個部分，終端區、云課堂管理主機區和校園網鏈路，終端區和主機區通過校園網連接，實施步驟分為兩部分：鏡像部署和教師實驗教學使用，鏡像部署首先通過瀏覽器登錄管理主機的web管理頁面，選擇需要的鏡像下發到終端上即可，整個過程時間因終端多少而有差異。下發完成后，即可在智能云終端界面看到所下發的鏡像列表，如果需要更新教學環境，同樣在web管理頁面下發鏡像更新即可。教師實驗教學使用首先老師首先開啟教師終端，點選進入指定鏡像環境，自動彈出教學管理軟件Class Manger Rainbow，通過教學管理軟件指定學生進入教學環境。另外還可以通過CLass Manager Rainbow進行電子教學管理，如屏幕廣播視頻廣播等等操作，學生打開終端即可獲得虛擬桌面，直接使用虛擬機上課或訪問校園網系統。如果老師沒有選擇指定系統，學生可以在云終端上自主選擇系統進入，最后老師點擊“下課”按鈕即可結束課程，所有虛擬機會被依次刪除，云課堂主機回收計算資源，為下節課做好準備。按此步驟依次循環，老師和學生即可輕松獲得一節節生動的云主機教學課程。

5 結語

目前將虛擬云桌面應用于實驗室建設和管理還處于初步階段，教師、學生和實驗室管理人員都在適應這種新教學模式帶來的變化。本論文對肇慶學院的虛擬化實驗室進行了探討，今后還將繼續探索如何將云計算更好的應用于高校信息化建設及教學應用，不斷提升教學質量。