云桌面技術在高校實驗室建設中的應用研究

金陵科技學院 王 貴

云桌面技術作為一種以云計算技術為依據提出的全新虛擬化技術手段，不僅能全面管理高校實驗室儲備資源，而且可以方便后期維護和部署。因此，本文在了解云桌面技術原理的基礎上，根據當前高校實驗室建設要求，分析如何從系統構成和功能模塊科學利用云桌面技術。

1 云桌面技術分析

通過利用云桌面技術在服務器虛擬端模擬構建大量獨立存在的桌面，促使用戶在連接網絡后，正常訪問屬于自己的個性化桌面，而終端設備只是用來展現個人桌面，所有與數據有關的操作都必須要在后臺進行。這一技術形式與傳統意義上的PC有相同的操作體驗。觀察分析云桌面技術原理可知，一方面用戶可以利用云終端鏈接系統的管理系統，而系統會對其進行身份認證，只要成功就能進入到相應的虛擬桌面中；另一方面用戶操作數據的所有行為都要在后臺進行，且數據中心會根據屏幕變化量對外發布指令，而后將具體圖像傳遞到云終端的桌面上。

2 如何在高校實驗室建設中應用云桌面技術

2.1 構建系統平臺

第一，方案架構。本文基于高校實驗室分析建設的云桌面教學系統，其主要分為三部分：首先是云終端，其次為傳輸管道，最后是云數據中心。因為本次系統設計對服務器和桌面實施了虛擬化處理，所以系統在運行中具有極高性能和安全性。

第二，硬件。這一方案主要分為四層：首先是終端層，其次為負載均衡接入控制層，再下一層是桌面會話管理層，最后是云資源管理與調度層。四者結合到一起為高校實驗室構建了一條較為完善的云桌面機房教學平臺。

第三，軟件。如圖1所示，其為系統設計的軟件組成部分，其中虛擬化的基礎平臺屬于服務器運行和數據儲備管理的重要內容。通過在網絡中構建具有同一性的虛擬化層，有助于在整合資源的基礎上實施共享，并按照用戶需求進行科學分配。這樣不僅能提升硬件資源的應用效率，而且可以方便管理系統中的物理資源。結合實踐案例分析可知，虛擬化的基礎平臺主要用來儲存、計算以及網絡調度等工作，在整體平臺運行期間能充分保障內部的科學性和安全性。除此之外，軟件架構中還包含云管理軟件和云桌面管理軟件這兩方面內容。

圖1 軟件架構圖

網絡。這一內容主要分為三層：首先是云終端，其次為客戶數據通信網絡，最后是桌面云網絡。而結合實踐案例分析可知，從云桌面的通訊網絡角度入手，又可以將其劃分為業務、管理以及儲存著三類網絡，雖然彼此之間存在限制，但依舊可以在平臺運行期間保障其安全性和穩定性。以儲存網絡為例，要想保障鏈條冗余的可行性，必須要從多條渠道來實現，并且通過服務器來連接儲存網絡與設施，促使兩者進行正常的信息傳遞。同時，在虛擬化平臺中，讓儲存設施轉變為儲存資源，可以讓虛擬機正常運行。

資源。以往的桌面服務資源分配形式大都是兩種，一種是指單機多用戶，另一種是指多機多用戶。前者屬于所有用戶公用一臺性能強的服務器，而后者要想滿足多位參與實驗的學生需求，必須要安排多個服務器作為基礎。對比兩種方案分析可知，假設學生所需資源雷同，那么選用后者很容易造成資源浪費，但若是學生同時選用第一種方法就必須要考慮性能和配置等要求。為了解決兩種方案的優缺點，本文概述案例針對資源配置提出的設計方案，需要利用云計算和虛擬技術作為依據，高校師生可以在訪問客戶端和運用云端資源的基礎上解決上述難題。

第六，鏈接克隆。利用鏈接克隆技術，有助于本系統在減少資源占據空間的基礎上，構建全新的虛擬化磁盤，相應的操作系統可以共同應用這一母景象，并由此構建多個差分磁盤。同時，這一技術的數據傳遞速度也非常快，一臺鏈接克隆虛擬機的時間可以達到12s。除此之外，這一技術也能用于提升資源的復用率，能按照動態的方式將所需內容科學分配給所有用戶。在這一過程中，所有終端都具備固定的虛擬賬戶，只要開機就能登陸應用。將其運用到高校實驗室建設中，有助于學生在不輸入賬戶和密碼的基礎上直接進入，操作起來非常簡便和有效，同時也可以有效控制外界病毒的威脅，促使后續維護工作更為快捷。

2.2 功能模塊分析

第一，終端層。這一層次主要用來為高校師生提供用戶桌面、鼠標、鍵盤的具體內容，同時用戶終端可以經過桌面接入網進入到對應的桌面上，促使師生在同桌面進行信息傳輸。而利用管控USB等外界設施的應用，可以為虛擬機重新提供定向。這一層的客戶端設計結構設計是虛擬桌面服務器帶來了云桌面，而數據運算等工作都是在服務器上進行的，因此高校師生可以在實驗操作過程中，經過客戶端進入服務器上的專屬桌面。在這一系統中，用戶既能在完成身份認證以后，快速進入后臺的云數據中心，又可以對桌面環境和服務器實施全面管控。

第二，控制層。通過在用戶層和虛擬桌面之間構建負載均衡及接入網關平臺，這樣有助于為實驗室建設管理提供兩項功能，一方面可以為虛擬化桌面帶來接入網關和SSL加密的HDP協議，并由此入手讓用戶與虛擬機的連接更加穩固和安全；另一方面可以讓網頁界面的節點展現出負載均衡的功能，此時結合硬件的負載均衡器可以正確利用服務器的處理技能，讓大量網頁界面達到負載均衡的效果，最終在提升服務有效性的同時，實現分擔流量的目標。

第三，管理層。在設計本層時，要利用桌面管理和投送軟件來達到目標。結合實踐案例分析可知，兩者都是利用提供開放和標準的協議接口，與多個設施彼此互通。以網絡入口服務器為例，其作為兩者最為關鍵的功能之一，高校師生可以在Web登陸界面中提出登陸的請求，而輸入好的用戶信息會傳遞到桌面控制器中，網絡服務器會將桌面控制器帶來的虛擬列表提供給師生，確保他們擁有直接進入的渠道。同時，可以利用虛擬專用網絡的網關讓這一服務器達到負載均衡的目標。另外，要在服務器上安裝多個桌面控制器的IP地址，促使服務器同樣也能對控制器實施均衡處理。此時，用戶輸入的所有信息都是經過加密處理的。

第四，調度層。云資源管理與調度層要以云管理和虛擬化基礎作為基礎節點，并利用虛擬化的管理軟件科學劃分計算資源，這樣不僅能為高校師生提供所需虛擬機，而且可以按照不同權限優化管理功能。而在云操作平臺的軟件邏輯組成中，CNA屬于計算節點的代理，VRM屬于虛擬資源管理。在這一過程中，軟件具備基礎虛擬化功能，具有服務器、計算以及儲藏等特征，也會為云管理軟件提供所需接口。一般來講，所有云操作系統軟件都包含一對主備管理節點VRM，且兩者對應著一個物理站點。而物理站點可以將多個服務器分成HA資源池，且其對應著同類的調度對策，此時要利用熱遷移有關的調度策略，必須要讓資源池主機CPU同制。

第五，桌面管理。基于高校實驗室建設的云桌面機房應用系統的總體流程圖中，所有用戶都屬于域用戶，將它們歸類到某一個用戶組當中，可以利用AD對云桌面實施管控，并設計相應的權限。同時，所有虛擬機都要歸類到某一個桌面組當中，且構建相應的桌面組實施后續分配。一般來講，如果桌面的分類為“專有”時，要用來發放完整復制的桌面，所選分配方式屬于靜態用戶的情況下，一臺虛擬機可以讓多名師生共同操作。但若是為單用戶的情況下，那么一臺虛擬機只能讓一名學生操作，換句話說這臺虛擬機是這位學生的專屬機。

結語：綜上所述，云桌面技術的出現為我國高校實驗教學發展提供了更多機遇。尤其是在現如今的社會環境中，為了獲取更多全面發展的優質人才，如何在控制成本消耗的基礎上，增加高校實驗教學比例是現如今教育革新關注的焦點。通過合理利用云桌面技術構建全新的實驗室管理平臺，不僅能提高教育投資回報概率，而且可以提升后續維護和部署的效率。需要注意的是，云桌面技術不僅能運用到實驗室建設工作中，還可以引用到高校其他區域，如電子閱讀室、移動辦公等，這些都能在一定意義上促進高校的科技化和信息化發展步伐。