計算機實訓室建設管理中云桌面技術的應用研究

摘要：在計算機實訓室建設管理中應用云桌面技術，通過將計算資源集中在后臺服務器上，可以降低實訓室內設備的硬件要求，節約成本并提高資源利用率。同時，通過遠程服務桌面，學生可以隨時隨地訪問云端軟件服務，提高學習的便捷性和靈活性。還可實現計算資源的動態分配和管理，根據實際需求進行靈活調整，提高資源的利用效率。該文通過闡述了云桌面技術的概念和組成，提出了云桌面系統架構設計、計算資源規劃、運行測試等方面的應用方法。通過實踐驗證，云桌面技術在計算機實訓室建設管理中具有顯著的優勢，能夠提升管理效率和教學體驗。

關鍵詞：計算機實訓室；云桌面技術；VDI虛擬云桌面技術；RDS集中存儲與運算技術；VOI虛擬系統架構技術

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.09.050

中圖分類號：TP 308 文獻標志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）09-0-03

Research on the Application of Cloud Desktop Technology in the Construction and Management of Computer Training Rooms

ZHENG Haifeng

（Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology， Hangzhou 310000， China）

Abstract： Applying cloud desktop technology in the construction and management of computer training rooms can reduce the hardware requirements of indoor equipment， save costs， and improve resource utilization by concentrating computing resources on backend servers. Meanwhile， through remote service desktops， students can access cloud software services anytime and anywhere， improving the convenience and flexibility of learning. It can also achieve dynamic allocation and management of computing resources， flexibly adjust according to actual needs， and improve resource utilization efficiency. The article elaborates on the concept and composition of cloud desktop technology， and proposes application methods for cloud desktop system architecture design， computing resource planning， and operational testing. Through practical verification， cloud desktop technology has significant advantages in the construction and management of computer training rooms， which can improve management efficiency and teaching experience.

Keywords： computer training room; cloud desktop technology; VDI virtual cloud desktop technology; RDS centralized storage and computing technology; VOI virtual system architecture technology

0 引言

基于信息技術的快速發展，計算機實訓室在教學活動中扮演著重要的角色。但傳統的計算機實訓室建設管理方法存在諸多問題，如硬件資源浪費、軟件安裝與維護困難等。現階段，云桌面技術在計算機實訓室建設與管理中有著重要的作用。其借助公有云桌面和私有云桌面等工具，可達到遠程連接的目的，確保云端軟件服務能與網絡電腦、平板、智能手機等硬件設備進行高效的數據交換和功能互動。在此基礎上，通過整合后臺服務器資源、數據庫管理系統以及網絡存儲單元等硬件設備，可以有效構建虛擬主機平臺，并提供遠程服務桌面功能，實現計算資源的分布式處理，從而提高計算機實訓室建設的可用性和故障性。據此，本文在闡述云桌面技術的基礎上，對計算機實訓室建設管理中云桌面技術的應用進行深入探究，旨在為提高實訓室的管理效率和教學質量提供借鑒與參考。

1 云桌面技術

1.1 技術概念

云桌面技術（Cloud desktop technology）即桌面虛擬技術，是一種通過網絡訪問與虛擬化應用的桌面系統[1]。在實際應用中，云桌面技術可以通過虛擬化處理內存、顯卡等，結合網絡、虛擬服務軟件，將用戶的桌面環境、操作系統及應用程序等存儲在云服務器上。同時，用戶可以在終端設備上訪問云桌面系統，進行不受跨時間和空間限制的個人桌面操作。云桌面技術的應用，無需依賴特定硬件設備，且能夠通過加密與其他安全措施保護用戶數據的安全性，減少數據丟失和泄露的風險。另外，云桌面技術能將桌面環境集中存儲在云服務器上，可以更好地管理和分配計算資源、軟件更新和配置變更，提高管理效率和資源利用率。

1.2 技術組成

1.2.1 VDI虛擬云桌面技術

VDI（Virtual Desktop Infrastructure）是基于VMware vSphere的虛擬桌面基礎架構。

該架構可以應用View Manager服務器、vSphere平臺，將終端操作系統集中部署在數據中心的服務器上，并對用戶的桌面進行虛擬化（可批量虛擬化）[2]。用戶可以通過客戶端設備遠程連接協議，與虛擬桌面進行連接，實現用戶跨設備訪問個人桌面操作系統。同時，用戶可以在每個終端設備上，按照實際需求分配CPU、硬盤和內存資源。

1.2.2 RDS集中存儲與運算技術

RDS集中存儲與運算技術（Relational Database Service）是一種具有穩定性、可彈性伸縮、即開即用的在線數據庫服務技術。

RDS集中存儲與運算技術在應用實踐中，可根據用戶的實際應用需求，將后臺服務器當中的虛擬機載入至客戶端，以供客戶操作[3]。同時，通過鏡像處理技術，可實現后臺服務器與多個客戶端數據的同步。另外，該架構允許客戶端依據任務執行的實際情況，自主選擇適應需求的虛擬機加載。以實際應用環境視角而言，RDS集中存儲與運算技術常用于構建基于Windows或Linux操作系統的云桌面環境中。

1.2.3 IDV智能桌面虛擬化技術

IDV智能桌面虛擬化技術（Intelligent Desktop Virtualization）是一種服務器驅動的計算模式，采用了精簡的客戶端模型，可以迅速為用戶提供桌面虛擬環境，使用戶獲得完整的PC機使用體驗。

從結構上看，IDV屬于集中存儲、分布運算的架構，主要目標是降低數據中心的建設量，并利用智能客戶端的快速處理能力，進一步提升用戶的使用滿意度。同時，通過多媒體重定向的本地執行，可以進一步提升用戶體驗感受，并降低技術使用成本。另外，該架構可以智能提供層映像。在技術專家的操作下，桌面鏡像可被精細地分解為獨立的邏輯層，以便于逐個進行高效管理，有效壓縮映像的數量。該架構的另一特點是可運用外置通道（Out Of Band）的訪問，實現對設備系統獨立操作的管理途徑，且提升了技術應用的安全性[4]。

1.2.4 VOI虛擬系統架構技術

VOI虛擬系統架構技術（Virtual Operatingsystem Infrastructure）是以客戶端虛擬容器技術為底層基礎，建立一個虛擬容器池，再進行部署操作的技術架構。

VOI虛擬系統架構中無任何硬件虛擬化層，其本身即無盤工作站，集成了存儲、分布運算[5]。同時，該架構在服務器端存儲系統數據，在客戶機上有效運行桌面。在啟動客戶機時，用戶只需將操作系統與應用從服務器端一次性載入本地存儲，就可以在本地機器上流暢運行已上傳的桌面系統。另外，該架構允許離線操作，具備桌面系統的集中安全管理功能，且桌面性能與傳統PC體驗完全一致，兼容性問題不復存在。

2 計算機實訓室建設管理中云桌面技術的應用

2.1 云桌面系統架構設計

為提升管理效率與優化運營效果，云桌面系統架構需進行升級，以實現對硬件資源的集中統一管理，以及對虛擬和物理桌面的即時監控。具體措施包含設計高效的數據中心，提供桌面連接解決方案，并確保能夠接入多種類型的客戶端。

以高校計算機實訓室建設為例，可以采用云桌面服務，以提升硬件設施和軟件功能的整合與管理。該架構可由基礎設施層、服務與管理層以及用戶操作層構成（見圖1），確保高效穩定的運行環境。

云桌面系統的基礎設施層位于最底層，涉及終端服務器、網絡交換機、存儲設備、路由器等硬件，以及VDI、RDS或ICA網絡協議和虛擬化資源池等軟件工具。所有組件通過I/O接口相互連接，共同實現計算機虛擬化、數據處理任務和信息整合服務。

云桌面平臺的軟件服務體系結構包括服務管理層，主要涉及身份驗證模塊、配置管理模塊、資源管理模塊、權限管理模塊、數據處理模塊、軟件服務模塊、數據存儲模塊以及性能檢測模塊。各模塊各自獨立，分別負責不同的功能。云桌面管理系統中的身份驗證模塊，在用戶登錄時執行權限驗證，同時提供用戶交互界面、軟件應用控制以及數據共享的管理功能，以保障云桌面系統使用的安全性。

在師生用戶的交互過程中，前端用戶應用層扮演著關鍵中介的角色，整合了主機申請、人機互動以及模擬實驗等多個核心功能，以實現用戶操作的全面性與高效性。該系統依據用戶的權限規范，執行數據訪問、處理任務以及實驗仿真的請求，通過與服務管理的多級架構進行功能對接和任務執行，建立跨計算機科學領域的仿真試驗平臺，實現數據的有效獲取與存儲管理。

2.2 云桌面系統計算資源規劃

根據上述架構設計，本部署計劃包括1臺桌面云管理平臺服務器和240臺客戶端PC。具體配置要求如下：

（1）桌面云管理平臺服務器。①設備類型：采用標準化的工業級機架結構；②CPU：內置雙核心Intel E5-2620v4處理器；③內存：配置16 GB內存，且具備擴展潛力，預置3個內存擴展插槽；④存儲：配置包括240 GB企業級SSD及8TB SATA3.0企業級硬盤；⑤網絡接口：設計包括1個千兆管理接口和1個千兆數據接口；⑥支持連接1 000個不同操作系統鏡像的終端。

（2）客戶端PC。①架構：x86架構；②CPU：配置Intel第六代I5系列處理器或其以上版本；③主頻：處理器基礎頻率需達到或超過2.0 GHz；④內存：至少8 GB；⑤顯卡：采用Intel HD 530顯卡；⑥存儲：提供500 GB機械硬盤作為基礎存儲。

2.3 云桌面系統運行測試

在本策略中，筆者對每一個客戶機都實施了定制化的桌面環境，如Win7（基礎辦公用途）、Win7（圖形設計）以及Win7（軟件開發），以深入驗證部署策略的效能。會制定一套具有可靠性、功能完整性、用戶親和力、維護效率以及運行性能在內的5大評估標準來解析測試結果。

經過測試，在Windows桌面環境的部署過程中，已實現約60 s的快速配置時間。該平臺具備對各種終端的統一管理功能，確保了功能的全面性和使用的直觀性。還兼顧了客戶端的本地環境，以實現更簡便的管理和維護流程。即使面對服務器故障、網絡不穩定或網絡中斷的情況，終端仍能保持其正常操作，顯示了其高度的可靠性。

2.4 基于云桌面系統的計算機實訓室建設管理體系

在采納云桌面技術的環境下，應以實際需求為出發點，基于云桌面技術打造先進的計算機實踐教學管理框架。

在實踐訓練室的構建上，院校需分期、逐步對現有計算機實踐訓練室進行優化升級，以確保實現計算機實踐訓練室的高質量建設標準。在逐步改建過程中，技術專家應充分利用原有軟件和硬件設施的剩余潛力，不斷總結實踐經驗，并在實踐經驗充分成熟、條件適宜時，逐步推進計算機實訓云平臺的擴展，以實現全校范圍的覆蓋。

在實訓室的管理工作中，管理者需預先與各個實訓科目教師進行溝通，以熟知實訓過程中所需的操作平臺及軟件工具。可借助云平臺，批量獲取和優化各種操作系統及應用軟件，使得用戶在訪問云桌面系統時，能直接在指定功能區切換或下載必要的軟件，有效防止因誤操作造成的系統不穩定現象。同時，管理者需將計算機實訓室的管理重心從單機管理與運行環境控制，轉為對云服務器集群的管理，主要關注云服務器的防護，如防止黑客攻擊、病毒擴散，以及確保系統運行的穩定性。

3 結束語

云桌面技術作為一種革新性的應用模式，在建立個性化訓練平臺、優化資源分配及保障網絡安全等關鍵領域展現出明顯的優勢，因此被視為計算機實訓室的發展方向。在云桌面系統架構設計上，采用VDI虛擬云桌RGvblvZKtMq9dKhM+6z0UeViO5a1zwll8n53ucG/LIQ=面技術、RDS集中存儲與運算技術、IDV智能桌面虛擬化技術、VOI虛擬系統架構技術等組成，能夠實現計算資源的合理規劃和分配。同時，在云桌面系統的運行測試中，可通過測試和優化，確保系統的穩定性和性能。基于云桌面系統的計算機實訓室建設管理體系的應用，能夠實現實訓室資源的充分利用和教學活動的順利開展。

參考文獻

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