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【摘要】

隨著信息技術(shù)的不斷更新，教育對信息化的要求也在不斷加大，傳統(tǒng)PC由于存在諸多固有缺陷，已經(jīng)越來越難以滿足高校實驗室的實際使用需求。本文在分析了傳統(tǒng)PC在機房中存在的問題后，提出通過桌面虛擬化來解決傳統(tǒng)PC模式帶來的問題。介紹了桌面虛擬化的架構(gòu)以及針對高校實驗室的實際情況制定了實施方案，并在使用后給出了傳統(tǒng)PC和虛擬云桌面所組建實驗室在各方面的對比。

【關(guān)鍵詞】

桌面；虛擬化；集中；共享；安全

0引言

傳統(tǒng)教育的載體為實體校園，教育方式通常采用紙質(zhì)教材、以面授教育的方式為主，教育目標經(jīng)常表現(xiàn)為獲取學(xué)歷，同時體現(xiàn)了精英教育與階段性學(xué)習(xí)的特點。隨著信息技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，教育信息化成為高校教育發(fā)展的必然選擇，而它的實質(zhì)便是數(shù)字資源的有機整合以及教育資源的靈活共享[1]。在高校機房中，最主要的教育資源便是計算機，由于傳統(tǒng)PC本身的技術(shù)限制，相互之間硬件資源不能共享，使得硬件資源利用率較低。而桌面虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，使得高校可以采取更為有效的手段對實驗室中所有的硬件資源進行統(tǒng)一地調(diào)度和管理，同時，云計算的加入可以幫助高校采取更為靈活的教育方式傳授知識，實現(xiàn)教育模式的創(chuàng)新。

1傳統(tǒng)PC在機房管理中存在的問題

1.1分散式部署，管理維護難

在由傳統(tǒng)PC機搭建的實驗室中，實驗員需要對機房中的電腦批量進行諸如軟件增刪、操作系統(tǒng)升級、軟件配置更改等操作時，通常是需要在電腦中預(yù)裝還原卡，然后使用它的網(wǎng)絡(luò)同傳功能來完成數(shù)據(jù)的傳輸。網(wǎng)絡(luò)同傳功能的實現(xiàn)需要有兩個特定的條件，一個是待同傳的這批計算機的硬件配置要一致；第二個是待同傳的這批計算機必須處于同一個局域網(wǎng)中[2]。然而不同實驗室的建設(shè)、更新時間往往不一致，不同實驗室間設(shè)備型號不盡相同，同時不同的實驗室一般分處獨立的局域網(wǎng)中；以上兩方面的原因?qū)е聦嶒瀱T在管理的時候只能一間一間地進行，重復(fù)性的簡單勞動占據(jù)了管理人員的大部分精力，系統(tǒng)或軟件需要緊急變更的話往往不能按時完成。

1.2軟件環(huán)境搭建流程復(fù)雜

為了搭建實驗室的軟件環(huán)境，實驗員在學(xué)期初的時候會一個個詢問任課老師對上機環(huán)境的要求，然后在母機上安裝好特定的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，再通過網(wǎng)絡(luò)同傳功能將母機數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿蟹謾C上，整個過程大概需要2個小時左右，如果同傳的過程中個別電腦失敗還得多次同傳，極為費時費力[3]。同時，在教學(xué)的過程中如果軟件配置需要更改，機房中的電腦還得再次同傳，軟件環(huán)境的維護過于復(fù)雜。

1.3資源利用率低，數(shù)據(jù)安全性差

在高校中不同專業(yè)不同方向?qū)嶒灥能浻布h(huán)境需求不同，尤其是在專業(yè)軟件方面差異較大，因此不同的實驗室間安裝的軟件也有一定的針對性，這就導(dǎo)致實驗室資源難以共享，會出現(xiàn)有的實驗室資源緊張而有的實驗室長時間空閑的情況，資源利用率較低。同時，老師日常所用桌面與教學(xué)桌面之間相互隔離，教學(xué)資料的互傳需要通過U盤等介質(zhì)，容易出現(xiàn)中毒、被攻擊等情況，數(shù)據(jù)安全性差[4]。

1.4使用成本高，靈活性低

傳統(tǒng)PC機除需要投入大筆經(jīng)費在購買PC機上外，每年還需要花費相當(dāng)部分的經(jīng)費用于支付機器的日常維護費以及電費；此外，隨著教學(xué)軟件的更替，大概4年左右PC機的硬件就已經(jīng)無法流暢地運行當(dāng)下的教學(xué)軟件了，從而使得實驗室設(shè)備生命周期過短，使用成本高[5]。同時，出于PC機固有固有缺陷，只能放置于固定的地方，假如學(xué)生在課堂上沒能把實驗做完，就得在別的地方重新搭建實驗環(huán)境，在教師教學(xué)、學(xué)生實驗方面都缺少相關(guān)的靈活性。

2虛擬云桌面及其優(yōu)勢

實驗管理人員通過提高自身技能、加強日常設(shè)備維護、提醒師生勤加愛護等措施雖然能夠使得設(shè)備的完好率得到提升，但是傳統(tǒng)PC固有的諸如軟件同傳復(fù)雜、資源利用率低、數(shù)據(jù)安全性差、靈活性低等固有缺陷始終存在。為提升終端管控力度，有效解決傳統(tǒng)PC存在的問題，本文探討將桌面虛擬化技術(shù)引入到實驗室管理中，從而提高實驗員的工作效率以及硬件的資源利用率。桌面虛擬化技術(shù)是通過將桌面、服務(wù)器、存儲等硬件資源虛擬化集中管理，統(tǒng)一調(diào)度所有硬件資源，并合理分配到PC桌面的應(yīng)用系統(tǒng)。傳統(tǒng)PC桌面所存在的運維成本高、利用率低、安全性差等弊端主要是由“終端分散化”所引起的，為了解決傳統(tǒng)PC桌面存在的固有缺陷，“云端集中化”的模式應(yīng)運而生[6]。通過桌面虛擬化技術(shù)將計算機桌面集中部署在服務(wù)器上，從而實現(xiàn)硬件資源、軟件資源的集中管理和共享，在網(wǎng)絡(luò)支持的前提下，不同設(shè)備可以隨時隨地訪問云桌面，提升桌面的使用效能。（1）云終端接入層云桌面接入層，為用戶提供IO接口，具有一定的計算、存儲能力，并具備與服務(wù)器之間網(wǎng)絡(luò)通信的能力，主要負責(zé)各類設(shè)備與服務(wù)器之間接入管理與數(shù)據(jù)的通信。（2）接入網(wǎng)絡(luò)層接入網(wǎng)絡(luò)層，其目的是保障用戶終端安全的接入到系統(tǒng)，并且為桌面虛擬化的資源提供數(shù)據(jù)流量的負載均衡。（3）桌面管理層桌面管理層，使用特定的身份認證協(xié)議，對整個虛擬桌面系統(tǒng)以及虛擬桌面的授權(quán)進行統(tǒng)一的調(diào)度管理[7]。（4）資源池層資源池層主要負責(zé)將服務(wù)器中虛擬化的計算資源池、存儲資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池進行集中式的管理，按照實際的需要對所有資源進行分配，并能按照資源的實際消耗靈活調(diào)度，具體支持如下功能：資源的深度整合，將基礎(chǔ)硬件、網(wǎng)絡(luò)資源虛擬成一個整體進行協(xié)同管理；資源的靈活調(diào)度，根據(jù)各虛擬桌面對資源的實際需求，對資源池中各類資源進行靈活調(diào)度，從而達到系統(tǒng)資源、負載相對均衡的目的；系統(tǒng)的職能管理，負責(zé)對系統(tǒng)的用戶、授權(quán)、權(quán)限、狀態(tài)等的管理，保障系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。

3虛擬化實施方案

為了對傳統(tǒng)PC與云桌面作一個綜合比較，本次實施方案采取云桌面和傳統(tǒng)PC部署在同一間實驗室的方案。在實驗室中云終端和傳統(tǒng)PC機各20臺，接入到接入層千兆電換機；云桌面的服務(wù)器、存儲接入實驗中心的數(shù)據(jù)中心機房匯聚層交換機，匯聚層交換機為全千兆交換機，對外光纖輸出，對內(nèi)有千兆電口和千兆光口可供服務(wù)器、存儲接入。為了提升虛擬云桌面的安全性及穩(wěn)定性，云桌面在部署的時候采用三網(wǎng)分離的方式，即業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)、存儲網(wǎng)絡(luò)相互分離：（1）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)（云桌面資源池）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)主要提供虛擬機，通過防火墻或者接入網(wǎng)關(guān)AG連接到公司網(wǎng)絡(luò)為用戶提供VM訪問服務(wù)，全部虛擬機（VM）通過DHCP服務(wù)器獲取IP地址。（2）管理網(wǎng)絡(luò)（云桌面管理平臺）管理網(wǎng)絡(luò)為系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)器對物理機和虛擬機進行管理提供通道，同時為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)管和維護人員提供管理接入功能。IP地址使用靜態(tài)方式，保證了管理通道的穩(wěn)定性。（3）存儲網(wǎng)絡(luò)（存儲資源池）存儲網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備相連，為云桌面提供共享存儲，為了保證性能采用獨立的一對交換機進行處理，網(wǎng)絡(luò)相對對立，相關(guān)IP地址不對外。

4虛擬云桌面與傳統(tǒng)PC在實驗室管理中的分析對比

在計算機機房環(huán)境中，虛擬云桌面相對于傳統(tǒng)PC在各個方面進行了相應(yīng)的對比。通過上表可以看出，云桌面在組建計算機實驗室時在硬件維護、軟件部署、資源共享、安全性、終端及系統(tǒng)監(jiān)管方面均具有優(yōu)勢。

結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展、技術(shù)的進步以及教育理念的變革，傳統(tǒng)PC模式在組建計算機實驗室時已經(jīng)越來越難以滿足學(xué)校在教學(xué)及管理方面的要求；而虛擬桌面技術(shù)則能夠充分解決傳統(tǒng)PC所面臨管理維護以及后期使用、維護成本高居不下的問題，同時，資源的集中式管理也有利于給計算機實驗教學(xué)提供一個更適合、更靈活的軟硬件環(huán)境，對于構(gòu)建起信息化面向未來的發(fā)展，創(chuàng)新教育應(yīng)用模式有一定的促進作用。

作者：凌杰 單位：福建師范大學(xué)軟件學(xué)院

參考文獻：

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