基于云计算的虚拟桌面环境规划与研究

俞雪永 陈丹 王云武

摘 要： 云计算是计算机网络发展的一个趋势。分析了高校实验室的规划现状，就计算机实验室在更新配置时资金投入过大、资源利用率不高的问题，研究了当前云计算的相关技术，提出了基于云计算的虚拟桌面实验室的解决方案。通过在数据中心高性能计算机刀片群集上建立虚拟化资源池的方式，利用Web进行资源预约，以及对平台的访问和资源的调用，实现服务器虚拟化管理和应用，提高资源利用率，节约建设成本，降低设备管理和维护的工作量，进而提高了计算机实验室的服务能力和支撑水平。

关键词： 云计算； 虚拟桌面； 虚拟化； 数据中心

中图分类号：TP3-05 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）09-29-04

Planning and research of virtual desktop environment based on cloud computing

Yu Xueyong， Chen Dan， Wang Yunwu

（School of Computer and Computing Science， Zhejiang University City College， Hangzhou， Zhejiang 310015， China）

Abstract： Cloud computing is a trend in the development of computer networks. This paper analyzes the present situation of the university laboratory. On the problem of the large investment of funds when update configuration and the low resource utilization rate in the computer lab， the related technology of cloud computing is studied， and the solution of virtual desktop laboratory based on cloud computing is put forward. By building a pool of virtualized resources on the HPC blade cluster， using the Web for the resource reservation， the platform accessing and the resource invoking， virtualized server management and application is implemented， which increases the rate of resource utilization， reduces construction costs， reduces the workload of equipment management and maintenance， and improves the service ability and level of support of the computer lab.

Key words： cloud computing； virtual desktop； virtualization； data center

0 引言

近年，计算机软件规模越来越大，软件对运行环境和网络安全的要求日益提高，云计算的出现已经改变了网络时代的脚步。在云计算环境下，虚拟化层向应用层提供平台的物理资源映射，使得平台中的应用与硬件设备之间的关系解耦，虚拟化技术为云计算平台提供了调节服务规模的能力，并使得管理操作更加灵活有效。Xen，vMware等虚拟化平台都在近年推出了其云计算版本，提供针对云计算环境下的虚拟化资源管理支持。而随着网络带宽和硬件能力的不断发展，基于云计算的虚拟化技术日趋成熟，用户使用虚拟PC主机或虚拟应用桌面取代传统电脑，能够以更低的成本获得更好的使用体验。随着虚拟化技术大规模应用和瘦客户机的大规模采购，将可以大幅度降低虚拟PC主机和虚拟应用桌面的建设成本，用户可以更经济的获得PC资源。如何充分应用新技术成果，构建更为高效的计算机实验室及实验教学系统，已成为当务之急。本文就目前在云计算环境下如何构建高校虚拟桌面计算机实验室环境进行规划与研究。

1 研究的现状与意义

1.1 计算机实验室规划现状

目前，我国各高校计算机实验室建设已初见成效，在一定程度上改善了计算机实验的软硬件环境，也提升了计算机实验教学的质量。通过分析我院计算机实验室的建设和管理不难发现，高校计算机实验室建设中普遍存在不足[1]。

首先，硬件设施建设和更新成本巨大，且更新换代较慢。计算机实验室在建设初期需要投入大量的资金购买硬件产品，很多情况下由于资金有限，计算机实验室的建设被搁置。同时，实验设备换代快，导致被淘汰的设备闲置，也是很大的浪费。

其次，软件维护与更新困难。计算机实验室要满足各计算机相关专业学生的实验需求，对实验环境要求的多样性使得实验室对设备的维护和管理提出了巨大的挑战。通常，计算机实验室的每台学生机上都预安装了几个操作系统以适应不同专业对不同系统的需求，但是由于同一学生机上安装多个专业的实验软件，这往往导致软件冲突，系统反应缓慢。与此同时，各专业开设的实验课需要不同的教学软件，这些软件版本更新很快，使用较短时间之后又需要更新到新版本才能适应教学要求。尽管目前可以通过网络同传、增量拷贝等技术手段进行批处理，但学校实验设备一般都是分批招標购置的，系统品牌型号不一，操作各异，也因此使得计算机实验室软件维护与更新非常困难，往往不能满足教学要求。

虚拟资源池[10]是通过不同的技术将相同类型的资源构成同构或近似同构的虚拟资源池；可以屏蔽掉物理资源的复杂性，实现从物理资源向逻辑资源的转化。把物理资源整合成与位置和实物无关的方式进行调用，可提高资源的利用率，并降低维护管理的复杂度。比如：在两台服务器上分别利用虚拟软件虚拟出30台虚拟机，动态分配虚拟的CPU、内存、硬盘、I/0设备及网络资源，并分别在这些虚拟机上安装不同的操作系统及配置相应的应用程序，从而建立出来30台服务器建成的虚拟资源池的云计算环境。

3.2 vSphere

VMWare虚拟化平台[11]系列产品提供了完善的虚拟化资源发布、运行、管理平台。基于ESX的虚拟机hypervisor以及vCenter的虚拟机管理功能，vSphere提供了针对大规模数据中心的统一管理。被管理实体包括虚拟机运行实例、镜像、物理机资源池、数据中心网络等等，几乎囊括了所有数据中心实体。图3是vSphere客户端界面截图，可见该平台对云计算数据中心提供了细粒度而全面的管理支持。

3.3 客户终端管理

在高校计算机实验室建设模型中所说的云客户端主要是使用浏览器和应用程序接口，因而使用云客户端就可以快速便捷地访问云中的资源。云客户端通常安装在实验室的终端计算机中，对计算机的硬件要求不高，这样可以不必投入很大资金到本地的终端上去，就可以使用云计算平台的大量信息资源，就可以使用远程终端性能上限的高强度计算工作和存储能力。管理的客户终端界面如图4所示：

3.4 虚拟桌面应用商店

当在云端数据中心发布好相应的虚拟桌面后，用户终端设备通过移动网络就可以直接获取数据中心的相关虚拟资源[11-12]，包括相关的客户端应用软件及所需要的其他应用程序，或者通过应该商店的方式，根据不同的需求从商店中获取不同的应用程序，如图5所示。

4 结束语

随着网络的发展，云计算技术不断成熟。建设基于云计算的虚拟桌面环境实验室，可轻松实现不同设备间的数据共享，为用户提供无限的存储空间和计算性能，并保证数据的安全、可靠。可有效整合相关的教学资源，提高高校实验资源的利用率，从而为高校实验室建设积累经验，也进一步拓展了云计算的相关应用领域。

参考文献：

[1] 袁芬.基于云计算的虚拟计算机实验室构建与研究[J].计算机时代，2014.3.

[2] 陶姿邑，畢善为.基于云计算的虚拟计算实验室[J].信息技术，2013.8.

[3] Singh MA， Shrivastava M.Overview of Security issues in Cloud-Computing. International Journal of Advanced Computer Re-search，2012.

[4] Singh G，Garg G，Jain P，et al.The Structure of Cloud Engineering. International Journal of Computer Applications，2011.

[5] 曾少宁.一种基于云计算的虚拟桌面的研究与设计[J].现代计算机，2010.3.

[6] 董天亮.云计算中虚拟化技术在移动互联网桌面系统中的应用研究[D].兰州交通大学，2013.

[7] 孟庆伟，刘婷.基于云计算的计算机实验室建设模型研究[J].智能计算机与应用，2011.6.

[8] 徐照岗.基于云计算的虚拟计算平台的研究与构建[J].电脑知识与技术，2013.4.

[9] 肖斐.虚拟化云计算中资源管理的研究与实现[D].西安电子科技大学，2010.

[10] 崔倩楠.基于云计算环境的虚拟化资源平台研究与评价[D].北京邮电大学，2011.

[11] 刘鹏程.云计算中虚拟机动态迁移的研究[D].复旦大学，2009.

[12] 谢峰.数字化校园—桌面虚拟化系统的设计与实现[D].华南理工大学，2012.