Citrix桌面虚拟化构造实验教学环境的研究

刘刚

摘要： 该文在分析计算机实践教学特点的基础上，探讨如何利用桌面虚拟化构造计算机实验教学环境，然后设计Citrix Xen 系统搭建实验教学环境的案例，这种方式提高了计算机实践教学环境管理灵活性。

关键词： Citrix；桌面虚拟化；实验教学

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）32-0222-01

随着网络信息技术的飞速发展，计算机已经广泛应用于社会的各个方面。掌握并熟练地使用计算机，已成为高校学生必须具备的一种素质能力。加强实践课程教学，锻炼学生的实际操作能力是提升其计算机应用能力的有效途径。然而，当前计算机实验室的传统教学和管理方式还存在一些不足，通过采用桌面虚拟化新技术手段来改造实验教学环境，可提高教学管理效率，从而有效地培养学生计算机的应用技能。

1 计算机实践教学特点

对于应用型本科院校的计算机教学而言，学生需要在实验室进行许多计算机相关的操作实验，因此创建一个灵活可靠的实验教学环境，对于提升学生计算机应用能力来说是非常关键的。

由于不同课程需要对应的操作系统与应用软件，学生机就需要安装不同的操作系统和软件，这产生了一些管理问题：

1） 随着新系统和软件的不断更新，例如最新的操作系统Windows10 、Windows Server 2012等，导致管理员的系统更新和维护工作量不断增加。

2） 有些课程的实验需要保存数据结果，当前机房使用的硬盘保护还原卡，不能有效解决这种情况。

2 虚拟化实验教学方式

桌面虚拟化是指将传统的计算机桌面进行虚拟化，即在数据中心的服务器上通过虚拟化生成大量的虚拟机，用户可以通过远程网络协议访问属于自己的桌面系统，以达到桌面使用的安全性和灵活性。

思杰公司的Citrix Xen 平台是目前较成熟的桌面虚拟化技术。它除了可创建和存储虚拟桌面外，还提供了虚拟桌面管理所需的各种功能。它采用 ICA 网络协议，可显著减少对带宽的要求，提高用户体验，加快了虚拟桌面响应速度。桌面虚拟化让管理员在服务器平台统一管理配置机房客户端所需要的环境，创建不同的操作系统和软件环境。通过对虚拟机进行快照备份，提高了用户数据的可靠性。

Citrix Xen可提供两种类型的虚拟桌面。一种是静态虚拟桌面（提供给学生一个专用的虚拟桌面，可保存数据），另一种是动态虚拟桌面（学生每次登录时临时分配一个虚拟桌面，注销系统后数据无法保存）。

根据课程对教学环境的不同要求，例如一个计算机开发课程需要Windows系统、SQL Server数据库系统，而另一個课程需要 Linux操作系统 、MySQL数据库系统。我们就可以安装、配置不同环境的虚拟机模板，启动不同的虚拟机文件即可让不同专业学生登录使用。这样就提高了教学环境配置的灵活性，降低了管理人员的维护难度。

有时学生需要在课后对课程实验做练习，自己配置实验环境需花费很多时间。利用虚拟桌面，学生就可将实验室已部署好的虚拟机文件复制到U 盘上，然后在自己的计算机上安装此虚拟机文件，启动虚拟机可直接使用，非常便捷。

3 基于Citrix的实验教学环境

我们采用Citrix Xen 虚拟化平台构造了虚拟实验教学环境，下图是其整体架构：

系统中主要的组件有：

1） DC（Domain Controller），域控制器，利用活动目录进行账户管理，进行客户端认证。

2） DDC （Desktop Dillivery Controller），桌面交付控制器，负责新虚拟桌面的注册和虚拟桌面的交付，即打开控制端和虚拟桌面的连接。

3） PVS （Provisioning Server），置备服务器，将存储在服务器上的客户端操面系统制作的独立的虚拟磁盘镜像文件通过网络按需交付给通过认证的客户端。

4） XenServer是存放虚拟桌面的服务器和存储。

系统的大致流程是：用户进入机房，打开虚拟桌面的登录页面，首先通过DC进行身份认证。系统可以设定各种账号类型，如学生，教师等账号。学生账号用户名和密码可统一设置为学号。身份验证成功后，由DDC分配一个虚拟桌面镜像给用户使用。

整个系统通过XenCenter控制平台进行统一管理，通过管理控制台可以管理所有的物理服务器及虚拟机，划分存储空间，从模板创建新的虚拟机。虚拟化平台还可以支持快照和恢复功能，能应对虚拟桌面突然死机和数据丢失等情况，提高了系统可靠性。

4 结束语

桌面虚拟化为计算机实践教学提供了一个灵活的虚拟仿真环境。在此环境下，实验室管理员能统一方便地维护实验环境，而教师可灵活设计课程的实验环境，相应的学生也能在不同的环境中做课程实验，满足了计算机类课程实践教学的各种需求。采用桌面虚拟化方案能统一管理后台数据中心资源并进行调度管理，将资源的利用率最大化，数据存放在可靠性很高的大容量存储系统上，传输使用加密协议来保证数据安全，从而实现了机房的高效使用和管理。

参考文献：

[1] 唐学军. 虚拟化技术在计算机实验教学中的应用[J].高等教育，2013（9）：163-164.

[2] 董焱. 基于虚拟化技术的实验教学中心环境构建[J].实验技术与管理，2011，28（3）：299-302.

[3] 张淑芬. 虚拟化技术在计算机实践教学中的应用研究[J].计算机教育，2009，3（13）：330-332.endprint