虚拟云桌面在高校多媒体教学中的应用

潘文杰

摘 要：文章主要通过从虚拟云桌面在高校多媒体教学中发挥效用的层面进行分析探究，旨在帮助高校运维管理人员提高工作效能，降低教学设备故障率，实现多媒体教学全过程的安全稳定。

关键词：云桌面；虚拟化；多媒体教学

1 传统多媒体教学使用中存在的问题

一般来说，高校的校园范围普遍较大，各教学楼宇分布分散、间隔较远，这给运维人员维修维护工作带来了诸多不便。加之，传统PC机故障发生频率高、运维人员人手不足、维修不及时等问题的凸显，更加重了运维人员的工作负荷，也给日常教学工作带来许多麻烦。

1.1 软硬件故障维修率高

在以往的教学场景中，多媒体教室通常使用传统PC机作为主要的教学信息化设备，由于传统PC机故障发生频率较高，给运维人员技术维护工作带来巨大困扰。常见的故障简要分为软件故障和硬件故障两大类。软件故障主要表现为系统文件丢失、病毒入侵造成的系统崩溃等；硬件故障则主要表现为硬盘、内存、显卡、主板等硬件损坏。

1.2 软件安装升级频繁

在多媒体教学过程中，教师常常需要使用到各种类型的教学辅助软件。为每一间教室PC机分别安装教学辅助软件不仅费时费力，而且大多数软件需要进行定期的升级更新，操作系统也需要不断进行补丁修复。况且每台PC机软件升级和系统修复的时间往往还不尽相同，这就在无形中加重了运维人员的工作负担和维护时间成本。

1.3 病毒入侵传播严重

多媒体教室承载着不同学科、不同种类的教学任务，使用频率相对较高，使用人员也相对不固定。大多数教学人员需要通过U盘、移动硬盘等存储介质将课件拷贝到PC机中，随之大量病毒通过移动存储介质被携带进入，导致系统遭到病毒威胁出现变慢或者死机的情况。同时，由于病毒传播扩散能力强的特点，会使病毒在各多媒体教室间进行“交叉感染”，从而导致设备问题的集体爆发。

1.4 终端寿命短、能源消耗大

在多媒体教学过程中，由于PC机的使用频率、故障发生频率、维修维护频率一直居高不下，从而导致PC机的寿命期限也大大缩短，一般在使用到3～4年就需要对PC机进行更新换代。与此同时，传统PC机的能耗相对较高，单台PC机的能耗一般在300～400 W，合计所有多媒体教室使用的PC机，每天的能源消耗都是一笔不小的开支，这些支出都加重了整个学校的运行负担[1]。

2 虚拟云桌面在多媒体教学中的应用

虚拟云桌面就是对计算机桌面进行虚拟化，它是通过在数据中心服务器上创建虚拟桌面为载体，然后运用一系列网络传输协议将远端的操作系统和应用发送给多媒体教室终端设备的过程。南京城市职业学院多媒体教学场景所采用的虚拟桌面是通过VMware vSphere构建虚拟化平台+瘦客户机的方式实现的。通过虚拟化技术的运用，使整个部署过程变得十分简便，也让远程统一管控变为现实。

2.1 虚拟云桌面核心架构分析

VMware vSphere平台提供了虚拟化底层架构、集中管理和监控等一整套解决方案，其中ESXi和vCenter Server两大核心组件发挥了重要作用。通过在数据中心物理服务器上安装ESXi为载体进行虚拟机的创建和运行，从而完整地构建出桌面环境。利用vCenter Server管理服务对ESXi主机上的虚拟机进行统一管理，实时查看到主机、虚拟机、存储以及其他组件的详细信息和现有状态。vSphere还提供了运用Web Client来实现对vCenter Server的远程管理。

VMware虛拟机的创建和部署操作十分简单，并且创建方式多样。一般分为创建单个虚拟机、用模板创建虚拟机、克隆虚拟机。在部署虚拟机的初期阶段，我们主要选择通过单虚拟机的方式进行创建，创建的过程中可根据实际需求选择不同的操作系统和硬件配置。如果基于已创建和配置好的单台虚拟机，我们也可以将此虚拟机克隆为模板，利用模板虚拟机创建出许多与之配置相同的虚拟机，为批量创建部署提供快捷通道。VMware还提供运用开放虚拟化格式（Open Virtualization Format，OVF）和开放虚拟化设备（Open Virtualization Appliance，OVA）模板的方式进行创建和部署。

在这里值得一提的是虚拟机的迁移，虚拟机的迁移是我们在运用虚拟云桌面技术实践过程中非常重要的环节之一。尤其是在主机进行定期维护升级或者主机突然宕机的情况下，我们需要对主机上的虚拟机进行迁移。然而，为了保障虚拟机不间断正常使用，VMware vMotion作为一种全新的迁移机制，能够让虚拟机在不停机的情况下实现主机之间实时迁移，这种迁移模式给我们日常主机维护或在宕机状态下的调配处理带来了极大的好处。

2.2 虚拟云桌面应用效益

运用虚拟化技术部署云桌面在南京城市职业学院多媒体教学中得到了广泛的应用，并且产生的效益十分显著。通过批量部署虚拟化云桌面已经大幅度降低了该校的运维成本、设备采购成本以及耗能支出成本；有效提升了运维管理人员的工作效率以及物理服务器的资源利用率，加快了应用和资源部署的调配速度，增强了业务连续性和灾难恢复能力；与此同时，运维管理人员通过实施对虚拟桌面的集中管理、统一控制、资源调配、权限分配、实时监控等一系列过程，让整个管控变得更便捷高效，也让数据和应用变得更安全。

2.3 瘦客户机简介

瘦客户机（thin client）与传统PC机的功能相似，不同的是瘦客户机其实就类似于一个无盘工作站，数据和应用都存储在后台服务器上。瘦客户机自身只包含嵌入式高运算处理器、本地闪存、网卡、显卡和一些常用的外设等硬件。正是由于瘦客户机硬件配置简单优质的特性和后台服务器高速运算处理能力，才使得瘦客户机能够快速替代传统PC机得以推广应用。目前，瘦客户机作为服务器客户终端被应用在教育、政务、医疗等多个领域中，多媒体教学和计算机实训教室的应用是高校云终端最主流的应用场景。

2.4 瘦客户机应用优势

多媒体讲台机柜一般体积较小，空间也很有限，而且机柜内部需要放置传统PC机、中控系统、功率放大器、交换机等多种类型设备，每个设备还需要连接电源线、数据线，导致机柜内部可利用空间严重不足。然而，瘦客户机因其体积小的优势大大节省了多媒体机柜的占用空间，还为后期设备的扩展留有一定余地。同时，瘦客户机具有价格低、功耗低等优点，相较于传统PC机而言，瘦客户机在购入价格上总体偏低，在能源消耗上也比传统PC机低得多；传统PC机的功率一般在300～400 W，而瘦客户机的功率才只有20 W左右。由于瘦客户机硬件组成部件较少，其硬件故障发生率也相对比较低。瘦客户机自身所具备的优质特性，给多媒体教学工作的顺利开展提供了强有力的保障[2]。

3 虚拟云桌面存在的不足之处

南京城市职业学院在基于虚拟云桌面+瘦客户机架构下进行多媒体教学的探索和应用，经过长时间的实践证明，运用虚拟云桌面方式确实给该校多媒体教学和管理维护带来了诸多便利。但是，在实际应用中也暴露出了一些问题和不足，有待在技术层面上再进行优化和改进。

3.1 对网络依赖性较大

由于虚拟云桌面以数据中心服务器为载体，瘦客户机获取桌面资源及应用需要完全依靠网络传输来实现，因此，对于网络通畅状态和带宽要求就相对比较高。在日常的教学使用中，我们也常常会遇到网络延时和网络中断的情况，网络延时会使瘦客户机获取桌面资源的时间变长，甚至会在获取资源时出现“死机”的现象；而网络中断情况的发生会导致瘦客户机一直无法连接远程的服务器，从而造成所有多媒体教室云桌面的集体瘫痪。

3.2 对高负载专业软件处理能力较差

在多媒体教学实践中我们发现虚拟云桌面能够很好地满足基础课程教学应用的需要，例如PPT演示、视频播放、Web应用等；但在一些专业性较高的课程教学中往往暴露出处理能力不足的弊端，例如部分专业课程需要搭载Photoshop，Dreamweaver，premiere等高负载软件时，虚拟云桌面因处理能力不足，导致软件运行时出现卡顿现象或者直接无法启动软件。

3.3 对USB外设识别能力较弱

在多媒体教学实践过程中，教师通常需要通过使用U盘、移动硬盘等存储介质将课件导入瘦客戶机，然后才能进行PPT讲解、视频播放等一系列教学内容的演示。在经过阶段性的使用和测试过程中，我们会常常遇到瘦客户机连接USB设备无法识别或者识别后无法打开文件的现象。而在连接USB外设实际应用中我们也发现不同类型、不同品牌、不同传输速率的USB外设在瘦客户机上的识别能力和读取速度也不尽相同。综上所述，USB外设识别能力较差的问题已严重影响到正常教学进度和质量。要想有效解决USB外设识别能力问题，我们需要在USB重定向方法和部署上再寻求突破[3-4]。

4 结语

虚拟云桌面在南京城市职业学院多媒体教学中的成功实践表明，桌面虚拟化技术已经能够成熟地运用在高校多媒体教学领域，并发挥出越来越重要的优势作用。虚拟云桌面的应用不仅减轻了运维管理人员的工作负荷，也为多媒体教学过程的顺利开展提供高质量保障。相信通过进一步技术优化、克服弊端难题，必定能为高校多媒体教学提供更加优质的服务。

[参考文献]

[1]孟祥成.虚拟桌面技术在高校教育中的应用研究[J].软件导刊，2014（8）：171-172.

[2]周芹.虚拟桌面技术在高校多媒体教室管理中的应用[J].电脑知识与技术，2013（8）：1944-1945.

[3]沈尧林.桌面虚拟化技术在高校中的应用[J].时代教育（教育教学），2010（8）：107.

[4]赵倩莹.基于虚拟桌面的高校多媒体教室设计[J].电子技术与软件工程，2017（8）：14.