教学桌面虚拟化的研究

王杰昌

摘要：传统计算机教室部署维护困难，无法集中管控，能耗高，存在诸多问题。为克服传统机房的弊端，本文分析了现阶段高校新建机房的需求，引入了教学桌面虚拟化技术方案，并详细阐述了桌面虚拟化设备技术参数及具体操作，而且预测它将迅速占领新建机房市场并普及。

关键词：传统机房问题;教学桌面虚拟化;服务器集群;终端;一键更新;集中管控

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）16-0276-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

随着科学技术的进步，教学手段也逐渐多样化，很多高校都建起多媒体教室，教师可利用丰富多样的多媒体技术对学生进行教学，让课堂变得生动多彩。而计算机相关课程因为操作众多，多媒体教室已经不能满足计算机课程授业，计算机教室（学生机房）应运而生。计算机教室部署大量pc让学生上机操作，而且还会在电脑上安装教学软件和还原卡，老师利用教师机对学生进行广播教学，可以让每个学生在自己电脑上就能看到老师的操作，更能集中注意力并学会相关计算机操作，教师也可以利用教学软件收发作业。然而传统的计算机教室却有诸多问题。

1 传统计算机教室存在的问题

（1）部署维护困难[1]

在部署时，传统计算机教室每台学生机需安装机房管理系统（学生端），以及加装还原卡（或称保护卡），教师机需安装教师端及还原卡，每个教室组建一个局域网和工作组，以便后期进行系统同传。

维护时，一个机房如果要安装新软件，首先需要找一台学生机作为母机，关闭其保护卡，安装新软件，装完之后再开启母机的保护卡，然后开始对该机房其他学生机进行增量同传;如果是整个学生机重做系统，需要整机同传。同传的数据量大小决定了同传的时间，一般要几个小时，为了不影响正常教学，一般放在晚上或周末进行。教师机因和学生机的策略及客户端不同，需单独安装软件。另外，每个机房都要单独进行操作。

所有这些部署维护工作非常麻烦，消耗了大量的时间和精力，PC众多，系统软件安装更新，疲于奔命。

（2）无法集中管控

不同专业的学生机房需要安装的软件不同，每个学生机房需进行单独维护，每个专业的学生每次上课需要到其本专业的固定機房上课，非常不灵活。同一个机房无法提供多系统环境，比如日常教学系统环境、期末考试环境、计算机等级考试环境，同一机房不同环境需在不同时期搭建。这些问题导致传统计算机教室无法集中管控，管理分散，各种行为难以管控，管理工作量巨大。

（3）能耗高，环境差

一台PC能耗在250W至350W之间，一家普通高校通常有很多计算机教室，每个教室如果部署几十台PC，那么这些PC的总能耗是很高的，噪音非常大，机房环境也会非常差的。

2 高校新建计算机教室的需求分析

上节部分是对传统老旧计算机教室的问题阐述，那么现在高校对于新建机房都有诸多考虑，不但要克服传统机房的问题，还有新需求。

传统机房维护麻烦，不能集中管控，新建所有机房的维护管理操作都应该可以在一台管理机集中实现。传统机房每次同传需要几个小时，那么新机房更新要效率高，速度快，最好能实现一键更新，完成所有学生机的更新维护工作。

新机房还要满足不同专业的教学需求，对不同专业提供个性化桌面，提高同一机房的利用率，让一个机房可以满足不同专业的上机需求。而且还能提供不同的系统环境，比如在日常教学时期、期末考试时期、计算机等级考试时期，能轻松地推送相应时期的系统环境。

总体能耗要较传统机房降低，噪音要小，机房整体要运行稳定，学生端维护工作尽量少。

3 教学桌面虚拟化技术方案

为克服传统机房存在的诸多问题，满足高校对新建机房的新需求，本文引入一种新的技术方案——教学桌面虚拟化。

3.1教学桌面虚拟化系统设备技术参数及功能

3.1.1 云主机

部署云主机，利用多台高性能服务器组成集群（云）同一管理，教学桌面维护工作主要是操控这个服务器集群。

3.1.2 云终端

部署云终端系统，云终端为瘦终端，比传统PC价格低，能耗小[2]，易维护，其支持虚实双系统，平时主要通过网络利用云主机（服务器集群）系统资源，登录虚拟桌面，在出现网络故障或云主机故障问题时，可以使用本地系统，不影响教学活动。

3.1.3 桌面云管理平台

（1）支持教学桌面和个人桌面两种使用方式。

（2）支持教学场景的HA策略，多台服务器（有冗余）组成的集群共同为学生终端提供教学桌面，当其中一台服务器出现故障不能运行时，其他服务器会分担其功能，继续为学生终端提供教学桌面，不影响正常的教学活动。

（3）服务器集群组成的云主机，教学云桌面模板更新应实现增量数据的更新，更新时间不得超过2分钟。

（4）可查看服务器和虚拟桌面的CPU占用率、内存占用率、网络流量等详细运行情况。

（5）通过一键更新能自动更新根据模板创建的虚拟桌面，即批量更新所有虚拟桌面。

（6）该系统支持硬件扩展利旧，可以更新服务器配置或新增服务器实现升级换代，也可以使用老旧PC做瘦终端使用，纳入虚拟化平台统一管理，降低整体运营成本。

3.1.4 教学管理客户端

（1）具备支持断网锁定功能，客户端断网自动锁定，当网络连通后客户端自动解锁。

（2）可分时段自动控制学生机上课程序的使用，支持长期和临时策略共存。

（3）可设定不同时间段学生机不同的上网带宽，视情况可对学生端USB端口、网络、应用程序、光驱进行限制使用。

3.1.5 交换机

交换容量高于96G，包转发率高于72M，接口大于等于48个10/100/1000BASE-T自協商的以太网端口，支持10/100/1000Mbit/s传输速率。

3.2 教学桌面虚拟化系统具体操作举例

（1）用浏览器打开云桌面后台管理页面并登录，点击资源池管理可看到多个服务器的状态，后期若想添加新的服务器进入资源池，点击添加计算节点。

（2）更新软件：①现将软件安装包拷贝到教师机上，打开管理平台，点击系统，再点击安装包，选择上传包类型为软件包，点击上传，找到教师机上软件安装包位置打开（即开始上传）;②若要更新教学桌面win7-32（举例），先找到其对饮的桌面模板windows7-32，打开模板，点击教学模板，找到windows7-32，然后编辑模板;③进入模板系统后，加载安装包，找到刚才通过教师机上传的软件安装包，选择安装包iso文件，点击确定，打开文件夹找到文件，安装软件;④安装完软件后重启系统，再次进入系统后，点击更新模板;⑤windows7-32会提示正在更新，教学桌面win7-32会自动关闭;⑥更新完毕后，再在教学桌面激活打开win7-32。若要更新考试桌面，则操作和更新教学桌面一样。

（3）桌面推送：①平时上课可在教学桌面中打开win7-32，关闭考试桌面，学生端则自动进入服务器集群win7-32云桌面;②考试时，可在教学桌面中打开“考试”桌面并关闭win7-32，学生端自动进入“考试”桌面。“考试”桌面仅有C盘且还原，没有不还原的数据盘，而且禁USB端口，让学生无法翻看以前的作业，还不能插U盘，但目前技术还不能禁止互联网连接，需手动拔网线，通过这些技术措施，可有效防止学生作弊。

（4）排课，支持根据课表时间切换教学桌面场景，此功能可充分利用机房，根据课表推送不同专业班级对应的教学桌面，教学课程管理多样化[3]。

（5）桌面HA策略，目前仅对win7-32有HA策略。考前可再创建考试HA：点击新增→策略名称命名为examHA→桌面类型选择教学桌面→教学场景选择考试→下一步→优先级选择“中”，相应时间60S，HA宿主机范围全选→确定即可启用。考试结束之后删除examHA，避免其占用固态硬盘资源。

（6）关服务器：点击资源，再点击资源池管理，选择default，选中所有服务器，点击关机。

（7）上课时任课教师只需在教师机上点击教学软件客户端即可。

4 结束语

综上所述，教学桌面虚拟化有诸多优点，可以集中管控所有机房，可以一键更新教学桌面，省时省力，并可以根据课表推送相应课程桌面，提高机房利用率，还能根据不同时期推送教学桌面和考试桌面，易于维护;服务器集群支持教学场景的HA策略，提高整个虚拟化方案的健壮性;学生机由传统PC变为瘦终端，能耗降低。基于桌面虚拟化的这些优点，它将完全取代传统的机房技术，且迅速占领新建机房市场并普及。

参考文献：

[1]蔡葳.桌面虚拟化应用于计算机机房管理的问题探究[J].电脑知识与技术，2018，14（34）.

[2]张凯，杨再明，宋慧宁.桌面虚拟化在多媒体教室管理中的应用[J].实验技术与管理，2017，34（6）.

[3]赵书田，刘海姣.计算机类实训室建设中虚拟化技术的应用[J].计算机产品与流通，2018（10）.

【通联编辑：王力】