桌面云VDI技术在高校计算机基础实验室管理中的应用

李益双，宋丹丹

（1.南昌工学院实验实训中心，江西南昌，330000；2.南昌工学院理学院，江西南昌，330000）

0 引言

为了培养和提高大学生的计算机操作能力，很多高校在大一的时候就对大部分专业开设“计算机基础”等实践操作课程，而该课程教学任务的完成需要辅助以计算机，也就是需要在计算机基础实验室完成的，这就要与学校的基础设施配套。然而，随着高校的扩招，在校生规模的不断增长，传统的计算机基础实验室已经难以满足教学的需要，给计算机教学质量带来了不利的影响。云计算是近年来不断发展成熟的技术，桌面云是云计算的典型应用，桌面云能把所有的计算机教学资源进行统一管理，并以虚拟桌面的形式提供服务[1]。桌面云模式在性能、运维、投入等方面比传统模式有着明显优势，桌面云的应用能有效改善传统计算机基础实验室管理存在的不足，为计算机基础实验室管理建设提供新的途径。

1 高校计算机基础实验室现状

计算机基础实验室是高校“计算机基础”课程的授课场所，由于上课人数众多涵盖学校的大部分专业，课程安排紧凑，实验室基本上是全天性的处于工作状态，而且这些实验室除了一般的教学活动之外，学校还会利用计算机实验室的场地来承担各种校内外社会服务考试任务，如计算机等级考试、理实一体课程的上机考试以及一些社会考试等，多样化的需求对实验室计算机设备提出了较高的要求。因此这也就导致了这些计算机使用频率高，往往都是超负荷工作，大大降低了设备的使用寿命。对于计算机基础实验室的管理人员来说，也存在很多问题：

（1）系统部署复杂：为了满足学校的多样化教学、实验以及各种考试的环境需求，管理员需要花费大量的时间和精力，在机房软件环境的安装和部署上，同时对于一些临时性的软件的变更、升级等机房维护工作，也为管理员带来了极大的工作量。

（2）运维效率低：所有的计算机都需要管理人员现场维护，不仅花费时间较长，而且效率低下。无论采用的是硬件还原还是软件还原，在使用网络同传功能恢复系统或增量拷贝时，都需要传输大量数据，但由于网络速度、网络稳定性等原因，传输中常常因中途断线而前功尽弃。

（3）安全性差：由于机房使用人数众多、使用频率高，且学生上机经常自带U 盘，而杀毒软件难以做到像个人计算机一样及时更新，难以抵御新型病毒，经常导致一些电脑中病毒，有时候防治不及时，危害整个机房甚至服务器的数据安全。

2 桌面云技术

2.1 瘦客户机

瘦客户机是一种配置精简、用于远程访问的终端设备，没有硬盘和其他存储部件。只需要连接键盘、鼠标、显示器和其他外设（如打印机），完成基本的输入、输出和显示功能，它通常和桌面虚拟化系统配合使用。瘦客户机在提高数据安全性、降低管理运维成本和节能减排等方面具有较大优势。

2.2 桌面虚拟化

桌面虚拟化[2]是一种将用户桌面与实际终端设备相分离的应用模式。它将原本运行在用户终端上的桌面和应用程序托管到服务器端运行，数据也统一存放在服务器端，并由终端通过网络进行远程访问，而用户终端本身仅实现输入输出与界面显示功能。

2.3 VDI 技术

VDI（即虚拟桌面基础架构），是目前市场主流的虚拟桌面基础架构，本校的计算机基础实验室的建设也是采用该架构。VDI 基础架构，轻前端重后端，绝大成本投在后端资源建设，通过在数据中心的服务器运行Windows 系统，将桌面进行虚拟化。用户通过来自终端设备（传统终端设备和移动智能终端）的客户计算协议与虚拟桌面进行连接，用户访问他们的桌面就像是访问传统的本地安装桌面一样，即将客户端桌面工作负载托管在数据中心的服务器上，用户使用终端通过远程协议进行访问，采用集中管理、云端计算、云端存储的工作模式。

2.4 桌面云在计算机基础实验室应用上的优势

将桌面云技术应用到计算机基础实验室，无论是从实验室的建设还是管理来说，都具有极大的优势，主要体现在以下几方面：

（1）降低建设成本：计算机产品的更新换代非常快，为了保证教学质量的最优化，需要定期对软件和硬件进行升级和更换，而基于桌面云的计算机实验室对接入端的计算机的配置要求并不高，而且学生端的硬件也可以根据教学的需求配置不同类型的终端，而且硬件也不需要不断的更新，这无疑对学校的实验室管理建设节省了一大笔费用。

（2）简化环境部署：面对不同环境的需求，制作不同的课程镜像，这样可以根据功能需求选择不同的镜像系统，可以简化系统桌面，而且也可以避免一些软件之间的不兼容[3]。

（3）减少管理工作量：计算机基础实验室的管理工作量较大，管理员不但需要准确掌握硬件的运行情况，还需要时刻保证软件的正常运行，而基于桌面云技术的实验室管理能够极大的减少工作量，因为桌面云中心负责整个软硬件系统的维护工作，软件升级完全在云端进行，一旦出现故障能够及时处理，从而节省大量运维工作量和时间。

桌面云系统能够将应用和桌面的升级、变更、维护等工作交由后台统一管理[4]。可以在满足各种教学场景需要的同时实现IT 资源的集中构建、管理，保证学生上机不再受软硬件系统频繁故障的影响，不断节省资金投入、能耗大幅降低，而且具备良好的综合定位分析及故障恢复能力，大大简化管理员的繁琐工作，相对于传统的计算机实验室，桌面云的运维效率成倍提升。

3 基于桌面云的计算机基础实验室的管理方案

3.1 硬件要求

根据对教师机和学生机需求的不同，我们建议配套不同的硬件设置，学生机采用的是瘦客户机，而教师机的具体配置要求如表1 所示。

3.2 桌面云解决方案分析

在基于桌面云实验室管理建设的方案中，存放系统镜像的服务器在数据中心，当终端的瘦客户机通过网络连接访问数据中心服务器时，需要借助桌面传输协议，桌面传输的效率影响虚拟桌面的性能。在H3C CAS 桌面云虚拟化解决方案，可以为不同的用户提供不同的环境，用户可以按需选择，利用VDP 桌面传输协议，CAS 可以快速的向用户交付整个桌面。

表1 教师机终端硬件配置要求

在H3C CAS 云计算管理平台中，由虚拟化内核平台CVK、虚拟化管理系统CVM 和云业务管理中心CIC 三个组件构成。从逻辑架构上，该管理平台包括虚拟化层、自动化服务层、管理层、业务编排层、API 层五部分，其整体逻辑架构如表2 所示。

表2 H3C CAS虚拟化桌面云基本架构

3.3 计算机基础实验室桌面云解决方案设计

根据计算机基础实验室承担的教学以及考试任务的需求，桌面云系统需要支持不同的教学和考试环境，并且可以在不同的环境中自由切换，来满足不同教学与考试的个性化需求，计算机基础实验室桌面云方案整体部署架构如图2所示。

（1）在集群服务器上安装H3C CAS 桌面云虚拟化底层系统，通过B/S 浏览器登录H3C CAS 系统对整个系统进行配置和管理。

（2）用云终端代替传统的PC 机，通过云终端方式或虚拟化客户端软件，直接登录虚拟化系统，为每个用户分配专用虚拟机。

（3）根据不同的教学或者考试环境需求，配置不同的镜像模板，在不同的用户组使用实验室的时候，选择对应的环境镜像，满足不同院系、不同专业课程以及不同考试的环境要求。

图2 计算机基础实验室桌面云方案整体部署架构图

4 结束语

通过对传统计算机实验室现状分析，针对目前实验室管理与发展所面临的困难和问题，提出基于桌面云的计算机实验室管理方案。桌面云作为云计算的一重要应用领域，在技术上已经趋于成熟，在教育行业也受到越来越多的认可。采用桌面云技术可有效改善传统计算机基础实验室存在的不足，提高实验室人员的工作效率，提升实验室管理水平，节能环保，控制成本，有利于高校计算机实验室的管理与发展。此外，桌面云技术在应急处理方面的能力还有待加强。服务器故障或者是网络故障往往会造成这个桌面云系统的瘫痪，即时这时候终端没有任何问题。一旦发生这种事故造成的后果也是非常严重的，因此如果加强云桌面系统的终端的应急处理能力也是值得我们思考的。