云桌面技术在高校实验室建设中的应用研究

金陵科技学院 王 贵

云桌面技术作为一种以云计算技术为依据提出的全新虚拟化技术手段，不仅能全面管理高校实验室储备资源，而且可以方便后期维护和部署。因此，本文在了解云桌面技术原理的基础上，根据当前高校实验室建设要求，分析如何从系统构成和功能模块科学利用云桌面技术。

1 云桌面技术分析

通过利用云桌面技术在服务器虚拟端模拟构建大量独立存在的桌面，促使用户在连接网络后，正常访问属于自己的个性化桌面，而终端设备只是用来展现个人桌面，所有与数据有关的操作都必须要在后台进行。这一技术形式与传统意义上的PC有相同的操作体验。观察分析云桌面技术原理可知，一方面用户可以利用云终端链接系统的管理系统，而系统会对其进行身份认证，只要成功就能进入到相应的虚拟桌面中；另一方面用户操作数据的所有行为都要在后台进行，且数据中心会根据屏幕变化量对外发布指令，而后将具体图像传递到云终端的桌面上。

2 如何在高校实验室建设中应用云桌面技术

2.1 构建系统平台

第一，方案架构。本文基于高校实验室分析建设的云桌面教学系统，其主要分为三部分：首先是云终端，其次为传输管道，最后是云数据中心。因为本次系统设计对服务器和桌面实施了虚拟化处理，所以系统在运行中具有极高性能和安全性。

第二，硬件。这一方案主要分为四层：首先是终端层，其次为负载均衡接入控制层，再下一层是桌面会话管理层，最后是云资源管理与调度层。四者结合到一起为高校实验室构建了一条较为完善的云桌面机房教学平台。

第三，软件。如图1所示，其为系统设计的软件组成部分，其中虚拟化的基础平台属于服务器运行和数据储备管理的重要内容。通过在网络中构建具有同一性的虚拟化层，有助于在整合资源的基础上实施共享，并按照用户需求进行科学分配。这样不仅能提升硬件资源的应用效率，而且可以方便管理系统中的物理资源。结合实践案例分析可知，虚拟化的基础平台主要用来储存、计算以及网络调度等工作，在整体平台运行期间能充分保障内部的科学性和安全性。除此之外，软件架构中还包含云管理软件和云桌面管理软件这两方面内容。

图1 软件架构图

网络。这一内容主要分为三层：首先是云终端，其次为客户数据通信网络，最后是桌面云网络。而结合实践案例分析可知，从云桌面的通讯网络角度入手，又可以将其划分为业务、管理以及储存着三类网络，虽然彼此之间存在限制，但依旧可以在平台运行期间保障其安全性和稳定性。以储存网络为例，要想保障链条冗余的可行性，必须要从多条渠道来实现，并且通过服务器来连接储存网络与设施，促使两者进行正常的信息传递。同时，在虚拟化平台中，让储存设施转变为储存资源，可以让虚拟机正常运行。

资源。以往的桌面服务资源分配形式大都是两种，一种是指单机多用户，另一种是指多机多用户。前者属于所有用户公用一台性能强的服务器，而后者要想满足多位参与实验的学生需求，必须要安排多个服务器作为基础。对比两种方案分析可知，假设学生所需资源雷同，那么选用后者很容易造成资源浪费，但若是学生同时选用第一种方法就必须要考虑性能和配置等要求。为了解决两种方案的优缺点，本文概述案例针对资源配置提出的设计方案，需要利用云计算和虚拟技术作为依据，高校师生可以在访问客户端和运用云端资源的基础上解决上述难题。

第六，链接克隆。利用链接克隆技术，有助于本系统在减少资源占据空间的基础上，构建全新的虚拟化磁盘，相应的操作系统可以共同应用这一母景象，并由此构建多个差分磁盘。同时，这一技术的数据传递速度也非常快，一台链接克隆虚拟机的时间可以达到12s。除此之外，这一技术也能用于提升资源的复用率，能按照动态的方式将所需内容科学分配给所有用户。在这一过程中，所有终端都具备固定的虚拟账户，只要开机就能登陆应用。将其运用到高校实验室建设中，有助于学生在不输入账户和密码的基础上直接进入，操作起来非常简便和有效，同时也可以有效控制外界病毒的威胁，促使后续维护工作更为快捷。

2.2 功能模块分析

第一，终端层。这一层次主要用来为高校师生提供用户桌面、鼠标、键盘的具体内容，同时用户终端可以经过桌面接入网进入到对应的桌面上，促使师生在同桌面进行信息传输。而利用管控USB等外界设施的应用，可以为虚拟机重新提供定向。这一层的客户端设计结构设计是虚拟桌面服务器带来了云桌面，而数据运算等工作都是在服务器上进行的，因此高校师生可以在实验操作过程中，经过客户端进入服务器上的专属桌面。在这一系统中，用户既能在完成身份认证以后，快速进入后台的云数据中心，又可以对桌面环境和服务器实施全面管控。

第二，控制层。通过在用户层和虚拟桌面之间构建负载均衡及接入网关平台，这样有助于为实验室建设管理提供两项功能，一方面可以为虚拟化桌面带来接入网关和SSL加密的HDP协议，并由此入手让用户与虚拟机的连接更加稳固和安全；另一方面可以让网页界面的节点展现出负载均衡的功能，此时结合硬件的负载均衡器可以正确利用服务器的处理技能，让大量网页界面达到负载均衡的效果，最终在提升服务有效性的同时，实现分担流量的目标。

第三，管理层。在设计本层时，要利用桌面管理和投送软件来达到目标。结合实践案例分析可知，两者都是利用提供开放和标准的协议接口，与多个设施彼此互通。以网络入口服务器为例，其作为两者最为关键的功能之一，高校师生可以在Web登陆界面中提出登陆的请求，而输入好的用户信息会传递到桌面控制器中，网络服务器会将桌面控制器带来的虚拟列表提供给师生，确保他们拥有直接进入的渠道。同时，可以利用虚拟专用网络的网关让这一服务器达到负载均衡的目标。另外，要在服务器上安装多个桌面控制器的IP地址，促使服务器同样也能对控制器实施均衡处理。此时，用户输入的所有信息都是经过加密处理的。

第四，调度层。云资源管理与调度层要以云管理和虚拟化基础作为基础节点，并利用虚拟化的管理软件科学划分计算资源，这样不仅能为高校师生提供所需虚拟机，而且可以按照不同权限优化管理功能。而在云操作平台的软件逻辑组成中，CNA属于计算节点的代理，VRM属于虚拟资源管理。在这一过程中，软件具备基础虚拟化功能，具有服务器、计算以及储藏等特征，也会为云管理软件提供所需接口。一般来讲，所有云操作系统软件都包含一对主备管理节点VRM，且两者对应着一个物理站点。而物理站点可以将多个服务器分成HA资源池，且其对应着同类的调度对策，此时要利用热迁移有关的调度策略，必须要让资源池主机CPU同制。

第五，桌面管理。基于高校实验室建设的云桌面机房应用系统的总体流程图中，所有用户都属于域用户，将它们归类到某一个用户组当中，可以利用AD对云桌面实施管控，并设计相应的权限。同时，所有虚拟机都要归类到某一个桌面组当中，且构建相应的桌面组实施后续分配。一般来讲，如果桌面的分类为“专有”时，要用来发放完整复制的桌面，所选分配方式属于静态用户的情况下，一台虚拟机可以让多名师生共同操作。但若是为单用户的情况下，那么一台虚拟机只能让一名学生操作，换句话说这台虚拟机是这位学生的专属机。

结语：综上所述，云桌面技术的出现为我国高校实验教学发展提供了更多机遇。尤其是在现如今的社会环境中，为了获取更多全面发展的优质人才，如何在控制成本消耗的基础上，增加高校实验教学比例是现如今教育革新关注的焦点。通过合理利用云桌面技术构建全新的实验室管理平台，不仅能提高教育投资回报概率，而且可以提升后续维护和部署的效率。需要注意的是，云桌面技术不仅能运用到实验室建设工作中，还可以引用到高校其他区域，如电子阅读室、移动办公等，这些都能在一定意义上促进高校的科技化和信息化发展步伐。