计算机实训室建设管理中云桌面技术的应用研究

摘要：在计算机实训室建设管理中应用云桌面技术，通过将计算资源集中在后台服务器上，可以降低实训室内设备的硬件要求，节约成本并提高资源利用率。同时，通过远程服务桌面，学生可以随时随地访问云端软件服务，提高学习的便捷性和灵活性。还可实现计算资源的动态分配和管理，根据实际需求进行灵活调整，提高资源的利用效率。该文通过阐述了云桌面技术的概念和组成，提出了云桌面系统架构设计、计算资源规划、运行测试等方面的应用方法。通过实践验证，云桌面技术在计算机实训室建设管理中具有显著的优势，能够提升管理效率和教学体验。

关键词：计算机实训室；云桌面技术；VDI虚拟云桌面技术；RDS集中存储与运算技术；VOI虚拟系统架构技术

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.09.050

中图分类号：TP 308 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2024）09-0-03

Research on the Application of Cloud Desktop Technology in the Construction and Management of Computer Training Rooms

ZHENG Haifeng

（Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology， Hangzhou 310000， China）

Abstract： Applying cloud desktop technology in the construction and management of computer training rooms can reduce the hardware requirements of indoor equipment， save costs， and improve resource utilization by concentrating computing resources on backend servers. Meanwhile， through remote service desktops， students can access cloud software services anytime and anywhere， improving the convenience and flexibility of learning. It can also achieve dynamic allocation and management of computing resources， flexibly adjust according to actual needs， and improve resource utilization efficiency. The article elaborates on the concept and composition of cloud desktop technology， and proposes application methods for cloud desktop system architecture design， computing resource planning， and operational testing. Through practical verification， cloud desktop technology has significant advantages in the construction and management of computer training rooms， which can improve management efficiency and teaching experience.

Keywords： computer training room; cloud desktop technology; VDI virtual cloud desktop technology; RDS centralized storage and computing technology; VOI virtual system architecture technology

0 引言

基于信息技术的快速发展，计算机实训室在教学活动中扮演着重要的角色。但传统的计算机实训室建设管理方法存在诸多问题，如硬件资源浪费、软件安装与维护困难等。现阶段，云桌面技术在计算机实训室建设与管理中有着重要的作用。其借助公有云桌面和私有云桌面等工具，可达到远程连接的目的，确保云端软件服务能与网络电脑、平板、智能手机等硬件设备进行高效的数据交换和功能互动。在此基础上，通过整合后台服务器资源、数据库管理系统以及网络存储单元等硬件设备，可以有效构建虚拟主机平台，并提供远程服务桌面功能，实现计算资源的分布式处理，从而提高计算机实训室建设的可用性和故障性。据此，本文在阐述云桌面技术的基础上，对计算机实训室建设管理中云桌面技术的应用进行深入探究，旨在为提高实训室的管理效率和教学质量提供借鉴与参考。

1 云桌面技术

1.1 技术概念

云桌面技术（Cloud desktop technology）即桌面虚拟技术，是一种通过网络访问与虚拟化应用的桌面系统[1]。在实际应用中，云桌面技术可以通过虚拟化处理内存、显卡等，结合网络、虚拟服务软件，将用户的桌面环境、操作系统及应用程序等存储在云服务器上。同时，用户可以在终端设备上访问云桌面系统，进行不受跨时间和空间限制的个人桌面操作。云桌面技术的应用，无需依赖特定硬件设备，且能够通过加密与其他安全措施保护用户数据的安全性，减少数据丢失和泄露的风险。另外，云桌面技术能将桌面环境集中存储在云服务器上，可以更好地管理和分配计算资源、软件更新和配置变更，提高管理效率和资源利用率。

1.2 技术组成

1.2.1 VDI虚拟云桌面技术

VDI（Virtual Desktop Infrastructure）是基于VMware vSphere的虚拟桌面基础架构。

该架构可以应用View Manager服务器、vSphere平台，将终端操作系统集中部署在数据中心的服务器上，并对用户的桌面进行虚拟化（可批量虚拟化）[2]。用户可以通过客户端设备远程连接协议，与虚拟桌面进行连接，实现用户跨设备访问个人桌面操作系统。同时，用户可以在每个终端设备上，按照实际需求分配CPU、硬盘和内存资源。

1.2.2 RDS集中存储与运算技术

RDS集中存储与运算技术（Relational Database Service）是一种具有稳定性、可弹性伸缩、即开即用的在线数据库服务技术。

RDS集中存储与运算技术在应用实践中，可根据用户的实际应用需求，将后台服务器当中的虚拟机载入至客户端，以供客户操作[3]。同时，通过镜像处理技术，可实现后台服务器与多个客户端数据的同步。另外，该架构允许客户端依据任务执行的实际情况，自主选择适应需求的虚拟机加载。以实际应用环境视角而言，RDS集中存储与运算技术常用于构建基于Windows或Linux操作系统的云桌面环境中。

1.2.3 IDV智能桌面虚拟化技术

IDV智能桌面虚拟化技术（Intelligent Desktop Virtualization）是一种服务器驱动的计算模式，采用了精简的客户端模型，可以迅速为用户提供桌面虚拟环境，使用户获得完整的PC机使用体验。

从结构上看，IDV属于集中存储、分布运算的架构，主要目标是降低数据中心的建设量，并利用智能客户端的快速处理能力，进一步提升用户的使用满意度。同时，通过多媒体重定向的本地执行，可以进一步提升用户体验感受，并降低技术使用成本。另外，该架构可以智能提供层映像。在技术专家的操作下，桌面镜像可被精细地分解为独立的逻辑层，以便于逐个进行高效管理，有效压缩映像的数量。该架构的另一特点是可运用外置通道（Out Of Band）的访问，实现对设备系统独立操作的管理途径，且提升了技术应用的安全性[4]。

1.2.4 VOI虚拟系统架构技术

VOI虚拟系统架构技术（Virtual Operatingsystem Infrastructure）是以客户端虚拟容器技术为底层基础，建立一个虚拟容器池，再进行部署操作的技术架构。

VOI虚拟系统架构中无任何硬件虚拟化层，其本身即无盘工作站，集成了存储、分布运算[5]。同时，该架构在服务器端存储系统数据，在客户机上有效运行桌面。在启动客户机时，用户只需将操作系统与应用从服务器端一次性载入本地存储，就可以在本地机器上流畅运行已上传的桌面系统。另外，该架构允许离线操作，具备桌面系统的集中安全管理功能，且桌面性能与传统PC体验完全一致，兼容性问题不复存在。

2 计算机实训室建设管理中云桌面技术的应用

2.1 云桌面系统架构设计

为提升管理效率与优化运营效果，云桌面系统架构需进行升级，以实现对硬件资源的集中统一管理，以及对虚拟和物理桌面的即时监控。具体措施包含设计高效的数据中心，提供桌面连接解决方案，并确保能够接入多种类型的客户端。

以高校计算机实训室建设为例，可以采用云桌面服务，以提升硬件设施和软件功能的整合与管理。该架构可由基础设施层、服务与管理层以及用户操作层构成（见图1），确保高效稳定的运行环境。

云桌面系统的基础设施层位于最底层，涉及终端服务器、网络交换机、存储设备、路由器等硬件，以及VDI、RDS或ICA网络协议和虚拟化资源池等软件工具。所有组件通过I/O接口相互连接，共同实现计算机虚拟化、数据处理任务和信息整合服务。

云桌面平台的软件服务体系结构包括服务管理层，主要涉及身份验证模块、配置管理模块、资源管理模块、权限管理模块、数据处理模块、软件服务模块、数据存储模块以及性能检测模块。各模块各自独立，分别负责不同的功能。云桌面管理系统中的身份验证模块，在用户登录时执行权限验证，同时提供用户交互界面、软件应用控制以及数据共享的管理功能，以保障云桌面系统使用的安全性。

在师生用户的交互过程中，前端用户应用层扮演着关键中介的角色，整合了主机申请、人机互动以及模拟实验等多个核心功能，以实现用户操作的全面性与高效性。该系统依据用户的权限规范，执行数据访问、处理任务以及实验仿真的请求，通过与服务管理的多级架构进行功能对接和任务执行，建立跨计算机科学领域的仿真试验平台，实现数据的有效获取与存储管理。

2.2 云桌面系统计算资源规划

根据上述架构设计，本部署计划包括1台桌面云管理平台服务器和240台客户端PC。具体配置要求如下：

（1）桌面云管理平台服务器。①设备类型：采用标准化的工业级机架结构；②CPU：内置双核心Intel E5-2620v4处理器；③内存：配置16 GB内存，且具备扩展潜力，预置3个内存扩展插槽；④存储：配置包括240 GB企业级SSD及8TB SATA3.0企业级硬盘；⑤网络接口：设计包括1个千兆管理接口和1个千兆数据接口；⑥支持连接1 000个不同操作系统镜像的终端。

（2）客户端PC。①架构：x86架构；②CPU：配置Intel第六代I5系列处理器或其以上版本；③主频：处理器基础频率需达到或超过2.0 GHz；④内存：至少8 GB；⑤显卡：采用Intel HD 530显卡；⑥存储：提供500 GB机械硬盘作为基础存储。

2.3 云桌面系统运行测试

在本策略中，笔者对每一个客户机都实施了定制化的桌面环境，如Win7（基础办公用途）、Win7（图形设计）以及Win7（软件开发），以深入验证部署策略的效能。会制定一套具有可靠性、功能完整性、用户亲和力、维护效率以及运行性能在内的5大评估标准来解析测试结果。

经过测试，在Windows桌面环境的部署过程中，已实现约60 s的快速配置时间。该平台具备对各种终端的统一管理功能，确保了功能的全面性和使用的直观性。还兼顾了客户端的本地环境，以实现更简便的管理和维护流程。即使面对服务器故障、网络不稳定或网络中断的情况，终端仍能保持其正常操作，显示了其高度的可靠性。

2.4 基于云桌面系统的计算机实训室建设管理体系

在采纳云桌面技术的环境下，应以实际需求为出发点，基于云桌面技术打造先进的计算机实践教学管理框架。

在实践训练室的构建上，院校需分期、逐步对现有计算机实践训练室进行优化升级，以确保实现计算机实践训练室的高质量建设标准。在逐步改建过程中，技术专家应充分利用原有软件和硬件设施的剩余潜力，不断总结实践经验，并在实践经验充分成熟、条件适宜时，逐步推进计算机实训云平台的扩展，以实现全校范围的覆盖。

在实训室的管理工作中，管理者需预先与各个实训科目教师进行沟通，以熟知实训过程中所需的操作平台及软件工具。可借助云平台，批量获取和优化各种操作系统及应用软件，使得用户在访问云桌面系统时，能直接在指定功能区切换或下载必要的软件，有效防止因误操作造成的系统不稳定现象。同时，管理者需将计算机实训室的管理重心从单机管理与运行环境控制，转为对云服务器集群的管理，主要关注云服务器的防护，如防止黑客攻击、病毒扩散，以及确保系统运行的稳定性。

3 结束语

云桌面技术作为一种革新性的应用模式，在建立个性化训练平台、优化资源分配及保障网络安全等关键领域展现出明显的优势，因此被视为计算机实训室的发展方向。在云桌面系统架构设计上，采用VDI虚拟云桌RGvblvZKtMq9dKhM+6z0UeViO5a1zwll8n53ucG/LIQ=面技术、RDS集中存储与运算技术、IDV智能桌面虚拟化技术、VOI虚拟系统架构技术等组成，能够实现计算资源的合理规划和分配。同时，在云桌面系统的运行测试中，可通过测试和优化，确保系统的稳定性和性能。基于云桌面系统的计算机实训室建设管理体系的应用，能够实现实训室资源的充分利用和教学活动的顺利开展。

参考文献

[1] 李轶．基于VDI、VOI融合的云桌面在高校实验室中的应用[J]．江汉大学学报（自然科学版），2023，51（6）：72-79．

[2] 李小飞．网络化动态仿真模拟实训环境支撑一体化教学的思考——以短波通信实训室建设为例[J]．信息系统工程，2023（12）：129-132．

[3] 张淑红，王熙雏．“双高”背景下智能控制技术专业群实训室建设创新与实践——以工业视觉检测实训室为例[J]．中国设备工程，2023（19）：39-42．

[4] 黄景坚，赵学孔．IDV高性能云桌面关键技术在高校计算机实验室中的设计与实现[J]．广西教育学院学报，2023（4）：172-175．

[5] 郭庆云，宫丽，杨欣．基于云桌面技术的经管类实验教学平台设计——以沈阳农业大学经济管理学院为例[J]．农业科技与装备，2023（3）：83-85．