桌面虚拟化在高校公共机房中的应用探讨

2012-04-16安康学院信息与教育技术中心崔炜荣

电子世界 2012年11期

安康学院信息与教育技术中心崔炜荣

1.引言

在高校中，理想的公共计算机机房要能够满足来自不同角度的各种需求。例如，对于机房的投资建设方即学校管理层，希望在能够既保证正常教学又尽可能多的减少投入。对于机房管理员，希望机房能够易于维护并能快速部署各种操作系统和软件。对于教师，希望能够在上课时对学生机有良好的控制。对于学生，希望能够有一个权限开放的个性化上机环境。根据笔者多年的机房管理经验，传统的普通PC+服务器的机房构架并不能很好的满足以上需求，而蓬勃发展的桌面虚拟化技术，为高校机房建设开辟了一个全新的方向。

2.桌面虚拟化简介

2.1 桌面虚拟化的定义

桌面虚拟化又被称作客户端虚拟化，主要利用C/S(客户机/服务器)模式，把使用者的桌面计算环境和具体的物理机器分离开来。也就是说，用户可以利用瘦客户端或类似设备通过网络获得和传统PC一致的用户体验。简单而言，用户的桌面环境并不由用户端生成，而是由远端服务器虚拟生成并集中管理。

2.2 桌面虚拟化的产生

桌面虚拟化的产生可追溯为两种技术：远程桌面和虚拟机技术。远程桌面技术是将目标机上运行界面传输到用户实际的操作机屏幕上，并将键盘、鼠标等外设输入，传输到目标机，实现操作。而虚拟机技术则可以在一台计算机上虚拟出多台计算机的桌面使用环境。而这两种技术的正真结合，标志着第一代桌面虚拟化技术的产生。用户可以通过各种网络设备，远程登录到虚拟机服务器上，在个性化的桌面环境中获得和本地PC一样的体验。

图1 桌面虚拟化机房架构示意

2.3 桌面虚拟化和无盘工作站的区别

无盘工作站曾一度是网吧和计算机机房的主流解决方案，它的原理就是把硬盘和主机相互分离。无盘站运行时，从服务器读取数据放入内存后进行各种计算。这种技术和桌面虚拟化技术的主要区别是：无盘工作站的存储放在服务器而计算依旧在本地，所以对本地PC的计算能力有一定要求。而桌面虚拟化的计算和存储均在服务器，因此对本地终端的性能基本没有要求。

3.桌面虚拟化带来的机房变革

3.1 基于桌面虚拟化技术的机房架构

传统的计算机机房，每一台计算机相互独立，操作系统及应用软件均安装在本地。服务器的功能主要是存储资源及运行一些网络软件的服务器程序。在这种架构下的学生机亦被称之为胖客户机。而基于桌面虚拟化技术的计算机机房，其架构如图1所示，服务器将虚拟出多个桌面环境，通过网络交付客户端使用。也就是说，客户机本地不再存储操作系统及应用程序，甚至其桌面计算功能也将由服务器代为完成。在这种架构下的学生机被称之为瘦客户机。

3.2 桌面虚拟化的优点

(1)采用集中管理，大大提高管理和维护的效率

根据教学需求，安装和部署各类系统及软件是机房管理人员日常工作的一项主要内容。采用虚拟化技术，可以使得这项工作异常轻松。以笔者所在的高校机房为例，最早的系统及软件的安装是一项艰苦而又繁复的工作，需要机房管理员手动的对每台计算机进行操作。后来通过加装同传卡，提升了管理维护的效率。但是这种方式仍然有一定局限性，第一，同传卡在使用过程中的一些步骤仍然需要在各个计算机上手工操作；第二，同传卡本身的兼容性问题会引入新的故障；第三，同传的速度依赖于交换机的配置和性能并且同传的计算机台数有限制。如果外网不加隔离，机房的同传很容易广播风暴，造成校园网的堵塞。以上原因限制了同传系统进一步提高管理维护效率的能力。而通过将学生机桌面虚拟化，管理员管理维护的目标可以由多台计算机转变成一台服务器。在安装软件时，管理员只需要在服务器上的桌面镜像上进行一次安装。教师和学生就可以快速获得新的桌面系统。无疑，这样的方式从根本上革新了管理维护的方式，突破了管理维护的效率瓶颈。可以最大限度的节约学校在机房管理维护上投入的人力成本。

(2)在保证数据安全的情况下，提供开放的桌面环境

现有的公共机房，多是采用在每台PC机上安装系统保护卡和屏蔽I/O硬件的方式来保证其数据安全性，防止学生随意下载拷贝资源，安装软件，从而破坏由原有管理人员部署的教学环境。这种方式一方面保证了机房教学环境的整洁度，一方面限制了教师，学生的课件作业的拷入和拷入。尤其是当实验项目需要通过多次上机来完成时，现有的机房环境给学生作业的留存造成了很大的困难，也就是说无法很好的保证上机教学的连续性。采用桌面虚拟化技术，每个同学可以在机房拥有一个和学号绑定的专属桌面。这个专属桌面由服务器生成和保存。无论任何时间，任何机位，只要输入帐号和密码，就可以登入自己的专属桌面，进行个性化的操作。而机房管理人员也可以很方便的对这些桌面进行管理维护。所以说桌面虚拟化可以很好的平衡和统一机房管理员和机房使用者的需求矛盾。

(3)减少了机房建设成本，延长了设备的使用年限

机房的建设成本主要由设备购置成本，能源消耗成本及管理成本组成。从设备购置的角度分析，由于计算机设备更新换代的速度不断加快，操作系统及应用软件对硬件的要求不断升高，所有新建的机房往往经过4到5年就面临着设备淘汰及更新。这种反复采购，淘汰，再采购再淘汰的方式从长远来开会造成极大的资源浪费。而采用桌面虚拟化技术后，由于计算和存储主要集中在服务器端，原先的学生机成为瘦终端。所以只需要对服务器的软硬件进行升级即可。这种升级产生的费用远远低于更换所有PC机产生的费用，因而降低了设备的投入成本。从能源消耗的角度分析，瘦客户端的功耗一般为传统PC的十分之一，虽然服务器的耗电会随着计算压力的提高有所增高，但是与大量的普通PC机耗电量相比，可以忽略。因而可以极大的降低能耗，符合低碳时代的要求。从管理成本来说，采用桌面虚拟化架构，可以极大的减少机房管理人员的工作量，从而减少机房管理人员的人数，降低了管理成本。

4.影响桌面虚拟化推广的限制因素

尽管桌面虚拟化技术能够给计算机机房的管理维护和使用带来更为先进的变革，但是就目前而言，桌面虚拟化的推广依然存在一些限制，主要有：

首先，桌面虚拟化较为成熟的技术主要掌握在微软，思杰，VMARE等国外公司。国内尚未有成熟的此类公司，因此桌面虚拟化实施的投入成本仍然较高。也就是说通过集中管理成本的降低会被桌面虚拟化服务器及软件的费用抵消，使得其一次性成本投入优势不够明显。

其次，传统的PC机除了系统和病毒软件的更新，用户通常不会遇到任何系统冲突。然而在桌面虚拟化尤其是最为流行的VDI架构下，桌面位于服务器端，因此桌面服务交互的过程和应用程序数据交互的过程会产生对网络资源的竞争。如果网络基础设施负载不足，用户体验将会大打折扣。也就是说，桌面虚拟化实施的效果更加依赖于网络基础设施。

最后，桌面虚拟化技术虽然能够减少管理人员的数量，但对管理人员的技术能力提出了更高的要求。管理人员需要更加专业才能够对其在使用过程中产生的故障进行判定和排除，除非在配置和操作上能够更加简单，否则桌面虚拟化技术的推广会受到因为机房管理员专业性欠佳而产生的阻力。