基于云计算的虚拟桌面平台在教学中的研究

(陕西学前师范学院,陕西西安,710100)

基于云计算的虚拟桌面平台在教学中的研究

石少敏

(陕西学前师范学院,陕西西安,710100)

基于云计算的虚拟化技术在教学管理中的应用可有效降低教学成本获得更好的使用体验。文章通过构建面向教师和学生用户，基于电脑、瘦终端等的云桌面服务平台，建立教学应用平台，集成云桌面应用服务，打造新一代的教学管理服务系统。

云桌面；业务流程；教学管理；瘦终端

1 研究背景

1.1信息化教学中的需求背景

随着科学技术的进步，网络时代的开始，现代高校面临着学生数量大及教学任务重的问题。具体表现在：教师安排课时数量有限与学生选课需求课时较大的矛盾；教室资源的紧缺导致的排课难的问题；期末集中考试导致的考试安排紧张的问题；学籍信息的查询和保存问题；教学计划的安排问题；学生自主选课与分流问题等等。这些问题给高校的正常教学工作改革带来了挑战的同时，也对我高校相对落后的教学管理现代化改革给予了改革的机遇。

1.2信息化教学中的技术背景

一直以来，在信息化教学管理的过程中，普遍使用的是功能全面的“胖客户端”PC。在许多情况下，基于云技术的虚拟化桌面平台在教学中的应用为PC 提供了价格、性能与功能的最佳组合。但是，在基于云技术的虚拟化桌面平台在教学中的应用案例中，胖客户端的弊端主要包括以下几点：

其一，传统信息化教学的桌面平台难以管理。

其二，传统信息化教学的桌面平台总体拥有成本高。传统信息化教学的PC硬件相对较低的成本优势与传统信息化教学的PC管理和传统信息化教学的支持工作的高昂成本的矛盾始终无法解决。

其三，传统信息化教学的桌面平台难以保护数据的安全。传统信息化教学的桌面平台主要面临的挑战是如何确保客户端机器上的数据能成功备份和恢复。此外，即使传统信息化教学的桌面平台的数据能成功备份，传统信息化教学的桌面平台的PC失窃的风险也容易让信息丢失。

其四，传统信息化教学的桌面平台资源未充分利用。此外，复杂的远程桌面解决方案也是传统信息化教学的桌面平台的瓶颈之一。

2 云桌面平台相关技术

2.1XenServer

XenServer是一款hypervisor Type 1的虚拟机系统，它脱胎于著名的开源项目xen，由于Xen项目已经作为Linux的御用虚拟化解决方案多年，工业上已经非常成熟所以基本上对xen的修改不是很大。Citrix公司在收购了xen项目之后将其商业化，同时默认加入多款常用的组件，比如。pen vSwtich等;之后将其以产品的形式出售，同时网站也提供系统的全部代码(代码已经有600M左右)。

使用XenServer的好处在于：

第一，由于云计算平台可以整合XenServer作为计算资源的虚拟化平台，因此基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统可以扩展支持KVM、IBM AIX虚拟化、Vmware等其他虚拟化技术。

第二，基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统利用云服务管理能力就可以实现：虚拟桌面教学平台的虚拟化部署、虚拟桌面教学平台的服务申请、虚拟桌面教学平台的软件部署、虚拟桌面教学平台的系统标准化安装等。

第三，采用X86架构的服务器作为基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统服务器的资源池可以有效提高硬件资源的利用率。

2.2XenDesktop

XenDesktop是基于XenServer，它提供虚拟机，安装slows操作系统。之后在Windows上安装一个叫virtual desktop agent的软件负责传送屏幕图像到客户端;所有的桌面都通过DDC设置在web interface.进行发布出来给用户使用。这样做有几个好处，一是可以降低企业环境中桌面维护成本，因为只要维护好服务器上的桌面镜像就可以了，不必在跑到物理机处做维护。

2.2.1 云基础服务

基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统利用云计算服务平台的基础服务包括以下几方面内容：

第一，虚拟桌面平台的用户管理

基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统中有两大类用户：管理员和用户。基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的管理员能够对云教学资源进行必要的管理。用户能够对基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的资源提出各种申请，用户能够对基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的资源提出变更项目时间的申请，用户能够对基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的资源提出终止项目的申请。同时用户能够可以针对基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统，进行一些自服务操作，比如重置系统口令等。

第二，虚拟桌面平台的使用计量;基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的使用计量通常由云计算平台管理员来负责实现。

第三，虚拟桌面平台的软件管理;基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的软件管理维护可部署的操作系统镜像及软件包。基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的软件管理通常由云计算平台管理员来负责实现。

第四，虚拟桌面平台的存储管理;基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的存储管理用于维护外接存储服务器及存储资源池。

第五，虚拟桌面平台的部署管理;基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的部署管理提供对用户请求的自动化部署。

第六，虚拟桌面平台的运行监控;基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的平台运行监督主要提供对当前申请使用的虚拟服务器的当前状态进行实时监控。

第七，虚拟桌面平台的安全管理;基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统的安全管理主要包括：①保证每个项目的安全性；②保证每个项目的隔离性；③保证每个项目的用户对系统的访问渠道畅通；④基于云计算的虚拟桌面平台在教学系统要求安全管理能够对于Web界面的访问需要使用用户名和密码。

2.2.2 数据存储方式

首先，在线存储.在线存储也被称为工作记忆，存储设备和存储的数据保持“在线”的状态，也可以读，可以满足对数据访问请求的速度计算平台。如用我们的PC机基本上是磁盘的存储形式。对于磁盘和磁盘阵列的磁盘设备的在线存储设备，价格相对昂贵，但性能最好。

其次，离线存储.离线存储主要是网络存储数据备份，以防止可能的数据灾难，也被称为存储备份。离线存储的典型产品是磁带或磁带库，相对较低的价格。从存储介质上的数据在读写顺序执行。当你需要读数据，需要带出来，然后定位。当需要修改写入的数据，所有的数据都必须完全重写。因此，离线存储访问速度慢，效率低。

最后，近线存储.近线存储，指的是那些不经常使用，或访问数据存储在低的存储设备的性能数据。该设备的要求是尽快解决，高传输率。因此，近线存储性能要求不高，但由于共同的数据占总数据量的大部分，这也意味着近线存储设备必须保证能力。

表3-1 系统的设计原则

3 虚拟桌面平台的总体架构

现如今大部分的虚拟桌面采用的都是VDI架构。该架构中，用户的客户端请求信息被虚拟桌面交付控制器接收，并通过它连接到资源池，在这个资源池中存在着多个虚拟桌面，这些虚拟桌面最后是通过ICA协议传输到用户的客户端显示出来，供用户使用，而Citrix虚拟桌面的管理和维护都是通过Desktop Studio来完成的。另外在VMware的虚拟桌面VDI架构中，用户的客户端请求信息通过一个桌面管理服务器接收，通过它连接在数据中心内用户的虚拟桌面，而这些虚拟桌面都是通过VMware内集成的vCenter来管理和维护的。

3.1虚拟桌面平台的设计原则

3.2虚拟桌面平台的软硬件环境

基于云技术的虚拟桌面平台教学系统的搭建，就是让高校的各种必须的软硬件组合起来，基于云技术的虚拟桌面平台教学系统的搭建就是要创造一个能够让云计算平台运行起来的环境。

基于云技术的虚拟桌面平台教学系统可以分为服务器、存储、网络等三个部分。基于云技术的虚拟桌面平台教学系统可以分为x86系列、HP的IA64芯片系列等。

在软件上，基于云技术的虚拟桌面平台教学系统需要的软件主要：①各种虚拟化套件（VMWare、Hyper-V）；②虚拟桌面平台的监控软件；③虚拟桌面平台的配置管理软件；④虚拟桌面平台的备份/恢复软件等等。

3.3虚拟桌面平台的功能总体设计

图3-1 虚拟桌面平台总体功能

从图3-1可以看出，首先，在底层，基于云技术的虚拟桌面平台教学系统将通过接口调用，将各个零散的组件整合在一起；其次，基于云技术的虚拟桌面平台教学系统的上面是业务流程的处理引擎；再次，基于云技术的虚拟桌面平台教学系统能根据云计算数据具体的业务流程，将一系列的原子操作整合成一套套完成的业务动作；此外，基于云技术的虚拟桌面平台教学系统将所有动作整合入一个统一的用户界面，展现给云计算平台的管理员和最终用户；最后，基于云技术的虚拟桌面平台教学系统经过身份认证的云计算平台用户可以通过这个界面，完成对其被授权的资源的监控和操作。

4 总结

基于云计算的虚拟桌面教学平台具有如下优势：

（1）基于云计算的虚拟桌面教学平台具有高性能的特点：存储设备在性能上要高于目前所用的存储设备，其采用多通路负载均衡的设计，避免了性能瓶颈以及将来面临的整合和容灾等长期发展问题，满足了学校核心系统的应用。

（2）基于云计算的虚拟桌面教学平台具有统一维护和配置管理的好处：采用集中存储设计，保证对存储数据中心的维护和配置管理，形成统一的存储资源池为学校信息化的可持续发展提供了存储支撑架构，降低运维管理成本。

（3）基于云计算的虚拟桌面教学平台具有高扩展性：虚拟化技术的应用、存储分区、容灾技术等对学校以后的数据安全扩展带来了平滑延展。

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The research of virtual desktop platform based on cloud computing in teaching

Shi Shaomin
(Shaan’xi XueQian Normal University,710100)

Using application virtualization technology in cloud computing in teaching management can effectively reduce the cost to obtain better teaching based on experience.Through building for teachers and students users,cloud desktop service platform computer,thin terminal based on the establishment of teaching,application platform,integrated cloud desktop application service,create the teaching management service system of new generation.

Cloud desktop；business process；teaching management；thin terminal

石少敏(1978-),女,陕西学前师范学院计算机科学与技术系讲师。