基于虚拟化技术的高校桌面云平台规划设计与应用

杨 露，辜丽川，焦 俊

(安徽农业大学 信息与计算机学院，安徽 合肥 230036)



基于虚拟化技术的高校桌面云平台规划设计与应用

杨 露，辜丽川，焦 俊

(安徽农业大学 信息与计算机学院，安徽 合肥 230036)

随着信息技术的进步和网络时代的来临，高校管理对IT需求也越来越大，目前高校为适应教学和科研的需要，迫切需要改革传统的信息化教学管理。而基于虚拟化技术的云桌面应用既经济环保，又可以简化管理，成为新一代教学管理服务系统的首选。本文从虚拟化技术的特点出发，从各方面探讨基于云计算的虚拟化技术在高校中的应用。

虚拟化技术；云桌面；云计算；高校

1 研究背景

目前，高校IT管理属于分散式管理，学校需桌面大概分为：普通计算机机房、专业机房、办公人员桌面、多媒体桌面、电子阅览室、图书检索客户端、教师备课桌面等。系统更新频繁、稳定性较低，管理起来难度较大。许多设备公用，利用率低，不能满足高级IT教学需要，机房和实验室更是木马、病毒、恶意攻击常常出现的地方[1]。而传统PC使用寿命较短，功耗高，从长期使用来看费用相对较高，且过了厂家的维保期后，维护费用逐年增加。终端品牌与种类较多且较为分散，无统一管理平台，为管理增加了难度。

虚拟化技术的应用不仅可以保证环境正常运行，对用户的桌面及各种应用程序集中化管理，而且尽量保证用户的桌面使用体验。其次，虚拟化技术实现了标准化桌面以及相应的系统和应用，发布的桌面及应用可根据用户的需求，分发不同的桌面及应用组合，并可以按需随时调整。再次，所有重要文档全部保存在数据中心、电子阅览室和图书检索的虚拟桌面不保存桌面，所有客户终端上不保留任何相关敏感数据。保证重要文档不丢失。最后，通过虚拟化技术，不仅可以提高桌面生命周期，还可以降低采购成本和日常的运营成本。

2 虚拟化技术

2.1 服务器虚拟化

通过对服务器硬件进行虚拟化，服务器虚拟化技术将一台服务器变成多台相互独立运行虚拟服务器，服务器硬件可进行按需分配，使物理服务器不再局限于一个操作系统，能够在确保投入成本的同时，充分发挥服务器硬件性能、提高运行效率、减少空间浪费，给高校带来更多的经济效益。

虚拟化的服务器具备比物理服务器更长运行时间的优势，它可以将运行中的虚拟机从一个主机迁移到另一个主机上，避免了经常需要部署服务器的额外之需。其次，虚拟机的完美分割大大减少了物理服务器的数量，减少了网络设备费用、数据中心UPS以及占用空间等等，降低了经济成本[2]。此外，与特定物理服务器不同，虚拟化服务器可以实现映像级备份，在运行虚拟化底层的硬件上恢复镜像备份文件，并可以利用先进技术实现差异化备份，使灾备变得更轻松。更重要的是，发生宕机事件时，可以利用站点恢复管理工具进行自动测试和故障转移，将数据迁移到云端进行管理和使用。

2.2 桌面虚拟化

桌面虚拟化在服务器虚拟化的基础上，在中心服务器上产生大量独立的桌面操作系统发送给终端设备，实现了单机多用户。终端用户通过网络连接到虚拟主机，用个人用户名和密码可随时随地登录到虚拟主机，访问自己的桌面系统。随着与IAAS的基础资源平台相结合，桌面虚拟化已经演变成DAAS桌面云[3]。

首先，桌面虚拟化提供了一个极好的管理手段，有利于高校对桌面终端的集中控制。网络中心足不出户即可通过后端的数据中心对桌面镜像和相关的应用进行集中管理，其快捷性是以往物理桌面不可比拟的，也间接减少了运营成本和维护费用。其次，数据更安全。桌面虚拟化的应用所产生的数据在数据中心，数据不会因终端受损而丢失，这极大的提高了数据安全性，此外，后台的集中维护也大大降低了病毒防范成本。再次，对高校的长期发展来讲，用瘦终端、平板和带触摸屏笔记本等多种承载方式在不同地址、不同设备上登陆，不仅替代了更加昂贵的PC机，降低了成本，更是提高了桌面的灵活性，关机用户也可以远程开启虚拟机，用户可以实现在任何地点和时间段进行办公，同时，数据的安全性也能得到保障。[4]

3 云桌面的优势

云时代的来临，越来越多的办公电脑即将被桌面虚拟化技术替代。云桌面技术的出现为高校在移动办公方面的建设带来了有效的解决方案，能够为高校节约大量的社会资源，在使用环境上可以大大节约能耗，并且提升办公的效率。

首先，基于服务器的稳定性，云桌面的运行环境更加稳定，同时，云桌面在花很小的代价下就可实现冗余，保证了使用环境的连续性。其次，能够集中简化管理，方便管理员管理与维护，以前管理员需要到电脑所在地点去维护所有的电脑，使用云桌面后，只需通过管理平台就可以管理与维护所有的电脑。最后，通过采用云桌面的方式，能够降低长期拥有成本，方便日后升级硬件，终端部需要升级，只需升级服务器；从长远来讲，当现有的瘦客户机硬件损坏后，也只需更换瘦客户机就行，其购置成本远低于电脑价格。

4 解决方案

4.1 需求分析

云桌面要求尽量保证用户的桌面使用体验。其具体基本功能需求如下：

集中化管理用户的桌面及各种应用程序。

实现标准化桌面以及相应的系统和应用，发布的桌面及应用可根据用户的需求，分发不同的桌面及应用组合，并可以按需随时调整。

所有重要文档全部保存在数据中心、电子阅览室和图书检索的虚拟桌面不保存桌面，所有客户终端上不保留任何相关敏感数据。保证重要文档不丢失。

通过虚拟化技术，提高桌面生命周期，降低采购成本和日常的运营成本。

4.2 设计目标

基于以上分析，高校若实施新的集中的管理构架，技术上应采用应用虚拟化和桌面虚拟化结合，提供可靠的标准化桌面及应用环境，使用习惯与传统PC无差别。

通过虚拟化的改造，在数据中心进行集中的部署、维护、管理桌面及应用，对所有智慧型的桌面和应用程序提供一个统一安装及发布的平台：能迅速地部署最新操作系统和应用软件、降低维护桌面和软件的费用；前端桌面使用瘦终端，逐渐减少维护量，增强安全性，最大限度保持原有的用户使用习惯，良好兼容现有应用程序、并且对未来的可能的应用及安全构架有良好的兼容性；[5]构架设计遵循开放、灵活的原则，以适应系统扩充以及日后的需求变更；支持所有常规外设，如网银U盾、USB、串口、并口打印机、摄像头、高拍仪等；桌面虚拟化方案选择专用云服务器；终端选择灵活，同时支持X86和RAM架构终端；便于日常维护；可扩展性强，在业务规模扩大时快速扩容部署。

4.3 关键设计标准

良好的用户体验。虚拟桌面能够提供与目前用户使用的PC一样的各种功能：流畅地观看带有flash的网页，使用各种外设。管理员应有一定的监测能力，评估最终用户体验、排除故障、调整受到影响的服务质量。未来的终端用户可以顺利流畅的使用不同类型的网络：互联网、LAN、3G、甚至电话拨号链路等。[6]

可靠性。没有直接影响整体架构问题的单点故障，所有的功能部件都必须支持冗余或高可用性，某些功能组件的故障也不会影响所有用户，允许个别用户尽快恢复。[7]如果需要，部署主动监测服务、报警机制、负载分担或故障切换机制，无缝转移不用的资源，不加载失败的节点。

可扩展性。作为桌面虚拟化基础设施的最终目标，在设计上支持5000个或多个并发虚拟桌面。功能模块化可以很容易地适应未来发展需要，当数量或应用等发生变化时无需重新设计整个基础设施。对于以500并发用户为一个单元的设计，可以很容易扩展到5000或更多，做到全校云桌面统一平台管理。

5 使用场景

基于虚拟化技术的桌面云平台适用于高校的各种场所(如图1)。云平台按需分配科研所需软硬件环境、集中存储确保科研成果，满足了科研的需要；教师和教务人员可随时随地访问自己的环境和校务资源，确保了教学的需要；云平台简化了IT管理、降低终端投入、提高整体安全性，满足了高校图书馆、办公室等场所的需要。

5.1 普通机房和多媒体教室

普通机房在云桌面解决方案中一般采用PVS+VDI池桌面，PVS减少了磁盘空间开销和降低了磁盘I/O需求，更易替换镜像，满足教学的多样性；VDI池桌面拥有磁盘保护特性，非常适合教育行业，同时池桌面也能解决在没有硬件服务器冗余的情况下，尽量做到虚拟桌面的冗余，保证了高可用性。

5.2 专业机房

专业机房与普通机房相比，整体架构方面无变化，但专业机房在图形图像方面的需求更为特殊，如CAD硬件加速、Photoshop增强效果，图形图像渲染等，所以在专业机房的解决方案中，每个虚拟桌面都需加载独立显卡，而显卡类型需根据所需运行的文件大小来确定。

5.3 图书馆

图书馆包括电子阅览室、图书检索终端和管理人员办公，电子阅览室解决方案与普通机房一致，采用VDI池桌面+PVS方式；图书检索采用应用虚拟化，应用虚拟化的特点是对硬件资源消耗小，使用画面更为简洁，同时在终端方面也支持安卓、ios、黑莓等移动终端操作系统，这样采用平板等更简便的设备用作检索终端，未来还可以用学生的手机、平板等设备进行图书检索，取缔原有的检索终端；管理人员办公采用VDI专有桌面，使用者拥有完全权限。[8]

5.4 办公人员桌面

办公人员采用VDI专有桌面，使用者拥有完全权限，与普通PC一致。

5.5 教师备课桌面

采用共享桌面，此桌面利用Windows多用户，共享一个操作系统，降低对服务器的需求。

6 结束语

云技术是计算机资源的一种新的应用模式比传统的计算机应用模型更灵活、更经济。人们可以像使用水、电等资源一样方便地使用计算机资源，按需索取、按需付费[9]。高等院校信息化建设、多媒体教学需要这种模式，如何将云技术更好地运用于高校教学管理等各方面是需要我们接下来仍然要思考的问题。

[1]石少敏.基于云计算的虚拟桌面平台在教学中的研究[J].电子测试，2014(19)：38-40.

[2]高俊芳.云计算下的高校图书馆学科知识服务平台研究[J].图书馆学研究，2015(2)：83-87.

[3]姚宏宇，田溯宁.云计算：大数据时代的系统工程[M]. 北京：电子工业出版社，2013.

[4]鄢涛，李丹.虚拟云桌面技术的研究与实现[J].成都大学学报，2013(6)：145-147.

[5]贾塞石.云桌面技术的典型应用分析[J].硅谷，2013(8)：24.

[6]崔文博，马卫民.浅析云桌面的应用及其优势[J].中国管理信息化，2013(6)：45.

[7]周斌.企业虚拟化技术应用概述[J].计算机光盘软件与应用，2012(22)：35-37.

[8]杨欢.云数据中心构建实战[M].北京： 机械工业出版社，2014.

[9]韩宁.云桌面技术在高校信息化建设及教学中的应用[J].软件导刊，2012(5)：105-107.

The Design and Application of College Desktop Cloud Platform Based on Virtualization Technology

YANG Lu，GU Li-chuan，JIAO Jun

(College of Information and Computer,Anhui Agriculture University, Hefei 230000, China)

With the development of information technology and the advent of the Internet age, IT demand is also growing in university management. Currently in order to satisfy the needs of teaching and research, it is urgent to reform the traditional IT teaching management. Cloud desktop application based on virtualization technology is not only economical and environmental protection, but also simplifies the management, and becomes the first choice for the new generation of teaching management service system. Based on the characteristics of virtualization technology, this paper discusses the application of cloud computing in colleges and universities.

Virtualization technology; Cloud Desktop; Cloud computing; Colleges

2015-05-10

安徽省高等学校省级质量工程项目(2014jyxm091);电子信息工程特色专业(2014tszy090)。

杨露(1983-)，女，安徽省合肥市人，硕士，实验师，主要从事信息管理、计算机应用研究。

TP39

A

1673-8772(2015)04-0047-04