虚拟化云桌面在高校计算机实验室中的应用

郑俊

摘要：目前多数高校计算机实验室采用的是传统计算机部署模式。这种传统模式因受其地理位置、开放时间等原因限制导致使用率较低，这一现状已不容忽视。计算机实验室能否科学化、自动化管理是现下每一个实验室管理人员需要思考的课题。该论文着重依据虚拟化云桌面的技术手段探讨新的实验室管理模式。

关键词：虚拟化；云桌面；计算机；实验室管理；管理模式

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）14-0249-03

目前，包括Google、微软、IBM、Amazon、EMC和惠普在内的许多IT业巨头都开始在云计算上进行重点研究，也有了一些供企业使用的云计算案例。云计算的用户应用非常的广泛，各类用户有企业政府、学术机构、个人等。

云计算的发展现状，主要有应用和研究两方面。本文主要探讨基于虚拟化云桌面的技术手段打造新一代的高校计算机实验室的管理模式。

1 高校计算机实验室中心现状

以“某学院计算机基础教育实验中心”为例，该学院是一个独立的分校区，现有在校师生近3000人，共有计算机机房9间，近700台计算机。根据万欣机房管理软件提供的各机房使用率的数据：图1与图2的数据为2013-2014学年的各机房使用率统计表，图1统计的时间为24小时，图2统计的是目前机房正常开放的时间8：00至21：30 。图3截取的为学期中间2014年11月11日的机房利用率曲线图。根据数据统计分析不难看出各机房整体使用率偏低，基本不超过15%，部分机房使用率5%不到。每日的机房使用情况结合在校大学生作息规律发现7：00-8：00、11：00-13：00、16：00-18：00、20：30-24：00四个阶段使用率偏低，使用率高的时间集中在有教学任务安排时。

导致以上情况的最根本的问题在于该计算机基础教育实验中心采用的传统的计算机部署模式，师生用户因地址位置、使用时限等问题无法有效便捷的使用实验中心的相关设备。

2 构建高校计算机实验室虚拟化云桌面思路

高校中计算机实验室不仅是高校教学实验、学生自主学习、上机实践的场所，还是承办一些校内及社会无纸化考试的考场，例如相关计算机期中、期末考试，普通话考试、全国计算机等级考试等。因此确保各信息化平台、系统的正常运行，保障教学与实训的顺利开展，能够更好的服务于教学、科研显得至关重要。

但现实中，在计算机实验室建设方面，目前高校基本采用的是传统计算机部署模式，即建造的一个一个的传统实体机房，每个机房配备相应的独立计算机，拥有完整的硬件设备及相应的软件系统。这种模式下的实验室管理烦琐复杂，涉及硬件管理、软件管理、师生用户上机管理等，工作量大，管理及维护成本高。随着信息化校园的建设，实验室管理人员发现传统的以人为主，非集中式的实验室管理方法已经不能满足今天的实验室发展需求。计算机实验室能否科学化、自动化管理是现下每一个实验室管理人员需要思考的课题。

下面根据上述计算机基础教育实验中心现有设备及网络环境，提出以下设想。作为信息中心的管理人员是否能够在最少的管理维护成本情况下做到用户、设备等集中式的管理？从学生角色出发是否在不受地理位置限制，以最低成本享受与所学内容最匹配最人性化的界面？从任课教师角度出发是否可以搭建课程所需的各式各样的教学环境以满足教学需求？

基于以上几点，我们尝试基于虚拟化云桌面技术构建计算机基础教育实验中心虚拟化实验中心[1]：

1）管理人员可以通过控制中心管理成千上万的虚拟桌面和用户对象，针对不同的科研、教学目的创建不同的“系统镜像模板”，在此基础上生成若干虚拟桌面。云桌面技术通过“系统镜像模板”在后台数据中心定制桌面环境，可以很方便地对任意选定的桌面进行管理维护。实验中心可以轻松完成以托管服务的形式向师生用户交付桌面。通过虚拟化的方式将服务器、存储、网络等资源形成一个资源池，实现集中统一管理，虚拟化实验中心实际运用中如碰到软硬件故障，可通过虚拟中心服务器相关云计算方法进行虚拟桌面的实时迁移，而用户实际使用不受任何影响。

2）用户只需要为每个需求点配备具有足够处理输入和显示功能的终端设备，与传统部署方式相比大大减少了在终端硬件设备方面的成本投入。用户通过这些低成本的客户端即可访问虚拟化桌面，而不受原来地址位置、时间的限定。如此即节约了学习成本，又有效地提高了设备的使用率。

3）更加值得一提的是因为“系统镜像模板”，不仅能够为师生用户提供了共享软硬件系统平台，而且每个系统都有属于自己的硬件性能及软件系统，能够根据不同的教学任务和科研目的，做到按需求定制。

3 基于云桌面的虚拟化实验中心物理构架

虚拟化云桌面技术作为云计算的一种应用形式，由于所有的计算都放在服务器上，终端设备的要求将大大降低，不需要传统的台式机，笔记本。用户（user）可通过终端设备如手机（Mobile）、瘦客户端（Thin Client）、PC机访问虚拟桌面。具体访问流程如下：

1）user通过网络上的终端设备向连接服务器（Connection Server）发出请求；

2）连接服务器（Connection Server）向域控服务器发出请求进行用户身份验证；

3）源池根据用户信息分配相应资源供用户使用。

4 展望

借助虚拟化实验中心，计算机中心管理部门可在数据中心内运行虚拟桌面，并将桌面作为受管服务交付给学生和教职员工用户。最终用户可以获得熟悉的个性化环境，并可以在内外部的任何地方通过瘦客户端访问此环境。

将桌面数据置于数据中心，管理员可进行集中式管理，同时还能提高效率、增强安全性。其优势在于：

可靠性：通过底层的ESXI主机和VC管理软件，可以集中所有的计算和存储资源

实现资源的整合及复用，VC的容错机制可以保证在单台ESXI主机硬件故障时不影响应用的正常运行，虚拟桌面不会或很少停机。

安全性：因用户获得是虚拟的桌面，系统的控制权限在管理员，就可以做到轻松限制数据访问，防止敏感数据被用户复制。同时备份数据的时候不需要用户系统关闭，在线即可操作

便捷性：管理员可以快速的部署学生及教职员工用户的教学和办公环境，通过模板的复制，部署一台WIN7的系统只需要1分钟，通过快照功能可以恢复用户最近几个时间点的历史环境，同时虚拟桌面支持传统PC、Mac、瘦客户端、iPad 及 Android设备。

可管理性： 通过 View 用户配置管理可以集中管理虚拟桌面，包括用户配置文件、应用授权、策略、性能及其他设置

成本控制：通过计算及存储资源的统计计算，可以新购或利用目前硬件搭建实际生产环境，同时利用整合和复用技术，可以最大程度的发挥硬件的使用率，不需要购买大批量的PC满足日常学生及员工的工作学习需求。

5 结束语

基于虚拟化云桌面的虚拟化实验中心采用的是一种计算机资源的新的应用模式，从理论层面讲它从本质上有别于传统模式，呈现更加灵活、更加经济的特点。虽然理想的“云计算”技术手段的使用可以为高校师生带来各方面的优势，也能在某种程度上节省经费投入。但我们不难发现仍存在一些问题：

1）虚拟化实验中心构建是一个复杂的系统化工程，需要全局统筹考量。合理的云计算的环境是基于服务器提供计算资源（即CPU、内存），所有数据存放在共享存储上，为了保障数据安全性，共享存储在软硬件级别上均需考虑冗余。但目前绝大多数高校的计算机基础教育实验中心不具备以上硬件结构资源，需进一步通过存储虚拟化技术来搭建“存储池”。

2）云服务的不足也是显而易见的：因应用和服务依仗于网络的支持，对网络环境过度依赖；因数据和应用程序都摆放在云中，数据存在安全风险，如安全保护不足，会导致严重后果和负面影响。

3）面对这种新的管理、使用、服务模式，不仅需要软硬件环境的合理布局，还需要得到用户和实验室管理者的支持。但实际上无论是师生用户还是实验室管理人员适应这种重大变化都显得有点措手不及。

参考文献：

[1] 张目， 孔燚. 云桌面交付技术在高校计算机实验室管理中的应用[J]. 计算机光盘软件与应用， 2013（0l）. [2] http：//baike.baidu.com/link？url=iOwqrhPTnxUxL921thZXomJgfW90saiZTEjrdndatgrE0Vg5H-i8StCh2LHkDJ0VOxPxF0K9mC1G_KrJFL-tCq.

[3]http：//baike.baidu.com/link？url=VH27MbeqgpQuIZLA8Grw_FzF7i6PrV50hhcHze0wKzepAjiMIQXiSFSdEFaM0aRIQWgpnY4uBDvX9qRHn9O-0q.

[4] 李恬. 高校计算机开放实验室创新模式的实践与探索山[J]. 实验室科学， 2007（4）：108-110.