基于云桌面应用在校园网建设和管理中的探究

陈海国

摘 要 云计算作为互联网发展中的一种新技术，引起了一场新的技术革命。在校园网建设中利用云技术可以有效解决计算机资源分配不合理、维护困难、资产调配频繁及重复投资等问题。笔者以所在学校为例，通过剖析当前技工院校校园网建设和管理中普遍遇到的问题，结合笔者在实际工作中的经验，就如何运用云桌面技术应用在校园网建设和管理进行探讨。希望对其他兄弟院校的校园网建设和管理起到抛砖引玉的作用。

关键词 云技术；云桌面；桌面虚拟化；校园网建

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）183-0086-03

1 校园网建设和管理现状

目前大多技工院校的校园网建设仍普遍采用传统的部署模式，直接为每个应用终端配备计算机硬件和软件。学校普遍面临的问题是计算机基础设施的建设很难满足学校日益增长的需求，学校只能在信息化建设方面不断增加投入。另外，学校教学教研或各种办公应用，对计算机和网络资源的需求不同，资源无法按需调配而造成浪费。还有各种设备负载不均衡和老化也是客观存在的问题。

和很多二、三线城市的技工院校一样，笔者所在学校的校园网早期受建设经费的制约，建设方式单一简单，整个校园网相当一个二层通信构建的平面网络。各电脑终端仅是实现简单的连通，网络整体稳定性不好，出现故障后排查困难，给校园网日常管理和维护工作带来极大困扰和烦恼。

1.1 终端分散且配置不一，维护工作量大

校园网终端计算机分布在学校教学楼、实训楼和办公楼各楼层，终端分散，网络管理人员少，对校园网终端的维护不易。当需要对校园网各终端进行系统更新、软件升级或病毒查杀时，网络管理员工作量特别大，需要逐个终端去操作。

另外，由于各终端计算机购置时间不一，计算机品牌、硬件配置和操作系统等各不相同。当要为终端计算机部署软件环境时，也需要对每个终端进行手动部署。维护工作量大，效率低。

1.2 网络安全环节薄弱，存在极大网络安全隐患

原有的网络架构部署在同一个平面上，各个终端计算机没有进行有效的网络隔离，一旦发生木马感染或病毒攻击，将会直接致使一个楼层片区的网络发生故障，严重的甚至整个校园网瘫痪。

另外，由于终端计算机数量有限，无法满足人手一台，很多办公室的计算机基本上不能做到专机专用，还得开放给其他无机人员使用。计算机在公用情况下存在安全隐患，由于使用过程可能使用U盘或光盘，以及访问外网时无法有效监管，存在感染病毒风险。这种网絡环境一旦感染病毒，往往导致计算机系统变慢甚至无法开机，更严重的会在校园网内各终端互相传播和攻击，致使整个校园网络瘫痪。

1.3 校园网终端故障频繁，处理繁琐

校园网各终端计算机在日常使用过程中，因为设备老化或人员操作不当，常有发生电源、风扇、内存、硬盘和主板等硬件损坏情况，维修工作量大。尤其是每次寒暑假过后，或每年回南天潮湿天气，终端故障率更高。

1.4 教室多媒体设备未联通校园网

学校的教室应用了多媒体教学，但每个教室、实训室的多媒体设施与校园网未互联互通。教师要使用多媒体上课仍需要自备笔记本电脑或U盘，并且无法实时使用校园网络资源，给教学实习带来极大不便。

2 云桌面的概述

云桌面技术是云计算的一个典型应用，又称桌面虚拟化（VDI）。云桌面是指将终端计算机进行虚拟化，以实现终端桌面的灵活性和安全性。是一种瘦客系统和虚拟化技术的有机结合，主要以虚拟机形式在服务器上运行，通过桌面传输协议的方式提供桌面的远程显示服务，方便用户运用网络就能访问桌面计算环境的一种新技术。云终端用户可以使用多种设备，随时随地通过网络访问属于个人的云桌面系统，而且访问云桌面就像是访问传统的本地桌面一样。云终端则是指各种瘦客户机、人个电脑、平板电脑、智能手机或其他移动智能终端等接入设备来有效获取接入服务。

3 云桌面技术在校园网建设和管理中的运用

3.1 云桌面总体架构

根据桌面虚拟化建设需求，实行“两池一区”的运行环境架构体系。分别为：虚拟化计算资源池、虚拟化存储资源池和资源管理区。

虚拟化计算资源池是通过采用VDI虚拟化技术，为用户提供高性能，高安全的业务办公环境。

虚拟化存储资源池是通过部署存储设备，为虚拟机镜像文件的共享存储，以及为用户的业务数据提供了可靠，安全可冗余的存储环境。

资源管理区是通过在虚拟机环境部署冗余的管理服务器、连接服务器，数据库服务器架构为VDI的正常，稳定运行提供后台管理；通过部署云资源管理软件为VDI环境下的虚拟机资源，存储资源，网络资源，应用资源及运维处理等方面提供监控及运维管理；通过部署磁盘阵列镜像软件，确保虚拟化存储资源池内的虚拟机文件和用户的业务数据的安全，确保桌面虚拟化系统整体的稳定、可靠运行。

3.2 云桌面建设原则

按照云桌面的建设目标，依据云桌面建设项目具有涉及范围广、建设规模大、数据构成复杂等特点，在设计阶段需遵循一些重要原则，以保障后续建设的顺利衔接和有效执行。

3.2.1 全面性

云桌面建设是一项从无到有的工程。除了针对基础建设需求进行设计之外，也要就系统建成后整个云平台的运营、管理和运维进行综合考虑，使得设计能够全面地满足系统持续稳定运行的需求。

云桌面建设是一项长期性的系统工程，必须全面考虑，在总体建设规划指导下，按照“实用先行、循序渐进”的建设原则进行统筹规划分步实施。

3.2.2 高可用性

云桌面建设项目应首先考虑信息系统的高可用性，应坚持需求驱动、以应用为主导的方针，规划和建设相应的各个子系统；系统应该在容错、应急、负载等多方面予以考虑，保证系统连续服务；结合严谨的测试管理与运维体系，保证系统的高可用性。

3.2.3 安全性

云桌面建设作为重要的教育服务建设项目其信息安全的重要性不言而喻。因此必须将安全性设计作为重要涉及原则予以优先考虑。在建设和应用过程中须严格遵照有关规定，采取有效防范措施和机制，以确保网络和信息安全。

3.2.4 可扩展性

云桌面建设项目应充分考虑未来发展，同时信息化建设是一个循序渐进、逐步扩充的，总体设计应该采用层次化设计，整体构架要考虑到为今后系统扩展和升级留有扩充的余量。

3.2.5 先进性

云桌面建设项目应在设计思想、系统架构、采用技术、选用平台上均具有一定的先进性、前瞻性。在充分保证可用性、开放性、扩展性的前提下保持系统的先进性、扩充性，采用技术成熟、厂家信誉好的产品，使系统在未来相当一段时间保持稳定。

3.2.6 可实施、可管理、可维护

云桌面建设项目在保证业务覆盖面广、架构完善、技术先进的同时，也必须考虑软件系统及其运行环境的可实施、可管理、可维护，并在设计中重视建设期中、建设期后的管理与维护体系。

3.3 云桌面设计内容

1）建设强大、高效的计算资源平台，通过采用架构领先、功能丰富的刀片服务器，为云桌面搭建可靠、稳定的应用支撑平台，满足软件各种应用的部署和运行。

2）建设安全、可靠的存储资源平台，通过采用冗余架构，高速、高容量的存储，为开发人员的开发数据及虚拟化系统的正常运行，提供良好的数据存储环境。

4 云桌面技术在校园网建设和管理中应用的效果

应用云桌面绿色环保，降低PC电能功耗，信息数据集中管理，减少网络维护人员工作量。将用户桌面、数据、软件分层管理，安全、快捷、方便。通过把云桌面技术应用到校园网建设和管理中去，效果是明显的。

4.1 所有终端互联互通，校园网资源充分利用

所有教室、实训室以及教师办公室均基于云桌面实现互联互通，教师用自己的帐号密码，不论是在学校还是家里，均可以登录个人桌面并便捷完成办公或备课。上课再无需自备笔记本或U盘即可使用计算机和校园网络資源。

4.2 日常维护统一实施，方便高效

云桌面将用户桌面、数据、软件分层管理，可以实现负载均衡、终端故障自动隔离、系统自动重构和动态迁移等高效的服务器应用环境。管理员可在不中断用户工作的情况下进行维护操作，减少服务器或应用系统的停机时间。统一安装、统一杀毒、统一升级、统一备份数据，取代以往逐一维护的囧境。支持异构操作系统的整合，支持老应用的持续运行。总体上大大提升网络管理人员工作效率和降低运维成本。

4.3 应用灵活方便，终端快速部署

应用云桌面后，教师仍然好像使用传统电脑一样。不仅可以正常使用打印、扫描、U盘等日常工作所需要的外部设备，还可以根据需要自行安装应用。

教师用户可在任意一台云终端登录自己的云桌面，调整位置或更换办公室时，不再需要搬动云终端。而且还可以通过其他PC、平板、智能手机等连接到云桌面进行办公，实现流动办公。

有新员入职时，也只需要分配其一套云终端，接上网线即可正常使用，避免以往安装系统、安装软件和拷贝工作所需的数据而折腾半天。

4.4 数据安全及主动病毒防御

云桌面所有的计算和数据存储都是在云端服务器，在授课终端和云端服务器进行通信时，传输的相当于是位图显示，不用担心云端服务器传输来的数据被窃取。另外，云桌面技术在底层，通过系统底层输入输出端口拦截新技术，可以有效阻断病毒或木马的攻击和破坏。云桌面支持快速转移和重构，支持简单便捷的灾难恢复解决办法。

4.5 设备低碳节能，更换频率低节省投入

传统PC机一般3年左右就可能因为性能无法满足用户需求而淘汰。而云桌面，当出现性能无法满足后续业务需求时，可以通过增加服务器和扩容存储来解决，无需更换云终端。而且一般云终端使用寿命可达8～10年。

云终端功耗在10W以下，而传统电脑一般都在100W左右，功耗不到传统PC的1/10，长时间来算，使用云桌面可以大幅节能，节省电费。

5 云桌面技术在校园网建设及管理中遇到的问题

云桌面技术应用在校园网建设和管理过程中，碰到一些常见问题，现将问题原因及处理做法剖析出来，以便给正准备建设云桌面的院校一个有效参考。

5.1 用户体验感受影响，需逐步指引过渡

云桌面应用在校园网中，一开始遇到比较突出的问题主要是终端用户体验受影响。传统PC机所使用的操作系统呈多样化，如Win10，Win8，Win7，甚至有WinXP的，而每种操作系统不论从界面或操作习惯方面均存在一定的差异。笔者学校选用当前较为主流的Win7（64位）作为云桌面的操作系统，各终端用户因习惯了原来的操作系统，存在一下子无法适应新系统的情况，用户满意度难免受影响。再者，云桌面的整体性能与传统PC机相比，还是有差距的，应用上有一定的局限性。云桌面是通过云服务器来提供计算能力，然后再通过网络传输到前端展现。云桌面通过一些高级传输协议，可以完成一般的教学教研或办公应用，但如果要运行较高负载的应用，如高清视频编辑、3D渲染等就显得比较困难了。

综合上述，终端用户一下子从传统PC机向云桌面转变，需要一个适应过程，除了要及时开展相对应的使用培训，还要在云桌面的系统桌面上备好较为详细的使用指引。针对教学或办公使用，应用软件有个性化需求的，例如数控CAM，CAD等软件，部分软件需要在32位的操作系统环境下安装，可以实施分配2个主系统到其用户账号下，由用户根据需要自行选择。

5.2 教室终端双屏输出，投影仪显示不全的问题

由于教室和实训室的教学演示需求，需要显示器和投影仪实行双屏同步输出。云终端机可以通过VGA和HDMI接口实现显示器和投影仪双屏同步输出，但在调试过程中遇到投影仪和显示器分辨率不同，显示器通过HDMI接口连接，分辨率为1920×1080，投影仪通过VGA接口连接，分辨率1024×768，终端系统以最高分辨率为默认输出，导致投影仪显示内容不全。笔者的做法是采取对终端设备内核进行输出参数修改，发布升级布丁，统一升级终端内核，强制双屏同步同分辨率输出得以解决。

5.3 用户升级操作不当，导致驱动异常

在云桌面应用过程中，有部分用户反映，之前使用正常隔天使用却异常的情况。如USB外接设备无法正常使用，甚至桌面出现蓝屏或无法进入系统等。经过对故障检查分析，发现是原来很多校园网用户，在传统PC机上习惯安装驱动更新软件，例如驱动精灵，驱动人生等，这些软件会自动为系统更新驱动程序，用户在使用云桌面也延续了这习惯。虚拟化硬件与物理硬件是存在区别的，当在云桌面安装了驱动更新软件，并且用户按提示进行了所有升级或更新的操作，就极有可能选择了一些不合适的更新，而导致原驱动异常。如果是硬盘接口驱动被错误更新，甚至直接导致蓝屏或无法进入系统。

当出现这种情况，笔者的做法是以管理员身份进入安全模式进行修复驱动，对无法修复的实施系统重装。更好的办法是提前做好正确引导工作，建议用户尽量不通过驱动精灵等方式升级或更新，当终端用户需要添加使用新设备时，建议到设备官方网站下载专用驱动程序以避免错误更新。

6 结论

总而言之，云桌面作为云计算技术衍生出来的一种新技术，将其有效地应用到校园网建设和管理中去，不仅可以减少校园网故障和损害的发生，降低耗能，同时还大大提升校园网管理工作的效率，为教学教研以及办公应用提供更加便捷和优质的网络服务。

参考文献

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