基于虚拟化技术的教育云桌面的计算机实验室建设研究

林宏

摘 要：随着社会科技的快速发展，越来越多的学校建立起了计算机实验室，为学生的学习提供了方便。但传统的计算机实验室存在维护和升级上的困难，且更新换代慢，无法跟上新形势下的高校教育模式。为了加强高校计算机实验室的改革，可以采用新时代的云计算网络计算模型对实验室机房设备进行建设，让高校计算机实验室满足当前全新的教育形式。文章作者根据云计算，通过利用虚拟化技术，设计教育云桌面的计算机实验室建设方案，希望能够为高校计算机实验室建设提供参考。

关键词：虚拟化技术;教育云桌面;计算机实验室

中图分类号：TP308  文献标识码：A  收稿日期：2018-09-02

文章编号：2095-624X（2018）31-0017-02

一、引言

随着信息技术的快速发展，高校中建立起了计算机实验室，可以进行理论讲解和实际操作，让学生的计算机能力得到提高。但传统的计算机实验室已经逐渐跟不上时代节奏，存在一定的问题，也影响了高校新型教育模式的开展。因此，学校需要对计算机实验室进行更新换代，而云桌面技术能够很好地解决高校计算机实验室中存在的问题，实现实验室机房的升级，为学生学习计算机和其他课程提供全新途径。

二、高校计算机实验室建设现状

高校建立计算机实验室，可以为学生提供合理的教学空间和教学方法，方便了学生从网络上学习知识。但学校的计算机实验室建设采用传统的软、硬件配给模式，已经跟不上快速发展的信息时代的要求，在升级和维护等方面存在困难，影响了高校计算机课程的开展。

1.硬件性能跟不上软件的更新

在高校计算机实验室中，计算机的硬件比较陈旧，使用时间较长，一些新出现的软件或操作系统无法在这些老式计算机上安装或运行，这造成了很多课程难以顺利开展。因此实验室内的计算机在极短的时间内就需要更新换代，增加了投入成本。

2.需要经常进行更新和维护

由于学校计算机实验室为多门课程的学习提供应用，因此使用频率较高。而且为了满足教学需求，计算机内的课程软件需要技术更新。定期的维护和升级都需要人员打理，增加了成本投入，也让计算机的软硬件更新换代加快。

3.资源共享和利用率较低

高校计算机实验室采用局域网的连接方式，实验室内的计算机性能和安装软件不同，只能在特定时段为特定的学生和教师提供相应的服务，导致计算机实验室的资源共享和利用率较低。而且在实际应用中，学生和教师不能根据自己的实际需求进行更多的实验操作，只能利用有限的时间完成课程任务，导致实验室的利用率不足。

4.存在安全性隐患

在计算机实验室中，由于学生学习需要接收和存放资料，在利用U盘存取文件时可能将病毒感染整个计算机网络，导致计算机网络中断，影响了计算机课程的顺利开展。而且计算机实验室的管理人员不足，无法及时解决网络危害和漏洞防护问题，这给计算机实验室的管理和维护带来了不便。

三、云计算与云桌面技术

云计算是传统计算机和网络技术协调发展的产物，通过网络将计算机组合成强大的系统，随后移植到电脑、手机中，实现强大的处理和计算能力，解决信息处理的困难，满足用户对大量信息的处理需求。在信息技术快速进步的今天，云计算已经得到了广泛的应用，可以通过计算机和网络构建完善的计算机处理系统，建立起云桌面，利用网络房屋云平台，实现资源的共享，方便了日程工作的需求。

云桌面則是一种根据云计算衍生的虚拟化技术，利用互联网部署多个服务集群，在云平台上集中各种应用，为用户提供所需的信息资源。用户计算机同云平台系统相连，实现资源的共享和利用。

在高校的计算机实验室中应用云桌面技术，能够打造出优秀的实验室机房，充分运用云计算为高校师生进行服务。虚拟云桌面是集中化管理平台，能够灵活分配资源，让整个系统更加合理与方便。

四、基于虚拟技术的教育云桌面设计方案

1.云桌面设计方案概述

教育云桌面根据虚拟化技术建立起适宜高校师生运用的计算机管理平台，在运行模式、教学需求等方面符合需要，能够让学生养成良好的学习习惯，提供良好的用户体验，同时还能加强教学管理和数据采集。

在云桌面设计上，虚拟桌面采用多个客户终端对网络服务器上的虚拟机进行访问，即多个客户端有着独立的桌面体验，可以随时对虚拟机内安装的软件和相关数据进行访问。在存储方面的设计，将云桌面的软件和数据集中存储在高性能云存储上，可以避免因服务器故障而影响客户端对数据的访问。

2.教育云桌面的构建

第一，根据设计方案构建虚拟化IT构架。在高校的计算机实验室构建上，可以实现多个计算机网络和服务器的资源池，利用B/S构架进行统一管理。教育云桌面可以创建动态备份、删除的虚拟机，形成可以跟进教学的虚拟教学环境。在存储管理上，通过数据的统一存储和动态迁移，实现虚拟教学的连续性和稳定性。

第二，建立统一视图的管理平台。教育云桌面采用统一的视图界面，利用B/S架构，方便学生的访问。即使不下载安装客户端，也可以利用浏览器进行访问，让教学更加方便，也利于实现服务器、客户端、存储、教学桌面等的统一管理。教育云桌面平台的客户端只用来操作访问，虚拟桌面环境则部署在数据中心。学生利用客户端进行访问，降低了操作难度和学习成本。后台管理人员在对云桌面进行维护管理时，可以在平台上对数据中心内的软硬件进行重构和发布。

第三，实现针对性的虚拟教学环境。教育云桌面可以根据不同的需求实现虚拟系统的快照镜像，批量创建、发布、更新发布云桌面，让学生、教师在不同客户端访问到相同的教学环境。这将提高访问速度，简化教学环境配置的步骤。

第四，构建多虚拟桌面使用模式。传统的计算机教学中，为了方便教学，需要对教学系统根据课程进行分区的划分。而云桌面则利用虚拟教学环境，可以随意让学生进行修改和使用，在下次登录后系统将自动还原，能够避免文件的损坏和缺失，也能防止因病毒和木马对系统的破坏。

第五，实现系统的教学秩序管理。教育云桌面可以自动定义教学信息，将客户端根据需求进行分配，不同的教室可以上不同的课程，也可以上相同的课程。教师也可以提前做好云桌面系统的课程规划，学生在客户端上可直接进入云桌面环境，自由使用课程规划。云桌面还可以实现实习、考试等不同的教学场景，学生可根据自己的需求自动安排和调用符合的场景，加强教学管理。

第六，建立多重保障机制。在教育云平台的构建中，虚拟化的平台内置了群集功能，可以通过增加平台的计算节点实现水平扩展，让平台的承载力和计算力得到提升。通过平台建设，多台服务器实现存储共享，对于任何一台服务器出现状况，都可以随时将该服务器上的虚拟系统迁移到其他服务器上，不会在客户端上出现不畅感，让教学保持连续性。在云桌面的使用过程中，管理控制端会负责收集系统CPU状态、内存状态等动态信息，并根据需求进行相应处理。当有新的客户端申请云桌面建立时，系统会自动调整资源，保证负载的均衡。

五、教育云桌面的计算机实验室建设的特点

1.提供个性化的教学环境

教育云桌面基于虚拟系统环境，可以根据个性化要求提供不同的教学环境。教师和学生通过网络登录云桌面，根据学习任务、教学方式等配置适宜的教学环境，方便实验教学的开展。而且云桌面可以提供远程教学模式，教师在家里即可登录云桌面，将事先准备好的教学课件和相关资料存储在云平台中，利用云桌面实现教学课件的讲解。

2.使用成本较低

教育云桌面计算机实验室同传统的计算机实验室在初期建立时的成本相差不多。但随着后续的使用，传统计算机实验室需要对软硬件进行持续升级和更新，而且要定期进行维修和养护，这使得成本大大提高。而教育云桌面是虚拟系统，并不需要对硬件的升级，只需要追加服务器和存储空间等让云桌面的性能得到提高，大大降低了成本投入，而且使用寿命更加持久。

3.资源利用率高

教育云桌面通过虚拟技术实现多服务器构建，可以创建多个工作场景，满足了学生和教师在教学中的需求。在计算机实验室教学中，计算机课程和其他课程的内容差别较大，传统的计算机应用需要根据不同的要求进行区域划分。而云桌面则不需要进行划分，直接根据需求建立合适的工作场景，方便了实际教学需求，同时也让计算机实验室得到充分利用。而且云桌面支持远程办公，教师可以通过网络传输在云桌面上为校外实习学生进行教学，让资源得到了有效利用。

4.安全性能有所保障

教育云桌面是虚拟教学环境，只负责输入和输出，系统的安装、数据的存储等都在服务器上执行，可以规避传统计算机上存在的各种木马、病毒等攻击，提升了系统的安全性能。云桌面的运行可以实现统一管理，方便了对系统的维护。

六、结语

传统的高校计算机实验室随着科技的进步已经无法跟上新的教学模式，亟须一种新的技术对高校计算机实验室进行改革创新，让计算机实验室的建设更加进步。教育云桌面利用云计算技术，构建虚拟教学环境，加强了计算机实验室的教学能力，降低了投入成本，是未来高校计算机实验室教学的发展方向。

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