基于云计算的高校桌面云机房的部署与应用

李海婵

1 引言

高职院校利用计算机来辅助教学已经是很普遍的事情，传统机房一般由多台真实的物理机构建而成，利用机房进行实训有利于提高教学效果。但传统机房的部署在实际运行中存在管理难度大、灵活性较差、耗电和辐射大等问题。

随着云计算的出现，虚拟化技术得到了飞速发展，作为虚拟化技术其中的一个组成部分，桌面虚拟化也发展迅猛，成为教育、企业等各行业的焦点。基于云计算建立的桌面云机房具有维护简单、管理成本相对较低、节能环保等优点，解决了传统机房存在的部分问题。不少高职院校逐渐利用桌面虚拟化技术部署桌面云机房应用在教学中。

2 桌面云机房的架构

桌面虚拟化的基础是服务器虚拟化，服务器虚拟化就是在传统服务器上安装虚拟机系统，由虚拟机系统模拟出操作系统运行所需要的硬件资源，包括硬盘、网卡、内存、CPU等资源，可实现多个虚拟机操作系统共享物理服务器的硬件资源，从而提高资源利用率。

桌面云机房采用的是桌面虚拟化架构VDI，VDI架构主要由服务器端、用户端所构成，用户端通过云终端和桌面协议连接到服务器端，可实现数据在服务器集中处理和管理，用户端只用于分布显示，但用户利用云终端进行操作与平时操作传统PC机几乎没有任何的区别，体验效果完全一致，桌面云机房的架构如图1所示[1]。

图1 桌面云机房架构图

2.1 云机房硬件资源

云机房硬件资源是提供部署桌面云机房的硬件基础设施，主要包括服务器集群、存储模块、机柜、UPS、交换机等设备。

（1）服务器端一般放在网络管理中心，服务器端安装操作系统和教学软件，通过虚拟技术建立虚拟机，虚拟机共享服务器的所有硬件，每一台虚拟机对应一个用户桌面端。

（2）存储模块主要实现数据备份及故障切换。

（3）UPS主要是防止市电突然中断时仍可继续供电给服务器，保证服务器正常运作。

2.2 服务器端软件资源

（1）虚拟化基础平台软件

通过虚拟化基础平台软件可以在网络、服务器、存储模块构建一个统一的虚拟化层，实现资源的整合，使得资源能够被池化地共享和动态分配，可实现集中调度和管理虚拟网络、虚拟计算、虚拟存储等虚拟资源。

（2）虚拟桌面云管理软件

虚拟桌面云管理软件提供了图形化的管理界面，管理员通过管理界面可快速为用户发放、维护、回收虚拟桌面，实现虚拟资源的弹性管理，提高资源利用率[2]。

2.3 接入设备

云终端是替换传统桌面PC的设备，用于登录虚拟桌面。所有用户端配置一台云终端设备、显示器、键盘和鼠标等，云终端具有USB口、网卡接口，用户端可以通过云终端的网络接口连接到服务器，实现登录虚拟桌面。

云终端具有X86架构和ARM两种架构，X86架构云终端性能会比ARM架构好，但价格会比ARM架构贵，而ARM架构云终端在功耗方面比X86架构云终端低，功耗一般决定着设备的寿命，从性价比进行考虑，现在市场上一般选择ARM架构的云终端来部署桌面云机房[3]。

2.4 桌面显示协议

桌面显示协议主要的作用是把服务器端虚拟机的虚拟桌面显示到用户端，使用户像使用真实的物理机一样。不同的厂家使用的协议不同，好的显示协议会让用户有较好的使用感受，各种协议主要从图像显示性能、传输带宽、视频支持、安全性等方面进行比较。选择厂家，意味着选择协议，因此使用者可根据自身的需求选择产品。

3 桌面云机房部署

桌面云机房部署主要包括服务器端和用户端的部署、网络部署等，具体如下：

3.1 桌面云机房构建

（1）搭建服务器端集群

服务器配置决定着桌面云机房的性能，高校桌面云机房一般配置60个用户端，为了保证性能和稳定，至少需要2台服务器，采用服务器集群方式实现共同管理。每台服务器搭建30台（虚拟机数量=用户数/服务器数量）虚拟机，在选择产品时，学校主要从性价比和教学两方面进行综合考虑，至少要采用中等偏上的服务器配置才能保证性能。由于现在服务器CPU接口最多只有2个，因此首次配置CPU时应选择高主频的档次，基本要达到十核以上，否则不利于以后的扩展。内存配置要达到128G以上，由于内存插槽一般有16个，数量较多，以后可根据需求扩展性能。服务器一般采用冗余双电源和配置UPS，保证服务器的可用性和稳定性。同时，为了保证数据存取的速度，操作系统和桌面云软件的安装应选择SSD的固态硬盘。同时配置多一块SSD硬盘，用于缓存热点数据，其他的数据存储可以选择SATA机械硬盘。

（2）安装存储模块

有些品牌厂家采用软件实现分布式虚拟存储，通过软件将服务器硬盘资源池化，实现数据备份及故障切换。有些品牌厂家采用的是硬件存储服务器，硬件存储服务器价格会比较贵，主要是根据学校的实际情况进行选择。

（3）在服务器端安装虚拟化基础平台软件和虚拟桌面云管理软件，构建虚拟化层，实现虚拟资源的管理。

（4）安装用户端设备，用户端设备包括云终端、显示器、键盘、鼠标等。

（5）安装网络设备，网络设备包括双绞线、网卡、交换机、路由器等。由于距离近，可通过双绞线从云终端、服务器端连接到机房的交换机，交换机之间通过级联或星形等方式实现互联，实现网络相通。中心交换机可以把机房的网络连接到网络管理中心，从而实现多间机房的互联。

3.2 桌面云机房厂家的选择

用户可根据学校的财政支持和性能需求选择服务器品牌。国外产品虽然比较成熟，但随着国内技术的发展，华为、深信服等厂家在云桌面应用也很广泛，也值得选择。如深信服公司，通过大幅改进传输协议，利用专利技术SRAP协议，实现传输效率比传统的微软RDP技术提高6倍以上，不仅可获得高效的桌面响应速度，而且极大地降低了网络带宽的消耗。

4 桌面云机房管理

桌面云机房管理主要包括服务器管理、虚拟机管理、云终端管理、用户管理等。

4.1 服务器的管理

服务器的管理主要是包括网络配置，如进行虚拟网桥的创建、IP地址的配置等，还要进行存储配置、监控CPU性能、内存使用情况、I/O的使用情况、网络性能等，如果某一方面出现问题，可以及时发现，并根据具体问题进行优化。

4.2 虚拟机管理

虚拟机管理主要包括创建虚拟机模板、创建虚拟机池、批量创建虚拟机、虚拟机连接管理等。根据教学需求，可创建上课时所需要用到的WIN7、LINUX等操作系统模板，还可以创建考试专用的考试操作系统模板。使用虚拟机模板克隆分发的功能就可以快速地部署好整个机房的操作系统，相当有效率。

4.3 云终端管理

云终端管理主要包括云终端配置、分组和关闭终端等功能，云终端配置主要为每一台终端设置计算机名、IP地址等，实现分组是为了方便管理云终端，实现快速查找。

4.4 用户管理

用户管理包括对授权用户登录的管理，实现用户绑定虚拟机、USB接口管理等，用户绑定虚拟机后，使用者不需要每次启动都输入用户名和密码登录，可以在开机时自动登录到相应的虚拟桌面，实现自动认证登录。

5 桌面云机房应用效果

笔者所在学校是广州现代信息职业技术学院，本校已有二三十间传统机房，为了改进机房管理，学校也逐步建立多间桌面云机房，因此笔者对于桌面云的使用情况具有较深的体会。

5.1 使用桌面云机房的优势

（1）提高了服务器的使用率，实现一台服务器上运行多台虚拟机，有效利用了服务器的空闲资源，同时支持动态部署，后期可根据教学的需求实现快速重配置服务器。

（2）减少了机房管理员工作量，机房管理只需要重点维护服务器，不需要维护单机，提高了服务器与管理员的比率。同时利用虚拟机克隆分发的功能，重配置系统速度快，大大提高工作效率。

（3）可实现节能环保，传统PC功率每台约220W,学校机房电脑众多，而且电脑基本每天6小时不停运转，耗电很大。云终端功率约5W，无噪音，不但节省开支，同时也为师生创造了良好的学习环境。

（4）有利于后期扩展，以后随着教学的需求，需要提高云机房性能，升级桌面云机房，只需要提高服务器的性能就可实现，不需要更换其他任何设备，方便简单。

5.2 使用桌面云机房存在问题与改进

（1）机房管理员人才流动大，新管理员管理初期，缺少技术，会无所适从，因此要加强管理员技术的培训。

（2）部分课程对视频处理要求较高，但云机房对视频的支持较有限，会引起卡机现象，因此要合理安排合适的课程在云机房进行实训。

6 结束语

部署桌面云机房，从管理、维护和升级等方面有着极大的优势，虽然也存在不足之处，但只要根据存在问题采取相应的解决办法，桌面云机房将会是机房实训室的发展趋势。