虚拟云桌面在计算机实验教学管理中的研究与应用

常凯

摘 要：虚拟云桌面作为云计算的一个典型应用，在计算机实验教学管理中能够有效整合资源，实现统一管理，增强实验教学的灵活性和安全性。本文结合计算机实验教学管理的需求，提出虚拟云桌面的总体架构与设计方案，最后介绍了虚拟云桌面技术在实际中的部署及应用效果，为计算机实验教学创新管理提供思路与方法。

关键词：虚拟云桌面；计算机实验教学；研究与应用

大数据孕育和驱动下的新产品、新服务、新技术层出不穷，并日益深刻地改变着人类的生产、生活和思维方式，云计算被认为是继互联网之后信息技术领域的又一重大变革，也正改变着IT业的结构模式[1]。云计算是基于互联网的计算方式，共享软硬件基础资源和信息，并通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。

虚拟云桌面作为云计算的一个典型应用，基于物理服务器和桌面虚拟化技术，将硬件、软件、网络、数据用虚拟化手段调配计算资源，为应用提供灵活多变、可扩展的服务平台，能够更有效地利用IT资源，大幅减少设备及应用环境的维护和管理成本，提供一个共享、开放、高效的实验教学环境。

本文通过介绍虚拟云桌面相关技术，对虚拟桌面平台的总体架构以及在教学管理中的应用进行分析，为计算机实验教学创新管理提供思路与方法。

一、计算机实验教学管理现状与需求

（一）软硬件快速灵活部署的需求

计算机实验室是面向全校师生、涉及多个专业或多门课程的实验基地，每门课程经常要花费大量的时间安装和更新计算机操作系统[2]。作为实验室管理人员，希望能部署一次可以多次使用、重复使用、快速恢复的管理方式。

（二）开放、共享的教学授课环境新需求

计算机实验教学一直在以“开放、共享”的理念为指导，探索实验教学的新模式、新方法。现实中的教学需要根据实际授课要求进行灵活切换，实现无缝兼容、协同教学的授课环境，共享现有教学资源，创新教学方法，提升教学质量。

（三）新时代绿色校园发展要求

绿色发展上升为新时代国家发展战略，全国教育行业提出“以绿色发展引领教育风尚”，绿色发展已经成为一个时代发展的新要求。对学校而言，如何节约能源、低碳环保、提升资源利用效率成为绿色校园发展的必做功课。

（四）“智慧校园”创新管理需要

基于计算机网络和信息技术将信息服务融入学校发展的各个应用与服务领域，实现互联和协作，应用虚拟化技术打造计算机实验教学管理的数字化、智慧化，是适应“智慧校园”创新管理的新需要。

二、虚拟云桌面总体架构與设计

（一）总体架构

根据计算机实验教学管理实际需求，基于桌面虚拟化，将系统结构划分四个层次，自下而上包括虚拟服务器集群层、虚拟云桌面管理层、虚拟应用层和虚拟终端客户层[3]。总体架构说明见图3.1：

1.虚拟服务器集群层。将服务器物理资源整合，提高资源利用率，简化系统管理，实现服务器资源共享，提高资源利用率，提升系统性能和服务可靠性。

2.虚拟云桌面管理层。建立统一平台，实现统一控制、统一部署和统一应用，通过该平台方便高效的管理与虚拟云桌面的各类应用和终端。

3.虚拟应用层。根据实际教学需要，基于服务器集群，虚拟出多个操作系统应用，可以同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响。

4.虚拟终端客户层。对计算机的终端系统（桌面）进行虚拟化，实现桌面使用的安全性和灵活性，可以通过任何设备，在任何地点，任何时间通过网络访问专有的桌面系统。

（二）网络设计

虚拟云桌面项目的实施至少需要千兆网络支持，核心交换最好采用万兆。通过云桌面平台，前端的硬件、软件无需额外的安装部署，只需要通过网络接入到服务器后，所有的资源将由服务器动态按需提供。

三、虚拟云桌面部署与应用

（一）虚拟云桌面部署

以120个点的虚拟云桌面使用部署为例，搭建虚拟云桌面，用于满足计算机实验教学需要，包括办公软件、程序开发软件等。需要购置软硬件清单如下：

2台基础架构服务器：2U机架式服务器；配置2颗Intel八核处理器，主频2.6及以上；内存：192GB；硬盘：4*480G SSD硬盘；独立双口万兆光纤网卡。主要用于云桌面的系统运行和数据处理，2台服务器之间进行冗余配置，确保高可用。

120台云终端：X86架构，Intel双核CPU主频大于等于1.8GHz；内存2GB；16GB SSD硬盘；10100/1000M适应以太网口；包含常用接口。

120台液晶显示器：19.5英寸显示器，支持背挂云终端。

1套云桌面软件：授权120个点。

网络方面：1台万兆服务器集群交换机，5台24口接入交换机，满足网络交换需要。

（二）虚拟云桌面应用

1.提升应对实验教学环境多样化需求的能力。基于云桌面虚拟化平台，可以灵活提升实验教学所需要的各种系统环境，还可以根据课程的要求，定制操作系统下不同的系统节点，安装对应的应用软件，快速切换，方便有效，满足多元化管理需求。

2.提高计算机实验室系统管理和维护的效率。虚拟云桌面平台替代了传统PC电话，在部署中，只需搭建好平台，所有前端的硬件、软件再也无需管理和部署，前端只有一个屏幕和云终端设备，适合大量快速部署需要，真正实现PC的大集中化管理。

3.满足开放教学和安全管理的需要。虚拟云终端的操作系统及应用数据都在服务器上，确保服务器安全就能实现对整个桌面系统的安全保护。用户的数据被统一存储在后台的服务器或者存储上，用户数据也不会因为终端硬件损坏，或者用户的误操作而丢失，大大提高了用户数据的安全性。还可以针对不同用户组做个性化的权限设置，可以实现随时随地教学，为移动教学和开放教学提供可能。

虚拟云桌面为高效便捷的计算机实验教学管理提供可能，利用云计算和虚拟云桌面技术整合实验教学资源，实现统一管理，在降低成本的同时，增强实验教学的灵活性和安全性，减轻安装部署的工作量，提高管理效率，虚拟云桌面是未来发展的必然趋势，也必将在高校计算机实验教学管理中发挥巨大作用。

参考文献：

[1]毋妙丽.基于云桌面技术的实验室资源共享平台建设[J].实验室研究与探索，2014（12）：290-294.

[2]才华.云桌面技术在高校计算机实验室建设和管理中的应用探究[J].数字化用户，2017，（45）：148.

[3]郭芬，李静锴，张安定.基于桌面云的实验教学平台的构建[J].价值工程，2015，34（19）：247-249.