云桌面解决方案在实验教学中的应用

崔舒宁 薄钧戈

摘要：针对高校计算机类课程实验教学的实际情况，分析了传统实验室机房在实验教学过程中存在的问题，介绍了基于云桌面的共享平台相关技术架构，概述了云桌面实验教学平台在高校计算机实验教学中的应用，介绍了云桌面实验教学平台在实验教学过程中的优点。

关键词：云桌面；云技术；虚拟化；实验教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）03-0263-02

目前，大部分高校在信息化建设方面已经完成了网络基础设施建设，可以借助先进的互联网技术实现资源共享[1]。

一、传统机房在实验教学过程中存在的问题[2]

（1）实验室机房分散在不同的校区、教学楼，PC机数量大，位置分散，软件部署任务繁重；（2）PC分批采購，在部署机房软件时不能统一部署；（3）承担多门不同课程上机需求，一台PC机需安装大量的软件；（4）无法满足一些对实验环境有特殊要求的实验（比如多机多操作系统实验、病毒防护实验等），这些实验只能被迫简化或者取消。

二、云桌面实验教学平台解决方案

（一）云桌面技术以及教学用云桌面体系架构设计

云计算技术是利用计算机软件进行模拟，并且运行在物理计算机设备上，共享软硬件资源和信息，使其具有完整的硬件系统功能，它是基于互联网的计算方式，通过网络以按需获取、容易扩展的方式获得的服务[3]。云桌面技术利用服务器集群策略，通过虚拟化技术，实现了桌面和后台工作系统的连接访问。一套完整的云桌面实验教学平台需包括：云计算平台、云桌面管理系统、安全网关以及客户端软件（PC端、手机端、平板端）。系统可以根据实验教学需求动态配置云桌面，将不同课程所需的云桌面推送到相应实验室机房，老师和学生可以通过客户端访问使用云桌面[4]。

（二）云桌面实验教学平台在高校计算机实验教学中的应用

（1）利用虚拟技术提高硬件教学效率。学生可以随意进行硬盘分区、参数设置，即使操作错误导致系统崩溃，也能快速恢复，不会破坏计算机系统；（2）在一台PC机上运行多个云桌面，学生可以通过虚拟网络环境实现各种网络实验任务；（3）在给学生推送的虚拟机上通过主动植入一些病毒文件，将病毒的传播过程进行演示，能够很清楚地讲解如何消除病毒、建立防御体系，进而激发学生学习兴趣。在实验结束后，销毁虚拟机，不影响后续实验的使用。

三、应用案例

（一）云桌面部署和使用情况

西安交通大学计算机教学实验中心（以下简称中心）采用了广州云晫信息科技有限公司针对教学领域提出的一套“智慧教学云桌面”解决方案，该解决方案在硬件上由3台宝德PR2715G服务器组成（1个控制节点、2个计算节点），服务器具体配置及相关参数如表1所示，软件上由云平台虚拟化管理软件、云安全网关以及虚拟化桌面软件组成。中心采用的这套解决方案可以同时支持150个云桌面使用。

该解决方案自2017年1月部署以来，已经使用了3个学期，包括高级程序设计课、可视化程序设计、小学期项目实训等，上课情况如表2所示。具体管理过程是根据实验教学的具体应用需求，定制符合实验教学培养方案的云计算系统，向客户端推送具有针对性的实验环境（包括Win7、Win10、Win XP、Linux等多个操作系统，且安装好实验所需软件），一个云桌面可以同时推送到多个不同配置的硬件设备，并且也可以给一个硬件设备推送多个云桌面。

（二）课程云桌面

课程云桌面是支持传统的定时上下课的上课场景，学生上课前需对实验相关环境以及课程等信息进行设置，其设置过程如图1所示，其中，导入学生名单和制作课程镜像模板只需在开学初期设置一次，然后在每次课程上课前管理系统会为每个学生推送一个课程所需的一个系统，学生只需输入正确的用户名及密码就能使用，课程结束后学生云桌面收回。管理系统除了对课程云桌面进行创建、修改、删除等功能，还能在课程进行过程中随时对某个学生的云桌面进行重启、还原、延长实验时间、关闭等操作，让学生在云桌面的体验过程中显得更灵活。

四、结语

云桌面实验教学平台的建成，使我校实验教学中心在实验室机房管理过程中由分散的管理模式转化为高效的集中式管理，并且使一些老旧的设备实现了有效的升级，更能使实验室机房管理和实验教学管理提升到了“云时代”的高效体验。下一步我们要充分的利用此平台的功能，将一些实验内容、科研管理、高性能计算、大数据处理等方面融入进来，充分发挥其在科研和教学中的作用。

参考文献：

[1]教育部.中国基础教育发展概况[DB/OLE].

http：//old.moe.gov.cn//publicfiles/business /htmlfiles /moe/mo

e_163/200408/2907.html.

[2]林飞跃，林先津.云桌面在教学管理中的应用[J].实验室研究与探索，2013，（10）.

[3]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，2014，33（12）：290-294.

[4]温荷，万里.基于KVM的云桌面虚拟化实验设计[J].实验技术与管理，2016，33（5）：132-134.