虚拟桌面技术在高校机房管理的应用研究

陈巧玲

[摘 要]随着计算机技术的广泛应用及网络高速发展，虚拟桌面技术管理的实验室逐渐替代传统计算机实验室。虚拟桌面技术集管理、存储和计算于一体，并向终端交付虚拟桌面和应用的计算模式，提供了安全、易管理的用户体验，为提高高校的管理水平做出了巨大的贡献。

[关键词]虚拟桌面技术;用户体验;实验课程

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.06.075

[中图分类号]TP308;TP391.9[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2019）06-0-02

0     引 言

近年來，随着互联网技术的高速发展，计算机成为高校实验室教学的重要硬件设备之一。但是，科学技术在不断更新，传统的计算机实验室已经远远不能适应当代技术的需求。因此，为了提高实验室的教学与管理水平，越来越多的计算机机房都在进行改革。

1     传统计算机实验室存在的不足

1.1   不能满足高校对实验室的利用要求

高校实验室的资源有限，为了提高实验室的利用率，就要满足多样性的需求。一般情况下，高校实验室会有多种操作系统以及各类教学软件的需求，但其中可能存在有冲突的软件，甚至可能出现临时考试安排，需要临时安装考试相关软件等，传统的实验室已不能满足高校对实验室的多样性的利用要求。

1.2   对实验室环境的维护难度高

高校传统实验室需要多批次进购主机、安装操作系统补丁、更新升级病毒库、升级相关教学软件等，甚至会出现学生任意修改或肆意操作系统，造成计算机崩溃等情况，会大大增加实验室管理人员的维护工作。

1.3   实验课程的管理依赖性高

在高校传统实验室中，教师在实验课中进行教学管理时，无法随时监控学生的实验活动，大部分只能依赖学生的自觉性，而在实验过程中无法实时进行实验活动，缺少操作提醒和重点步骤的广播，且最后的实验报告和总结回收也不及时。

1.4   实验室的运行成本高

传统实验室对计算机的硬件要求都比较高，计算机的使用寿命也较短，计算机一旦进行更新换代，大部分的设备将不能继续使用。这样更新需要非常大的成本，增加了实验室的运行成本。

2     虚拟桌面技术的内容

2.1   虚拟桌面技术概论

虚拟桌面技术是以虚拟桌面技术服务器为中心的计算模型，集多个应用环境、应用终端、虚拟桌面于一体，并实现在该服务器上进行统一管理、存储和计算的技术。整个数据中心通过一个管理软件管理所有的物理终端，同时通过一个管理平台管理所有的虚拟桌面，并同时对终端进行完全管控，实现CPU、内存和磁盘I/O等虚拟化。

2.2   虚拟桌面技术的优势

在实验室的实际部署中，虚拟桌面技术可以根据实验课程环境的不同，部署WinXP、Win7、Win8、Win10等不同的系统环境，最大化地实现高校实验室的利用。虚拟桌面技术支持用户使用移动设备接入，即用户只需要在有网络支持的环境下，在安装虚拟桌面的客户端使用账号登录，即可访问服务器的虚拟桌面，实现随时随地按需使用的工作环境。在虚拟桌面技术中，用户实际的个人桌面只是后台数据中心上某台虚拟机通过特殊的远程或协议传输的图像，用户与桌面的通信实际是靠传输终端上的鼠标、键盘等指令完成的，其整个过程中并没有进行真实数据在用户和个人的桌面传输。这样的交互方式，不仅保证了数据的绝对安全，而且也给用户提供了良好的操作体验，在满足用户个性化需求上的同时方便了管理员的后期维护。

2.2.1   降低实验室建设成本

虚拟桌面技术一般对服务器的要求极高，但对于终端的主机要求却很低，可以是瘦客户机，也可以是普通PC，但配套部署建议使用瘦客户机，毕竟虚拟桌面技术对终端主机的要求只是能够进入虚拟桌面即可，对终端主机的内存、CPU等技术配置并没有更多实际上的操作要求。相对于普通主机，瘦客户机的价格低廉，从而能够降低实验室的总体建设投入成本。

2.2.2   降低实验室运行成本

虚拟桌面技术实验室一旦建设完成后，其后期的运行成本是非常低的。一般服务器由多个硬盘组合，为了防止某个服务器的宕机造成实验室环境崩塌，其主板的虚拟化冗余就可以完全避免这样灾难性的情况，并且一旦实验室进行升级改造，比如对实验室的终端增加部署，虚拟桌面技术实验室就可以通过集群完美的连接进入系统，这样不仅可以减少再次部署的运行成本，还可以减少实验室管理人员在升级改造中对主机装系统、装软件等巨大的工作量。

2.2.3   方便维护实验室

虚拟桌面技术实验室的管理平台采用B/S架构，也就是指虚拟桌面技术实验室是在该平台上通过一个管理软件对实验室所有物理终端进行统一管理，包括内存管理、存储管理、网络管理等工作，比如在后期的运行中，若需要安装软件，管理员通过管理软件选择系统镜像，在系统镜像里进行直接安装，其操作体验与普通计算机无任何区别。同时，虚拟桌面技术实验室在管理上统一安装软件、维护系统，能够提供了更多便捷。此外，虚拟桌面技术能够支持系统的多样性，管理员可以根据教师的需求个性化为其定制实验课所需的系统，在课中还可以任意切换多个操作系统。

2.2.4   提高教学效率

学生可以使用手机、电脑或平板通过浏览器访问进入实验课堂，教师使用平台上的管理软件，实现课前监控学生，比如学生的开关机、学生的签到，还可以实现课中统一管理学生，比如U盘禁用、网络禁用、黑屏。此外，虚拟桌面技术实验室还可以实现学生在课堂上的高效互动，比如教师屏幕广播、学生演示以及师生文件的发送和接收等互动。这样的实验课程不仅提高了教师的教学质量，还提高了学生的参与性，这也是以后高校实验室的发展方向。

2.3   虚拟桌面技术的部署需求

2.3.1   虚拟化资源服务池

在虚拟桌面技术中，物理服务器作为虚拟桌面实际的服务器，将CPU、磁盘、I/O等硬件视为虚拟化资源服务池，并实现虚拟化资源服务器的动态管理。虽然虚拟桌面技术可以在理论上实现按需供应和无缝连接资源池，但在实际的应用中，并未完全实现这些内容，在实际部署中需要考虑的资源池也不会因为某些故障而不能正常运作，通过保证资源池强大的容错能力，进一步保障机房的正常运行。

2.3.2   虚拟服务器

在选择物理服务器时，高校考虑资源利用率的最大化，考虑每台服务器需要有较高的整合比。为了防止集群内主机宕机无法接管故障主机上的虚拟机，高校还需要考虑计算机的冗余情况;虚拟机中运行的应用应具有易使用性、高可用性，一旦物理服务器出现故障，其操作系统能够在具有备用容量的其他服务器中重新自动启动受影响的虚拟机。这是高校在实验室中将虚拟计算机应用实际的至关重要的一步，对以后实验室的后期维护至关重要。

2.3.3   虚拟后台管理端

虚拟后台管理端是虚拟桌面技术能否高效应用在实验室的关键因素之一，对虚拟机的创建、修改、删除等方面起到了非常重要的作用，能够保证虚拟后台管理端在遭遇主机故障时提供必要的高可用性。同时，高校在具体部署实施时要考虑虚拟服务器的扩展需求，为以后高校实验室的升级改造奠定基础。

2.3.4   虚拟后台管理端数据库

在虚拟技术的应用中，所有配置信息都存储在虚拟后台管理端的数据库中，包含系统性能数据、统计信息、用户与组和任务与事件等。虚拟后台管理端的安装需要数据库的支持，对数据库的选择无特殊要求，用户可以选择SQL Server 2008、SQL Server 2008 R2、Oracle等数据库。

2.3.5   对网络的部署需求

物理二层交换机与终端机位于同一网段，在本地配置IP，实现终端机的通信;物理三层交换机与虚拟服务器接入，供虚拟机与外部网络通信，虚拟机配置接入的物理网段的IP地址可以通過物理网络提供DHCP服务。教室内的物理二层交换机独立于网络，即服务器IP和终端IP互不影响，当服务器IP故障时，终端IP虽然不能进入虚拟桌面，但却不影响其进行正常通信。

3      虚拟桌面在高校实验室的应用

虚拟桌面在实验室的部署应用中，通过安装虚拟服务器的客户端软件进入镜像桌面。系统会根据终端部署的需要创建足够多的虚拟机，当用户通过虚拟桌面技术中的远程虚拟协议连接服务器时，服务器能够根据调配，分配一个虚拟机给该用户。同时，还要注意，该虚拟机对每个用户是独立的，用户可以随时开启和关闭虚拟机，跟个人电脑的用户体验无异。

研究使用Lenovo E-Class（联想云教室）虚拟桌面技术构建实验室机房的管理系统。以60个现有普通PC升级改造具体部署为例，目前，实验室有60台普通PC和3台24口交换机，现需要将该实验室改造成一个以虚拟桌面技术做支撑的现代化实验室。Lenovo E-Class是由联想自主开发的桌面虚拟化技术，不依赖微软操作系统，使用净化版的Win7和Win XP镜像系统。首先，在虚拟服务器上，通过一个交换机用两个网线进入局域网内，一个接口提供虚拟机通信的网卡默认选择交换机switch0并配置IP，而物理终端的60台PC必须与switch0配置的IP在同一网段，虚拟机就可以正常通信。另一个接口可以通过DHCP通信配置IP，该网段是独立的局域网，不需要与外部网络通信，在实际部署时，建议与swich0在同一个网段。此外，还要分别对60个PC进行基础配置和安装虚拟桌面客户端，服务器会根据需要分配一定数量的虚拟主机，通过虚拟服务相关协议连接进入桌面，从而打破一个学生一台PC的传统机房模式。该模式前期部署简易，后期的维护工作也简单，能够最大程度地提高工作效率。

4     结 语

目前，高校机房的系统环境面临的问题一般都集中在实际操作和后期维护上。而高校应用桌面虚拟技术，不仅能够解决上述问题，还能避免传统管理由于终端分布造成的管理困难和成本高昂的问题。同时，桌面虚拟化能够给用户带来灵活性、个性化的服务，能够满足建设现代化计算机机房的需求，更能实现实验室的高效标准化管理的突破。

主要参考文献

[1]张微微.虚拟桌面技术在高校公共机房管理中的应用[J].软件导刊，2015（11）.

[2]张宇，张衡.虚拟桌面技术在高校实验室机房升级改造的应用研究[J].2015（27）.

[3]宋果昇，柴乔林.虚拟桌面技术在高校公共计算机机房中的应用[J].农业网络信息，2012（7）.