云桌面技术在高职院校的应用分析和探索

何鑫 马立荣

摘要：为了解决高职院校公共机房维护难、服务质量难以提高和重复建设等问题，根据云桌面技术不同模式的优缺点和适用场景，根据该校的现实问题和实际需求，设计了一个基于IDV模式的云桌面系统，系统由云桌面管理系统平台、网络设备和云桌面客户端组成，通过市场选型确定了具体的实施方案，并根据客观要素对比和用户主观评价对建成的云桌面系统进行评价，评价表明该系统完全能满足该校的公共机房需求。同时笔者对云桌面技术在未来的应用和探索进行了一定阐述。

关键词：云桌面;高職院校

中图分类号：TP391.1       文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）23-0291-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 云桌面技术的应用场景分析

云桌面是相对于传统PC桌面的一种基于“云计算”和“桌面虚拟化”的新型计算机网络系统构建方式，它的目的主要是解决企业办公系统的管理和维护成本，实际应用场景也不仅限于企业办公。目前市场主流的云桌面技术分成两大阵营，一个DVI，另一个则是IDV，相对于传统PC桌面，这两种云桌面的构建模式虽然资源部署方式不同，但都有“集中”的概念贯穿其中，基于此概念，帮助企业集中管理、统一维护整个计算机系统，提升信息安全、快速地从灾难中恢复，通过资源的集中，减少能源消耗，达到节能环保。

1.1 DVI模式的应用场景分析

VDI（Virtual Desktop Infrastructure，即虚拟桌面基础架构）是在服务器中统一运算、统一存储，通过虚拟化技术为用户在终端提供与传统PC桌面相同的虚拟桌面服务。用户使用的终端仅仅是I/O设备，我们称之为“瘦客户端”。而提供服务的服务器由于要承担大量的运算工作，需要购买专业的虚拟化软件和专业服务器配套使用。

VDI模式呈现出服务节点中心化，即服务器承担大量运算和存储任务，客户端仅仅只作为输入输出使用，在VDI模式的实际应用下，适合完成目标用户需求低，所有的目标用户的操作基本相同;由于VDI模式要求服务器必须达到一定性能档次，服务器的购置成本需要数量相当的终端进行平摊。例如大型图书馆、电子阅览室、公共事务查询与办理都是适合VDI模式的应用场景，这些场景的用户基本操作都是查找、显示等低耗能事务（相对于大量数据运算和3D渲染等高耗能事务）。

1.2 IDV模式的应用场景分析

IDV（Intelligent Desktop Virtualization，智能桌面虚拟化），它由两部分组成，一个是数据中心的服务器，该服务器存负责对客户端进行管理，完成对桌面模板和快照镜像的管理，并负责将这些桌面进行下发;另一个则是用户终端，用户终端部分负责运行并管理虚拟机，从而实现分布运行、集中管理。

IDV模式呈现出管理节点中心化和运行节点分布化的多重样态，服务端承担管理任务，对客户端节点运行的桌面进行管理，而终端用户的任务则是通过用户终端的本地资源进行运算和执行。例如VDI用户需要大量3D效果渲染时需要购买价格昂贵的GPU，由服务器对其资源虚拟化完成共享，而IDV的用户终端因具有了一定的本地硬件资源，从而避开了目前硬件虚拟化技术的瓶颈，为用户提供了高效可靠的图形图像运算服务。工程设计院、高职院校图形图像设计专业实训室等应用场景适合使用IDV模式，需要云桌面提供高效、可靠和稳定的服务支持。

2 某高职院校公共机房应用情况及问题

以陕西某高职院校为例，该校目前在引入云桌面技术前，共有1200个计算机工位，为全校所有专业的计算机公共基础课程、机电、采矿、电子信息、装饰设计等专业课程服务，涵盖日常办公教程学习、图纸绘制、虚拟仿真、平面和三位设计等具体内容。该校的计算机机房在使用过程中管理员和用户遇到以下三大问题：

2.1 运维难度的问题

全校除两座共300个工位的公共机房设有专人维护外，其余计算机机房均为假期期间为下学期所需课程提前安装操作软件，使用过程中如需添加应用软件或大面积故障则需要由人工操作，利用联想同传系统等硬盘拷贝软件实现整个计算机机房的软件更新和系统恢复，整个过程至少需要12小时，且中间出现网络中断或者停电问题，则整个过程全部重来。运维人员的工作强度很大，但是收效甚微。

2.2 服务质量的问题

由于上述提到的运维问题，机房无法实现对学生全天候开放机房使用，以免耽误第二天的正常教学任务;且很多软件安装在同一个系统中无法兼容，多课程交叉使用同一个机房很难实现，即便是使用双系统等解决办法，依然会面临运维难度的限制，一个机房的使用频次过高就会造成后续课程会因系统故障而受到影响;每年学校需要承办大型考试三到四场，教学和考试环境不对应，需要花大量时间去重做系统以实现考试过程的顺利完成，但仍不能保证考试期间所有计算机的正常运行或快速恢复，无法实现教学系统和考试系统的无缝切换。总体来说，计算机机房的服务质量在现有的人员配备的基础上很难有本质的提升。

2.3 重复建设的问题

仍然是基于运维难度的原因，专业计算机实训实验室不愿意与其他专业共享，担心共享后系统容易被破坏但恢复难度大，为了保证自身专业教学计划不受影响，每个专业都安装自身要求新建计算机机房，造成计算机机房建设重复，总体利用率与预期相差甚远。

3 选型分析与最终设计方案

3.1 满足需求

从对该校的实际问题分析，统一化运维管理是需求的核心要素，根据对VDI和IDV的模式应用场景分析，两者都满足简化运维难度提供使用效率这一改进目标。但是从满足大型制图3D建模软件和在教学过程中不会因断网而能中断使用这两个要求，在符合工程预算的前提下，选择使用IDV模式构建一座190个工位的云桌面机房作为全校的试点建设机房。

预计建成后，能够实现以下几个功能和目标：

一是减少运维难度，提高运维效率，为所有专业建立公共桌面模板，根据不同需要建立不同的专业桌面模板，以实现同一学期、同一周内，不同专业在本机房内交替使用，遇到系统故障或者病毒侵害能够1分钟内完全恢复;

二是提高服务质量，由于运维难度的降低、系统健壮性和快速恢复能力的提升，机房基本可以保证24小时无故障运行，该机房也可以作为全校开放性机房供学生在课外时间使用，不必担心会对第二天的课程造成影响;

三是避免重復建设问题，由于机房运维和服务质量的提升，除过特殊的专业要求外，新建计算机机房的建设前提就以上一个云桌面机房是否使用率饱满为准，大大降低了计算机机房的浪费程度;

四是IDV模式下，运算在本地完成，再不提高服务器配置的前提下，增加一部分客户端显卡配置预算，就能够流畅完成大型3D渲染运算过程，满足部分专业对GPU的额外需求。

3.2 方案确定

该校云桌面机房最终选择江波PNS云桌面系统，其中90个工位使用PNS多路云方案，部署30台PNS云终端，每个终端提供三个虚拟用户，配备i7CPU、24G内存和3个2G独立显卡，以满足部分专业对3D渲染的需求。另外100台计算机，采用通用计算机，i5CPU和4G内存，满足日常教学需求。

云桌面的系统主要由三部分组成：云桌面管理平台系统、系统连接网络、云桌面用户终端。云桌面管理平台系统配备有管理服务器两台，一主一备，作为云桌面机房后端资源集中管理和计算调度中心，备份机日常作为主机分流设备，主机宕机时接替主机管理系统。为保障网络畅通，系统采用千兆交换机，主机与总控千兆交换机采用光纤直连的方式进行连接。多路云终端既能够通过云桌面管理平台统一管理桌面资源，同时也被平台对终端内的各项硬件资源进行虚拟化并分配到各个实际用户，每个用户配有独立的控制台，提供虚拟主机的开启关闭功能、输入输出的接口等，实现与正常主机无差异化操作;通用主机主要通过管理平台对操作系统的统一管理，实现了普通主机的统一运维。

4 方案应用效果及分析

机房应用一个学期后，笔者通过利用率、耗电量、实验室运维工作量等指标进行客观数据与学校内另一个200个工位的公共机房进行对比，并设计了调查问卷对管理员和用户进行了满意度调查。同时针对学校2000人规模的单招考试和400人全国煤炭职业院校技能大赛机试两项短时间内高要求的应用进行了全程跟踪调查。

4.1 客观使用数据分析

4.2 用户使用主观反馈

5 应用场景前景探索

尽管这次系统选择了IDV模式，只是基于现有技术和自身需求作为考量，但并不意味着VDI模式在该校乃至高职院校没有应用场景，随着其他技术的成熟，笔者有理由相信会有以下应用，并依据自身技术成熟度和外部技术融合度两个角度进行了一定的思考和探索：

5.1 基于自身技术成熟度的前景探索

VDI目前主要瓶颈在于满足大量的运算和图形图像需求时工程无法控制在一个合理的价格区间内，导致用户的正当需求无法通过合理的价格来满足，随着GPU软硬件技术的不断进步，在用户需求和硬件价格抑或者是技术革新之间达到一个新的平衡时，普通用户是完全可以采用VDI模式，并且造价远低于当下，用户就完全可以摆脱现有终端设备的限制使用不同的操作系统和环境来完成各种任务，避免自身信息安全素养的原因遭受黑客攻击。同时，安全与价格永远互为驳斥，基于冗余备份理论，VDI模式不得不面对在信息大量集中的情况下，系统管理平台的信息安全和数据安全的巨大花费问题，这本身也是所有集中化系统构建模式的发展瓶颈。

5.2 基于外部技术融合度的前景探索

企业和高校作为信息化程度最高的区域，大量的终端被接入在私有局域网，如何统一的管理这些设备，就是摆在企业管理层面前的问题。根据BYOD（Bring Your Own Device）理论，今后大量员工会基于自身使用习惯，携带自有设备进行办公，基于成熟的无线5G技术，企业园区和校园内的无线局域网完全可以提供近乎千兆的无线网络速率，员工携带自身设备办公既能减少企业的信息化开支，同时也能够通过云桌面平台的统一管理下，合理控制企业信息安全，使用户在工作和生活之间自由切换。

基于移动5G技术的发布，国家启动相应的第五代通信战略计划，在未来，移动5G技术将达到最高每8秒1GB的下载速度，结合云桌面技术，使得公司员工在出差的时候，通过高速移动流量也能够获取相同桌面工作环境，不必劳于环境配置或其他烦琐的设置，可以在家在外地完成正常的工作。

6 结语

笔者认为在未来很长的时间，VDI和IDV模式依然会在不同厂家阵营中进行比拼，不同用户的选择也会因为不同应用场景而发生变化，甚至可以将IDV看作是VDI在当下情景的最优替代品，但随着技术的发展，我们只有一个共同的目标，就是让用户更加高效、便捷和安全的访问和操作信息化资源，笔者也有理由相信，这一天会很快到来。

参考文献：

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【通联编辑：梁书】