云桌面VDI和VOI工作模式的协同研究

成晋军，张晓娟

（山西大学商务学院，太原 030006）

0 引言

传统实验室多采用还原卡或保护卡的方式来实现实验室系统保护与管理[1]，例如实验室中常使用的噢易还原卡支持多操作系统来实现用户对不同环境的需求，同时具有单系统多频道、差异拷贝、多帐号不同权限管理等功能。还原卡的这些功能的实现，也只能在固定的实验场所、固定的环境下独立实施完成，对于型号繁杂、数量较大、分布分散的终端实施较难实现高效的管理运维。近年兴起的虚拟化云桌面技术可以有效实现对桌面终端的高度集群管理，提高运维效率。

1 主流云桌面工作模式比较分析

基于虚拟化技术的云桌面管理模式以其管理方式集中、访问方式灵活、数据资源安全可靠等优点，为高校实验室教学与办公的管理和运维提供了全新的管理和工作模式。采用云桌面工作模式利用服务器对桌面终端进行统一集中部署，减少了物理终端的运维成本，使其实现统一管理和控制[2]。

目前高等院校使用的虚拟化云桌面工作模式主要分为两类：VDI方式（Virtual Desktop Infrastructure）和VOI方式（Virtual OS Infrastructure）

VDI也就是在线桌面，通过虚拟化软件在服务器上实现终端系统桌面的虚拟化，在云端服务器上生成多个已安装软件的虚拟机，用户通在网络可达的地方就可访问桌面[3]。VDI的特点是高效集中统一管理、资源共享可弹性分配、接入方式灵活多样。但VDI也存在很多缺点：①因其所有计算和存储都需要在服务器云端进行，对服务器的配置要求较高，基础设施投入较大；②不可以脱机使用，当出现网络异常，终端无法连接服务器，将影响整个实验室的教学任务[4]；③对多媒体类课程或对GPU要求较高的课程无法真正突破应用的瓶颈，虽然现在提出可以在服务器增加GPU，实现GPU共享，但同样会出现软件部分功能运行不正常，增加投入成本。

VOI也就是离线桌面，是一种由后台服务器集中管控，利用本地机器设备执行的桌面虚拟化。云桌面VOI可以充分发挥本地设备的硬件资源和运算处理能力，云端服务器负责管理操作系统的镜像，并对终端设备上传和下发镜像，对终端设备进行管理。云桌面VOI可以实现本地断网脱机离线运行，对网络和云端服务器依赖较小[5]，更适合对GPU有较高要求的课程，对服务器配置要求较低，减少投资成本。

2 基于VDI和VOI的云桌面协同工作模式构建

2.1 需求分析

云桌面应根据不同的场景需求提供个性化的服务。

（1）实验室。实验室作为固定的实验场所，首先要保证实验课程的顺利进行，这就要求终端设备不应受到网络和云终端服务器的影响，可以使用本地系统脱机离线运行。实验室管理员可以安装多个操作系统，如 Windows XP、Windows 7、Windows 10 及 Linux。满足不同课程、不同专业的需求，可以进行集中统一部署和管理。

（2）办公、科研和教师备课。教师的科研和备课工作越来越个性化、多样化。这就需要给每位教师分配一个个人桌面，方便教师可以把上课所需的课件、素材、教案及科研资料存储在云端服务器，实现随时、随地备课、办公、学习。

（3）学生学习。学生既需要在固定的实验场所进行统一学习，也需要充分利用课余时间进行实验前的准备预习和课后的复习。这就需要实验课程不再局限在实验室，学生可以在移动终端、在任意地点学习。

不同类型用户对办公、学习环境的需求如表1所示。

表1 用户需求

2.2 面向需求的VDI+VOI协同工作方案

结合VDI和VOI的技术特点及日常教学工作需求，充分发挥VDI集中管理，移动工作、备课和VOI充分利用本地资源并可脱机离线运行等优点，根据不同场景、不同需求，实现在线桌面和脱机离线桌面的有机协同，实现资源优势互补。VDI+VOI协同工作方案如图1所示。

图1 VDI+VOI协同工作方案

（1）对于固定实验室采用VOI的模式进行部署，根据不同的场景，生成不同的模板，通过云端服务器对模板进行管理。在网络异常、中断或云端服务器宕机等特殊情况下可以使本地终端系统脱机离线运行，保证实验教学顺利完成。

（2）对于非固定场所的终端，采用VDI的模式进行部署实施，充分利用云端服务器的集中计算和存储资源，实现传统计算机可以远程连接和访问云桌面。

（3）对于不受时间、地点限制的学生学习，教师备课、科研，采用VDI的模式部署实施。发挥VDI网络可达即可连接云桌面学习的优势。

2.3 面向需求的VDI+VOI协同工作部署

利用VDI云服务器集中管理平台，可以把实验平台部署在云端，在线运行。固定场所实验室采用VOI部署，统一安装Windows 7或Windows 10操作系统及常用软件，在外部环境异常时，可以保证本地系统正常运行。

（1）面向轻量级应用的云桌面VDI部署

噢易云服务使用3台DELL服务器，可创建多间实验室及多个云终端，授权为100个用户并发。噢易云桌面VDI的功能有：创建模板，并建立桌面池资源，可以根据课表开启相应的场景，制作个人桌面及个人桌面池，可对终端进行管理，监控服务器运行情况，对用户数据进行存储。

首先在DELL服务器上安装噢易云桌面VDI系统，并进行相应的配置及初始化，然后为虚拟机分配内存、CPU、硬盘空间等硬件环境，在分配好硬件环境的虚拟机上选择所要运行的操作系统。通过虚拟光驱引导上传到云服务器的操作系统的镜像文件，将该虚拟机创建为模板，在云服务器上创建多个虚拟机组成的虚拟桌面池，并将模板应用到桌面池，每个虚拟桌面池对应多个模板。最后可以通过PC终端或移动设备使用户与虚拟桌面关联。

根据课程和教学安排，利用VDI管理系统进行资源的规划、配置，合理的调度管理。课余可实现不需要的云服务资源的有效统一回收。教师办公、备课、科研可以不受时间、地点及使用终端设备的限制，拥有一台属于自己的可移动办公电脑。

（2）面向重量级应用的云桌面VOI部署

噢易云桌面VOI的部署可以与VDI共同使用3台DELL服务器。实验室管理员首先需要在本地终端上安装实验所需的操作系统、应用软件及VOI的终端底层业务软件，然后使用UEFI网络启动模式进行优盘启动引导连接到服务器，进行镜像的上传，利用上传的镜像可以对实验室的其他终端进行镜像的批量下发。噢易云桌面VOI服务器只负责终端镜像文件的上传，存储、管理和下发，以及终端设备应用策略的管理。云桌面VOI只占用服务器较小的资源空间，可以在实验室内进行各种操作系统的快速部署，充分发挥本地胖终端的硬件优势，实现离线脱机运行，在运算速度，用户体验及外设兼容性上与本地体验一致，保证教学的安全、连续性。

基于VDI+VOI的云桌面协同工作模式可以根据用户的不同需求申请来部署应用场景：

①当用户提出用于办公、个人学习、科研及备课等有特殊需求的申请时，可以在云端服务器为用户创建满足用户需求的VDI个人桌面。用户使用帐号、密码通过网络和终端访问专属桌面，用户可以获得一个已经安装了完整程序的Windows桌面。用户在桌面上建立属于自己的文件存储在云服务器上中，可以不受时间，地点及终端设备的限制正常读取使用和存储。管理人员在后台对用户使用的操作系统进行维护，保证数据安全。

②当用户提出用于教学需求时，可以在云端服务器为用户创建满足教学需求的VOI教学桌面，快速部署教学环境，实现教学环境快速切换。减少软件安装时间，满足不同教学需求。VDI+VOI协同工作模式部署完成后，管理端如图2所示，客户终端如图3所示。

图2 管理端

图3 客户终端

3 实践效果

在实践中，对传统还原卡模式、单一VDI模式、单一VOI模式、VDI+VOI协同工作模式进行对比分析，结果如表2所示。可见，基于VDI+VOI的云桌面协同工作模式的使用效果较好，实现了云桌面操作系统、软件统一安装、维护，用户使用同一帐号在学校办公、科研，在实验室上课，在家中备课学习。另外，在外部环境异常的情况下，可以使用本地胖终端，保证正常教学进行。

表2 多种工作模式对比

4 结语

云桌面VDI解决了传统办公学习对终端设备、时间和地点的制约问题，而VOI则解决了传统实验室管理和运维中是困难。VDI和VOI有机结合的云桌面协同工作模式则实现本地资源的充分利用，云端服务器资源的合理调配，快速切换实验室教学环境，管理员可集中搭建和维护云桌面，满足师生个性化需求，节省教学环境的运维时间，提高实验教学课程的质量和效率。在今后的管理研究中，将对云桌面更好服务教学，服务师生办公学习进行进一步探索，使云桌面深入教学、办公的方方面面，使云桌面为教学、科研更好保驾护航。