基于桌面虚拟化技术的计算机实验室管理

蒋荣萍

（广西民族大学 广西壮族自治区南宁市 530006）

近年来，在科研人员的努力钻研之下，信息化技术也在不断的变革和发展，凭借其显著的应用效果，在各行各业得到了广泛应用。高校作为人才培养的主要基地，为提高教学效率和质量，计算机技术早已经融入到日常教学当中，成为现代化教学中不可或缺的一部分。现阶段，我国大部分高校开始将计算机实践教学列为首要教学课程，加大资金投入，促进发展。但是随着计算机的大量应用，需要管理和维的问题逐渐凸显。在计算机实验室中，由于计算机数量较多，而且管理人员每天要面对大量的软件维护管理工作，比如补丁更新、系统恢复、系统更换、PC 故障等，管理工作比较复杂。除此之外，计算机实验室的运营成本也需要重点关注。为了有效的缓解此类问题，高校开始逐渐应用桌面虚拟化技术来进行计算机实验室管理工作，以一种新型的管理模式建设计算机实验室，从而提高服务质量和管理效率。以中心服务器作为基础构建计算机模型，将系统内的桌面软件统一进行虚拟化改造，教师可以对软件程序进行管理执行，在一定程度上，极大的降低了计算机实验室管理难度。

1 桌面虚拟化技术原理与基础框架

1.1 桌面虚拟化技术原理

桌面虚拟化技术也可以称为虚拟桌面基础架构，将计算机中心服务器作为基础，构建计算机模型，可以实现计算机物理设备和个人桌面环境相分离。应用虚拟化技术，桌面软件不会存储远程客户端本地磁盘中，直接将软件信息传输到远端中央服务器进行存储。桌面虚拟化技术能够与无盘工作站技术有机结合，逐步将系统内的各种桌面软件、文件指令、传输数据等进行分离[1]。结合目前发展现状，可以将虚拟化技术划分为几个层面：终端接入层、存储层、平台层以及会话管理层等。围绕虚拟化技术开展技术管理工作，将CPU、内存、硬盘以及相关物理设备进行拆分。相比传统技术，应用桌面虚拟化技术，可以帮助管理人员提高工作效率，通过简单的系统操作，降低管理难度，整体提高计算机实验室管理效率。

1.2 桌面虚拟化技术的基础框架

桌面虚拟化技术的基本框架主要有五个部分组成。其一，虚拟资源层，负责提供资源，对收集的信息资源整合处理，由网络虚拟化和服务器虚拟化或者存储虚拟化所形成的资源池组成。其二，虚拟桌面层，通过计算机技术，应用服务器虚拟化技术，划分虚拟化服务器，将其转化为共享资源，以中心服务器为基础，向外部传输信息以及提供虚拟桌面服务。根据实际需求，适当分配资源，合理调配后台计算节点，进而实现集中化管理[2]。其三，硬件资源层，具有包括计算设备、存储设备以及网络连接设备等组成。其四，桌面管理层，顾名思义，负责整体系统的调度、处理工作，将虚拟化桌面的请求指令和新注册的虚拟桌面指向可用的系统。可以提高工作效率，使修改密码、用户添加和注册以及修改用户权限等系统操作更为便捷。对补丁更新、镜像管理等系统工作进行简化。其五，终端接入层，也就是连接到云终端的设备，在高校计算机实验室中，通常采取价格和管理成本比较低，以及系统更新周期较长的客户端，还可以是PAD、传统PC 和智能手机等移动设备。

2 高校计算机实验室管理现状

在大数据背景下，为提高教学效率，国内各高校逐渐加大在计算机教学方面的投入。计算机实验室内具有大量的计算机，作为实验室管理人员，不但要保障计算机系统得以安全、有效的运行，还要强化自身技术管理能力，为瞬息多变的教学需求改革提供弹性调整的部署方案。但是在实际的管理过程中，管理人员一直重复着技术含量较低、枯燥单一的管理运维工作。由于计算机实验室涉及范围比较广，管理人员需要花费大量的时间进行软件系统安装以及教学课件更新，导致大量软件的交叉安装应用，导致系统运行缓慢，效率严重降低[3]。此外，实验室内大部分计算机都为传统PC 机器，其内部系统构件复杂分散，很容易出现单点故障，为保障计算机的正常运行，管理人员需要定期开展系统检测工作，对软件设备进行维护升级，但是管理人员素养能力存在差异，无法统一性管理，所以工作效率低下。

3 桌面虚拟化技术在计算机实验室管理中的应用优势

3.1 方便管理且安全性高

所有的数据运算都发生在数据中心，而且计算机桌面软件管理以及物理设备调试也都在数据中心进行，对于所有计算机的软件安装和系统升级工作，技术管理人员都可以利用数据中心进行统一性集中管理，这种方式有效的缓解了传统计算机管理中的技术难度和高额运营成本，特别是在高校计算机实验室的应用环境中，应用桌面虚拟化技术效果非常明显[4]。大大缩减了系统调试时间以及软件安全时间，而且通过计算机桌面所传输的都为结果图像，过程中的一系列数据运算都发生在数据中心，所以计算机信息和数据不需要通过占用网络带宽实现传输，为信息数据提供安全保障，不但为管理人员系统操作提供便捷，还可以降低人外因素以及外部因素对系统数据的影响。

3.2 有利于节约管理成本

传统的计算机实验室内，大部分都为PC 机器，耗电量基本都在200w 以上，在应用瘦客户端之后，计算机耗电量保持在25w 左右，极大降低电量损耗。虽然高校计算机实验室内，大量的计算机同时应用会为服务器带来较大的计算压力，从而导致机器的耗电量增高，但是相比其他应用环境的大规模客户端，高校内的计算机实验室电量损耗可以忽略不计[5]。所以，长期以往电费会有大幅度的降低，实验室电量损耗降低，代表着碳排放的减少，也充分符合了绿色校园的建设要求。结合桌面虚拟化技术的应用优势，以及规模效应的特点，计算机应用数量越多，管理人员开展统一集中管理的效果越显著。

3.3 有利于提供方便灵活的教学环境

在实际工作中，灵活的应用桌面虚拟化技术，能够有效的缓解技术升级和软件安全等技术难题，更好的实现动态部署，保障计算机教学的有效进行，基于桌面虚拟化技术的应用优势，可以充分满足学生在教学过程中的应用需求。除此之外，教师在进行访问管理时，操作更为便捷简单，有利于营造灵活便捷的教学氛围，只要有网络覆盖的地方，教师就可以随时登录个人桌面，开展一系列教学实践课程。相比传统模式，教师可以节约更多的精力放在泛在、移动的访问和学习中，也可以让学生得到解放，任何时候都可以连接到计算机实验中，利用远程操作的方式来获取个人桌面的数据信息，从而开展教学实验。

3.4 能够有效提升工作效率

网络环境是一个开发的环境，在结合桌面虚拟化技术后，极大地提高了计算机实验室资源的使用性，在进行计算机调配过程中，可以根据使用者的应用需求，设计出不同的系统桌面，根据自身的需求，进行文件数据的处理和传输。传统的PC 计算机，主要以分散管理为主，每一个人自行管理，教师对于学生的动态情况无法掌握，导致许多学生利用课上时间“开小差”，影响教学效率。而应用桌面虚拟化技术之后，可以实现所有计算机的集中性管理，不但帮助教师降低工作强度，还提高管理效率。而且利用这种管理模式，能够降低计算机系统对于终端设备的硬件要求，只需要使用普通的移动终端、台式机器、笔记本等设备就可以承载虚拟桌面环境，打破时间和空间的限制，极大地提高工作效率[6]。

4 基于桌面虚拟化技术的计算机实验室管理

4.1 需求分析

计算机实验室应用桌面虚拟化技术的一大优势就在于学生可以随时随地的通过任何设备实现桌面登录。在高校内，不同的专业学生所接受的知识不同，所以开着计算机教学课程也存在差异，为了使不同院系的学生更为熟练的掌握网页制作、数据库、大型图像处理、网络实验等应用型技能，必须要确保计算机实验室的稳定高效，基于桌面虚拟化技术，构建出基数大、复杂程度高的信息共享型计算机实验环境，从而为广大师生提供多方位、多角度的实践教学平台，管理人员不断的开展计算机系统革新和软件安装等工作，对实验室系统管理进行优化升级。而且，实验室平台架构要简单便捷，面向全体师生开放，通过动态资源基础平台，进一步实现信息资源的整合计算，提高计算机设备的使用率，避免应用软件重复，强化资源存储功能以及信息数据共享能力，帮助实验室降低运营成本，更为适合使用需求多变的教学环境，而且管理人员实施管理维护也更为简单便捷。

4.2 桌面虚拟化技术部署

在建立高校计算机实验室时，一直以共享、简化、动态最为建设原则，引入现代化管理理念，结合虚拟化、负载均衡以及多级存储等信息化技术，构建多方位、多角度的动态资源基础平台，通过管理人员的严格执行，定期对设备进行维护和管理，逐步实现计算资源的整合，最大程度的发挥桌面虚拟化技术的作用，提高设备的使用率，有效避免出现应用软件重复的现象[7]。在桌面维护中，由于管理人员的技术在能力存在差异，所以需要应用需求不断调整，使得系统操作难度得以降低。在桌面虚拟化技术动态部署实践过程中，服务器虚拟化作为管理核心，而且过程中的一切计算都发生在数据中心，所以基于数据中心的服务器来对计算机桌面进行虚拟化，需要结合实际要求，将传统PC 机器桌面环境直接传输给终端设备。使用者只需要在保障有网络的情况下，将客户端安装到用户网络登录的设备上，通过输入用户名和登录密码，便可以打破时间和空间限制，实现随时随地登录访问个人桌面系统，进而实现单机多系统或者单机多用户的虚拟化应用服务。

4.3 软硬件配置

现阶段，随着年限的增长，计算机性能无法满足现代化计算机实验室的建设需求，特别是在用于承接计算机基础实验的实验室内，使用频率的增高，导致系统运行缓慢，并且硬盘平均寿命逐渐缩减[8]。为满足目前的教学需求，充分利用教学资源和使用资金，最大程度的体现出服务器的性能，帮助计算机实验室降低运营成本，通过实际调查，以300 个用户处理软件的最高峰值作为参考，得出一台中心服务器可以同时带动40 台左右客户端，作为图形资源分许处理的计算机可以选择在25 到35 台之间，在硬件服务器方面，配置内存64GB，4 颗8 核英特尔至强处理器，作为虚拟化基础服务器。此外，选择2 颗六核英特尔处理器E7-2820，以及配置内存为128GB 的服务器作为虚拟化管理服务器，为了实现硬件性能的最大化，以及系统兼容性问题，分析教学所应用的软件，确定应用型号为Z10L1 的瘦客户端部署为终端设备。配置软件方面，借鉴其他应用环境的经验，为了最大程度的提高工作效率，可以选择思杰Xen Desktop 企业版的桌面虚拟化软件。

5 结论

总而言之，随着大数据、云计算等现代化计算机技术与商业活动的结合发展，为了顺应时代的发展趋势，国内教育行业也要做出适当改变。桌面虚拟化技术的广泛应用，使得计算机实验室管理环境得以全面优化。不但提高高校给各个专业的教学效率，还可以帮助计算机实验室降低运营成本。基于桌面虚拟化技术，打破传统的技术管理模式，让师生群体不在受时间和空间上的束缚，可以随时随地的实现个人桌面系统的登录，更好的开展教学实践工作。此外，应用桌面虚拟化技术，能够让考试环境和教学环境随时切换，迅速部署，帮助实验室管理人员降低工作量，为高校内计算机活动提供稳定的技术支撑。桌面虚拟化技术的研究 分析，丰富了新型技术领域和技术形态，使得国内计算机实验室管理工作得到进一步完善优化。