浅谈云桌面技术在高校计算机机房管理中的应用与思考

◇广东第二师范学院 黄思延

随着教育信息化进程的不断推进，高校计算机机房设备不断增加，软件不断升级，机房设备运行、维护和管理问题日益突出。利用不断成熟并得到普遍应用的云桌面技术，能比较好的解决高校传统PC机房运行、维护和管理方面出现的诸多问题，并充分满足教学方面不断增长的新需求。本文针对高校传统PC机房在运行、维护和管理中出现的问题和云桌面技术的应用优势进行分析，并对云桌面技术在计算机机房管理中应用的可行性和出现的问题进行思考。

高校计算机机房是进行各项教学、实验、考试以及自由上机的重要场所，使用率高，如何提高机房运行、维护和管理的效率是管理人员一直需要解决的问题，日益成熟的云桌面技术在计算机机房的应用是一个比较好的解决方案。

1 高校传统PC机房存在的主要问题

1.1 硬件更新成本大、系统适应性差

随着教育信息化的不断深入，各高校都建设了大量的计算机机房。传统的PC机房最主要的硬件是台式电脑，每间机房一般是50～100台电脑（大规模的机房有100台以上），每一台硬件配置较好的台式电脑一般也要四五千元左右，使用寿命一般为3～5年，因为IT技术的快速发展，计算机操作系统和各类软件版本不断更新升级，使电脑的性能和硬件配置不断提高，如果5年后继续使用性能会逐渐降低，硬件的配置很难满足教学所需要的软件环境要求，从而影响教学的效果。而每次更新都需要大量的资金投入采购台式电脑，这种反复采购、淘汰，然后再采购、再淘汰的方式会造成一定的资源浪费。

1.2 维护困难且工作量大，效率低

由于学校专业众多和教材的不同，每个学期机房都需要收集各个教师教学所需求的教学软件和各种考试所需要的考试软件，然后都要在每个机房的每台电脑对这些软件进行安装和调试，有时还需要在每一台电脑上安装多个操作系统，如果在使用的过程中机房的软件发生变化，还需要重新进行更新和调试。在日常的维护工作中，由于使用的人员复杂，虽然机房中的电脑都采用了各种硬件保护、软件保护以及其他系统恢复等维护方案，但是由于每个机房的电脑硬件品牌、型号和配置以及维护方式的不同，管理人员需要经常到机房检查，处理每一台电脑运行和操作时随时出现的各种软件和硬件以及网络的故障，部分硬件出现损坏时会由于型号停产不能维修导致可以使用的电脑数量减少，有些电脑出现系统故障还需要重新安装整个系统（包括操作系统，应用软件和教学软件等），这些维护的工作量是比较巨大的，需要花费大量的人力和时间，在管理人员比较少故障较多的情况下，故障的处理往往得不到及时的响应。

1.3 软件兼容性差、安全性低

传统的PC机房在日常的使用过程中，一般会在同一操作系统中预装了大量的教学软件其中有些是相同类型的不同版本，比如office 2010和office 2016，有些是不同类型的软件，使用时会出现软件之间不兼容或者软件冲突，同时也会造成系统启动和运行缓慢，甚至系统崩溃等问题。在使用的过程中，由于数据都保存在本地硬盘上，一旦硬盘出现故障，很容易造成数据丢失；另外在机房中经常使用网络上网，使用U盘或其他外部存储设备读取文件和保存数据，很容易会使机房电脑中没有保护的分区或者使用的U盘或者其他外部存储设备感染病毒。

2 云桌面及云桌面技术在计算机机房管理的应用优势

2.1 云桌面及云桌面技术应用结构

（1）云桌面又称桌面虚拟化，是基于分布式云计算存储技术，集成互联网精华应用，依托高度加密算法，为互联网各个层次用户提供最便捷、最丰富、最安全、最贴心的服务。虚拟云桌面有VDI（虚拟桌面基础架构）、RDS（远程桌面服务）、IDV（智能桌面虚拟化架构）和VOI（虚拟操作系统基础架构）四种典型架构。VDI架构为集中存储、集中运算的虚拟桌面架构，该架构是把所有的客户机数据运算都集中在服务器管理，客户桌面接收的只是操作系统环境；RDS架构仅限于Windows操作系统桌面的连接，是很流行的云桌面技术；IDV架构为集中存储、分布运算的架构，该架构下服务器端存放系统镜像，客户机通过本地虚拟机运行虚拟桌面，不需要大量的图像传输，支持系统离线运行；VOI架构为集中存储、分布运算的架构，该模式是在服务器端存储数据，在客户机上运行桌面，客户机只需在启动时从服务器将操作系统和应用加载到本地缓存即可使本地计算机能正常使用，该模式也支持离线运行，支持集中安全管理，桌面性能完全保持传统PC的体验。同时支持本地机器无硬盘启动。

（2）针对传统PC机房存在的主要问题，我们可以构建简单的云桌面系统，采用简单的云桌面技术解决（参见图1），主要由网络设备，云服务器/云主机和机房云终端组成。网络设备包括汇聚交换机和接入交换机等，主要是对云桌面设备进行网络管理和连接。云服务器/云主机包括云平台管理系统和云存储等，通过网络设备向机房云终端提供虚拟化的云桌面操作环境或者将操作环境加载到云终端，并对这些环境进行统一管理。机房云终端包括教师机云终端和学生机云终端，功能是云终端设备（云终端设备可以是瘦客户端、平板、手提电脑等）通过网络连接云服务器/云主机，然后将云服务器提供的虚拟化操作环境通过讲台多媒体设备或显示屏等呈现到前端或者将虚拟化环境或操作环境进行加载、运行并且通过讲台多媒体设备或显示屏等呈现到前端。

图1 简单的机房云桌面技术应用结构

2.2 云桌面技术在计算机机房管理中的应用优势

（1）降低运行成本，系统适应性强。在使用云桌面技术的机房，硬件设备使用可以达到5～8年，若需要更新换代，只需要对云服务器/云主机的硬件配置进行更新或者新增云服务器/云主机，一般不需更换机房云终端设备，因为在使用云桌面技术的机房中，计算能力一般来自云服务器/云主机，只要网络正常，配置较低的云终端都能连接到云服务器/云主机，硬件资源可以随时交付和回收，也随时根据教学的不同需求通过云服务器/云主机灵活调整，以适应不断更新的软件和教学的需求，大大降低了因为云终端硬件配置不足造成的硬件替换，提高了云终端设备的使用周期，同时节约了采购云终端设备的成本。

（2）云管理模式，简化管理。使用云桌面技术的机房采用了云服务器/云主机对云终端桌面的统一部署（包括硬件部署、网络部署、存储部署以及各种环境部署等[11]）和统一管理（包括用户管理、存储管理以及软件管理等[7]）的云管理模式，实现了校园网络的云桌面资源统一调度与管理，各种软件的安装、更新以及硬件的维护等日常工作基本上都集中在云服务器/云主机上进行，同时管理人员还可以随时通过校园网络连接云服务器/云主机的云平台管理系统对整个云桌面系统运行情况进行远程监控（VDI架构和RDS架构），出现问题及时处理，不需要像传统PC机房中花费大量的时间对机房的每一台电脑进行软件安装、调试和更新（特别是每台电脑安装多个操作系统的情况）以及硬件维护等，大幅度简化了传统PC机房的复杂管理，减少了大量的日常维护工作和人力成本，有效提升管理效率。

（3）系统稳定，兼容性好，使用安全。由于云服务器/云主机采用虚拟化技术（虚拟化技术是一种资源管理技术，具体包括服务器虚拟技术、存储虚拟化技术、平台虚拟化技术，本质是打破计算机实体结构间不可分割的障碍，将服务器、内存、存储等物理设备进行虚拟化，提高计算能力和数据存储利用率，从而最大化利用物理硬件，节约资源[7]），可以根据不同需求向机房云终端提供不同的虚拟化环境（包括教学、实验、考试和上机）并能快速进行部署和切换，避免了传统PC机房台式电脑在同一操作系统下安装大量教学软件造成的软件冲突（特别是相同类型不同版本的软件冲突）和使用问题。通过云服务器/云主机可以对各个终端虚拟云桌面的系统安全补丁进行统一安装和升级，在云服务器/云主机增加云存储，设置云终端禁止使用USB等外部存储设备，教师和学生通过网络登录云服务器/云主机中的云存储进行数据的存取，降低了计算机引入病毒的风险。

3 云桌面技术在计算机机房应用的思考

3.1 云桌面技术在计算机机房应用的可行性

不管是从IT技术发展的趋势还是从教育信息化发展来看，云计算、虚拟化和虚拟桌面等技术已经成为了现在及未来教育信息化方向。随着云桌面技术的不断成熟，机房采用云桌面技术从管理、维护、设备（包括云服务器/云主机和云终端）的更新、云终端设备或者机房数量的增加等各方面考虑，长期回报率高，而且具有易于部署、易于管理和易于使用等优点，相比于传统PC机房具有很明显的优势，目前有很多高校都建设和使用以云桌面技术为架构的机房代替了以台式电脑为主的传统PC机房，解决传统PC机房在管理和维护中存在的各种问题，具有高可行性，对于采用新兴技术提高教育服务水平是具有应用研究的现实意义。

3.2 云桌面技术在计算机机房应用出现的问题

（1）前期的投入成本高，一般建设云桌面技术机房比传统PC机房投入成本要高，云桌面数量至少要达到200台以上，才有可能比PC机成本低[8]。因此，我们在前期建设之前要进行认真调研，科学立项，根据教学的需求进行分析和规划，选择合适的云桌面技术架构，对系统资源进行合理配置，才能保证后期投入应用的顺利进行并达到良好的应用效果。

（2）对云服务器/云主机和网络的依赖性强，要求高，采用VDI架构和RDS架构的云机房由于采用集中管理、集中运行，维护和管理都集中在云服务器/云主机，云终端本地不参与所连接的桌面的运算工作，云终端仅仅只是连接和显示的作用，而且云桌面的连接和使用完全是靠网络传输来实现的，如果云服务器/云主机或者网络（包括网络设备和线路）出现故障或者问题，都会造成所有或者部分的云终端都不能使用的情况。另外，一些教学需要高清视频播放或者三维设计（RDS架构和IDV架构不支持3D渲染，VDI架构需要使用显卡虚拟技术支持3D[12]）使用，视频编辑等大型软件操作时对云服务器/云主机和网络的要求非常高，因为如果云服务器/云主机性能不好或者网络带宽不够，云桌面在图像传递、复杂图形处理或者高清视频推送等方面会出现图形软件运转或者视频操作时卡顿等现象[9]。因此，在应用时要考察机房的网络环境，加强云服务器/云主机的性能（最好能配置备用的云服务器/云主机），并确保网络的畅通和有足够的带宽。

（3）采用IDV架构和VOI架构的机房由于是将虚拟化系统或者操作系统在加载到云终端设备运行，所以不支持监控协助，数据安全性较低，云终端设备需要承担维护工作。

综上所述，云桌面技术在机房的应用是具有可行性的，有效解决了传统PC机房中运行、管理和维护中的问题，随着云桌面技术的不断成熟，云桌面技术在高校计算机机房会不断得到应用和推广。但是云桌面技术也有不足之处，在应用时也会存在问题，学校应该根据机房的实际情况，合理建设和使用云桌面技术机房，充分发挥云桌面技术的优势，才能使机房的管理和维护更具智能化。