与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验室建设

康玉虎（通讯作者），白龙

（兰州城市学院信息网络中心，甘肃兰州，730070）

0 引言

近年来，高校计算机实验室建设模式正在逐步由传统的PC 机实验室向云桌面实验室转变。云桌面计算机实验室相较于传统计算机实验室具有易部署、易管理、易扩展、易维护等优点。然而，从近年来云桌面计算机实验室建设实践来看，云桌面计算机实验室的建设成本并不比传统PC 计算机实验室低，在管理上也需要一定的技术力量，如何利用高校现有资源，降低云桌面计算机实验室建设成本，优化实验室管理，是一个值得研究的问题。在云桌面计算机实验室建设时充分利用高校数据中心原有软硬件资源及信息中心人力技术资源，建设与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验平台，是提高高校信息化资源共享程度，降低云桌面计算机实验室建设成本，提升实验室运维水平的可取思路。

1 服务器虚拟化与桌面虚拟化

■1.1 服务器虚拟化

从技术层面来说，服务器虚拟化是将一台或多台物理服务器的硬件资源抽象成逻辑资源，使 CPU、内存、磁盘、I/0 等硬件变成可以动态管理的“资源池”，在资源池中可以运行几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，从而提高硬件资源的利用率，简化系统管理，实现物理服务器资源的整合与共享。这里的虚拟服务器可以安装服务器版操作系统，用来部署业务应用，也可以安装桌面版操作系统，为用户提供桌面环境。

从应用层面来说，服务器虚拟化特指利用服务器虚拟化技术构建资源池，创建多个虚拟服务器，安装服务器版操作系统，在虚拟服务器上部署各类业务应用，解决了每个应用占用一台物理服务器导致的资源浪费问题，同时简化了业务部署的复杂度，使得业务可以快速上线。

■1.2 桌面虚拟化

桌面虚拟化又称云桌面，是指在虚拟化平台安装云桌面系统，建立云桌面虚拟机，通过高效的桌面传输协议，为用户提供安全、高效的虚拟桌面应用执行环境。终端用户通过云桌面瘦终端或者PC、笔记本、手机、平板等设备通过网络远程调用虚拟化平台上的云桌面虚拟机即可拥有整个客户桌面。

2 与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验室建设

各高校在数据中心建设中普遍使用了服务器虚拟化技术[1][2]，但是在云桌面计算机实验室建设时，往往采用软硬件平台独立建设的模式。出于资源共享、降低成本的考虑，云桌面计算机实验室建设可以采用与学校数据中心及服务器虚拟化资源共享的模式。

■2.1 与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验平台架构

与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验平台与学校数据中心虚拟化平台共享软硬件资源，硬件方面由多台物理服务器、两台存储设备，两台网络交换机、两台光纤交换机构成，形成计算、存储、网络资源的冗余。软件设施有服务器虚拟化软件、存储管理软件、多路径管理软件、云桌面管理软件、实验室教学管理软件等。以华为虚拟化平台为例，每台物理服务器均安装虚拟化平台软件FusionCompute,包括虚拟化引擎（Compute Node Agent，CNA），和资源调度管理软件（Virtual Resource Management，VRM），其中CNA 是直接安装在物理服务器上，VRM 是以虚拟机的形式部署。

两台存储设备做主备或者双活，物理服务器向下通过光纤交换机连接存储设备，向上连接网络交换机。利用FusionCompute可以将计算、存储、网络资源虚拟化成资源池，然后利用这些虚拟资源，在FusionCompute 中建立多个虚拟机用于部署云管理软件（FusionManager，FM）及学校各类应用系统。同时以虚拟机的形式部署云桌面软件（FusionAccess，FA），通过FusionAccess 与FusionComper的联动批量创建云桌面虚拟机。云桌面用户通过网络，使用云桌面瘦终端或者PC、手机等终端都可以使用云桌面虚拟机。

与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验平台架构见图1。

图1 与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验平台架构

■2.2 与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验室部署

首先在服务器虚拟化平台基础上部署云桌面软件，构成与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验平台。然后创建云桌面虚拟机，云桌面虚拟机中安装计算机实验教学软件、实验室教学管理软件等相关软件，将做好的虚拟机转换成模板虚拟机。最后利用模板虚拟机批量克隆出实验室所需的云桌面虚拟机。

在云桌面计算机实验室内，做好实验室环境建设、网络建设、部署云桌面终端，显示器、鼠标键盘等外部设备。在实验室内，使用云桌面终端，即可通过网络使用实验平台上部署的云桌面虚拟机。此外，还可以在任意网络可达的地方使用云桌面终端或者PC、手机等使用云桌面虚拟机，拥有自己的云桌面实验环境，实现了不受时间、空间限制的开放式计算机实验环境。

3 与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验室的优势

■3.1 实验室建设成本优势

在独立建设云桌面计算机实验室模式下，主要建设成本有实验室内部环境建设成本、云终端成本、计算、存储资源成本及软件平台成本四个方面。实验室内部环境建设包含实验室装修（粉刷、防静电地板、窗帘）、实验室网络（综合布线、交换机）、实验室动力环境（空调、稳压电源、UPS电源）、实验室配电改造、其他设备（桌椅、机柜、文件柜、中控、功放、音响、麦克风、投影）等建设内容。云终端建设成本包含云桌面终端、鼠标、键盘、显示器等。计算、存储资源包含硬件服务器、存储设备等。软件平台建设包括服务器虚拟化软件、云桌面管理软件、教学管理软件等。

与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验室模式下，云终端成本不变，实验室内部环境建设成本、计算、存储资源建设成本及软件平台建设成本均有所降低。

在实验室内部环境建设方面，由于物理服务器等硬件设备部署在学校数据中心机房，共享数据中心机房的动力环境系统，实验室内部只有网络设备和终端设备，因此实验室内部不用配备UPS 电源且配备的稳压电源的功率可以降低，空调数量也可以减少，从而节约一部分建设成本。

在计算存储资源方面，在主流虚拟化建设模式下，为了达到资源池化的集群效应，用多台服务器搭建虚拟化平台，服务器的CPU 资源是满配的，而内存资源、存储资源并没有满配。同时，由于CPU 资源的复用技术成熟，可以实现完全的共享，而内存资源的复用技术不成熟，基本没有实现资源共享，导致服务器CPU资源与内存资源的不匹配。因此，数据中心服务器虚拟化平台往往存在CPU 资源利用率低，资源闲置的情况。在云桌面计算机实验室规模不大时，完全可以将新购置物理服务器加入原有服务器虚拟化平台资源池，同时通过扩充服务器虚拟化平台的内存资源，存储资源、利用服务器虚拟化平台空闲的CPU 资源来搭建云桌面计算机实验平台，从而减少新购物理服务器数量，降低成本。

在软件平台方面，由于虚拟化软件是按CPU 个数计费，因此与服务器虚拟化共享CPU 资源后，新购置服务器数量减少，相应的CPU数量减少，因此虚拟化软件成本得到降低。

■3.2 实验室运行、维护优势

与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验室在降低实验室建设成本，提高高校信息化资源利用率的同时，更为重要的是实验室运行、维护方面的优势明显。

由于可以共享学校数据中心机房良好的温湿度控制、稳定的供配电、先进的防火、防盗、防水设施，因此云桌面计算机实验平台运行环境的稳定性、安全性方面得到明显的提高；同时，由于和服务器虚拟化构成一个大的资源池，因此可以充分发挥虚拟化平台高可靠、高可用的特点，降低故障发生概率，最终减少运维工作量。例如，在一台物理服务器宕机的情况下，如果是独立部署的云桌面计算机实验室，将会有几十台云桌面虚拟机无法正常运行，而在与服务器虚拟化资源共享的情况下，由于资源池足够大，运行在这台物理服务器上的云桌面虚拟机完全可以自动分散迁移到其他多台物理服务器上正常运行，云桌面实验室的正常工作不受影响。

同时，云桌面计算机实验平台涉及的技术复杂，运维需要的专业技能较多，与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验建设模式下，实验室的运维可以充分共享学校信息中心服务器虚拟化运维团队的人员技术优势，使得实验室的运维水平得到保障，优化了实验室的管理水平。

4 结语

相对于云桌面计算机实验室的独立建设模式，与服务器虚拟化资源共享的云桌面计算机实验室建设模式可以充分利用高校已有的数据中心及服务器虚拟化平台软硬件和人力技术资源，不仅可以实现物尽其用，人尽其才，也是建设智慧校园、云中校园的客观要求。如何进一步提高云桌面计算机实验平台的资源利用率，降低能耗，是今后建设绿色校园的一个研究方向。