云桌面技术在高校计算机实验室中的应用分析

凌辉勇

（广州华南商贸职业学院 广东 广州 510000）

0 引言

高校计算机实验室教学质量往往与实验室建设管理水平息息相关，计算机实验室不单单是计算机教育教学活动开展主要场所，也是满足学生计算机使用需求重要途径，还承担着专业考试、培训、实习等相关任务，可见计算机实验室在高校教育体系中的重要作用。传统计算机实验室应用存在诸多弊端，如数据安全性低、更新滞后、系统独立、数据共享难、维护成本高等，云桌面技术的应用，很大程度上解决了这些弊端，能够在不改变师生原有使用习惯的基础上，同时满足移动办公、教学和学习需求，终端能够自动同步更新，还不会对计算机正常使用造成影响，还能实现全部计算机统一管理和快速升级，满足多样化应用场景需求。因此，对云桌面技术在高校计算机实验室中的应用展开深入分析与探索十分必要。

1 高校计算机实验室管理发展中面临的难题

基于当前的现实背景和实践，高校计算机实验室在管理发展中普遍面临着实验室管理难度大、实验室建设应用成本高和系统安全性能有待提升等方面难题。

1.1 实验室管理难度大

现阶段，高校建设十几、几十个实验室，拥有上千台计算机已成常态化，倘若仍旧采用传统管理和维护方法，不仅需要大批量管理人员，而且不同专业计算机软硬件需求不同，配置不同，硬件及软件维护方式还需要点对点，导致实验室维护工作量巨大，长久下来，系统运行速度难以得到有效提升[1]。同时，计算机实验室还承担着机考任务，如计算机技术与软件专业考试、全国计算机等级考试等，需要在考试前由专门人员一一调试，工作体量大，调试工作单一，容易出现失误情况。

1.2 实验室建设和应用成本高

传统计算机实验室建设中，高校选择的计算机品牌不同、配置不同，市场价格差异大，动辄一台计算机上千，且实验室计算机需求量大，每个实验室计算机需求达到几十台、上百台，建设初期就需要消耗大量成本。同时，后期应用和维护也需要一定费用，现代社会计算机更新换代快，每次都需要对实验室全部计算机进行更新维护，要耗费大量维护成本，使得计算机实验室在高校整体建设发展中成本占比较高。

1.3 系统安全性能有待提升

高校计算机实验室具有开放性特征，由于计算机实验室局域网连接技术限制，不同局域网中计算机数据信息交换和资源共享，大多通过外接设备实现。在实际教学中，很多师生都会使用各种外接设备，主要是U 盘进行资料拷贝，大大增加PC 机接收木马病毒和外界侵入概率，对局域网内所有计算机系统安全造成威胁[2]。而且多数高校计算机实验室都选择还原卡，设备蓝屏现象较为常见，补丁升级难度大，且病毒库无法保留，是系统缺乏安全性的直观体现。

2 云桌面技术分析

云桌面技术指基于云计算技术对各种物理设备进行虚拟化处理，进行信息管理、数据传输、资源共享的技术，目前被广泛地应用在各个高校计算机实验室中。

云桌面技术架构主要有3 种类型，分别是VDI 系统、VOI 系统和IDV 系统，各类系统架构功能不同、主要技术路线各有差异，具体见表1。

高校计算机实验室中应用云桌面技术原理为：用户借助终端连接网络，再与会话中心连接，将云桌面管理系统开启。用户需要完成身份认证才能正确登录专属云桌面，随后下达指令，传递数据信息，后台进行数据操作与处理，完成指令后将处理后的屏幕变化图像传输至云终端桌面，用户屏幕因此发生改变，得到指令反馈结构[3]。其应用原理图见图1。

3 云桌面技术在高校计算机实验室中的应用价值

在高校计算机实验室中应用云桌面技术具有重要的价值意义，不仅可以降低实验室工作难度，缩减实验室建设和应用成本，还可以在很大程度上提高系统安全性能。

3.1 降低实验室工作难度

在高校计算机实验室中应用云桌面技术后，管理人员不再受计算机实验室地理位置分散限制，计算机的维护工作均可以在中心机房统一维护，如系统安装、软件安装、病毒查杀等，不需要专门排出时间到实验室进行现场维护，维护工作大大减少，管理人员大幅缩减。在开展机考任务之前，无需工作人员一一调试，可直接通过服务器中创建的虚拟磁盘，进行远程统一调试，工作效率和质量均能满足考试需求，实验室工作繁琐度和困难程度大幅缩减。

3.2 缩减实验室建设和应用成本

高校依托云桌面技术进行实验室建设时，采购的PC机多为瘦终端，即硬件极为精简的客户机，其使用年限一般在6 ～10 年，是传统PC 机使用年限的两倍左右，大大降低了建设成本，高校只需要按照使用需求建设服务器和局域网即可[4]。同时，应用云桌面技术时，无需根据不同专业配置对应计算机设备，可通过远程控制和镜像创建实现教学资源的存储、共享、统一分类管理，为师生获取和使用资源提供极大便利。例如，在实际教学活动中，会根据不同课程需求创建对应镜像，如《Photoshop 图形图像设计》《计算机应用技术》等课程对计算机GPU、CPU 需求不同，云桌面计算可以通过计算，科学精准分配相应资源，确保学生得到最佳操作体验。

3.3 提高系统安全性能

在计算机实验室建设中使用云桌面技术后，所有数据都集中在云计算平台上，便于数据保护与备份，具备较强病毒抵御能力，能够将数据信息和终端设备有效分隔。当遭遇系统安全威胁时，系统会自动采取对应措施，保障系统安全，避免数据损失，为高校计算机实验室各项教学活动开展提供良好保障。

4 云桌面技术在高校计算机实验室中的应用

云桌面技术在高校计算机实验室中的具体应用主要从总体规划设计、关键技术、云桌面系统功能和应用功能分层4 个方面展开论述。

4.1 总体规划设计

云桌面技术在高校计算机实验室中的应用，在建设、管理、安全、经济等方面均有一定优势。在使用过程中，可以与微软多用户操作平台相互结合，用户通过专有协议连接至服务器数据中心，中心根据用户指令将资源动态分配给不同用户[5]。每个云终端对应的应用程序都是一个镜像系统，用户通过认证登录个人独立账号，开展个人独立操作，不会对其他用户产生影响。在使用过程中，倘若系统遭受不同原因和程度的损坏，也可以通过系统重启恢复初始状态，仍可正常使用。

4.2 关键技术

4.2.1 云数据资源池

根据云桌面技术应用原理，该技术主要依托互联网建立虚拟化桌面系统，利用软件功能连接云数据资源池，对数据进行统一管理和灵活调配，是用户桌面、软硬件设备和数据信息的有机融合，用户只需要遵循云端登录、指令下达、数据使用、数据共享等流程，就能实现各种操作。各高校计算机实验室数量较多，在建设中地理位置较为分散，拥有多个计算机终端，面临较大管理难度，需要建立一个统一的终端地址池，实现实验室统一管理。对此，高校需要安排专门技术人员，详细勘察本校计算机实验室终端，整理计算机终端局域网地址，统一归纳至预先建立的管理终端中，由管理终端进行统一管理[6]。同时，还可以启动云桌面技术将用户信息、相关数据存储在云数据资源池内，进行备份和分隔处理，充分保障存储数据安全性，并且由于云桌面技术本身具有的扩展性特性，即便长期、定期进行资源备份更新和传输，也不会出现像传统机房容量不足导致的高成本情况，用户还可以随时进行历史资源查询、监控资源访问等情况，难以出现资源丢失、损坏等意外。

4.2.2 VDI 技术

VDI 是云桌面系统主要技术路线之一，主要依托信息技术，实现移动终端设备与虚拟机的相互连接，独占一个远程虚拟设备，具有较高兼容性[7]。VDI 系统架构，即虚拟桌面基础架构，属于集中运算、集中存储的桌面架构，主要由网络、服务器、存储、终端、虚拟化系统组成（图2），云桌面的虚拟化技术、存储资源、计算等均在服务器端运行。用户可以自主选择Windows 系统或者Linux 操作系统，还能支持多种软件应用，具有加强外设支持度，其终端接入口包含并口、USB、串口等多种类型。在高校计算机实验室中应用云桌面技术，充分发挥该技术优势，确保云桌面系统安全稳定运行，需要实现云桌面服务器集群化，借助计算模块设置主控服务器。

4.2.3 软硬件配置

着重建设高性能实验室，在客户端内配备嵌入式系统，便于对桌面系统进行改造优化；配备先进虚拟化技术、数据库技术，强化系统计算能力，夯实数据信息搭载需求；不断提高云服务器运行性能；升级服务器物理机性能、加强以太网布线、子域划分等项目，保障数据信息访问安全，从而提升实验室整体性能，为高校计算机实验室创建良好内部环境[8]。

4.3 云桌面系统功能

云桌面功能系统不同于传统桌面业务应用特征，主要由主机服务器、桌面管理部分和客户端3 个部分组成。其中，客户端为高校计算机实验室不同教学环境设计的计算机或云终端设备；桌面管理部分针对显示终端桌面和用户体验管理，主要利用了桌面云化云清，提升了桌面故障处理效率、统一运维管理，为用户提供更加优质的使用体验。通常情况下，云桌面系统属于独立运行模式，在用户、存储、平台、软件运维和安全管理等方面均有显著功能优势，作为管理者或者使用人员，必须充分掌握云桌面功能系统操作要点，合理配置资源，才能最大化发挥系统能效[9]。以用户应用为例，用户可以通过注册、认证登录等途径，对桌面资源进行有效利用；倘若在使用过程中，发现网络终端、网络系统运行失稳，可以利用云端系统整改功能，通过重启云桌面实现系统顺畅使用。同时，存储管理系统也是云桌面功能系统重要组成，具有数据信息备份、存储、恢复等功能，管理者可以通过软件安装、平台维护、系统升级等途径启动相应功能，如启动安全管理功能，就能实现病毒识别、自动清理。

4.4 应用功能分层

在高校计算机实验室中应用云桌面技术，可以借助R-TCL 实现PC“云”化，能够兼容多种品牌、型号的PC 机，通过统一管理，提升管理效能，降低应用成本。其中，应用功能分层是最常应用的一个功能，通过应用分层+个性化配置保存，可以直接解决专业学科学期中CAD、3D 等软件激活问题，解决电子阅览室、多媒体教室场景个性化设计。在对镜像进行更新时，传统采用编辑下发桌面→注册信息失效→逐台重新注册→保存配置的方式，耗时长，工作繁琐；利用云桌面技术，点击开始配置后，相关内容会直接存储至个人新磁盘中，若注册信息失效，无需重新激活镜像更新，直接按照需求进行局部更新即可，显著提升教学效率，计算机管理维护工作也大幅降低，应用成效显著。具体原理见图3。

5 结语

综上所述，在高校计算机实验室中应用云桌面技术，具有较强安全性、共享性、高效性、经济性，为更好地发挥云桌面技术优势，高校需要充分了解计算机实验室面临的难题，分析云桌面技术原理和优势，探讨云桌面技术在高校计算机实验室中的具体应用，通过总体规划设计，云数据资源池、VDI 技术、软硬件配置等关键技术应用和设备配置，确定云桌面系统功能，进而提升云桌面技术应用效能，为推动高校教育信息化发展做出贡献。