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【摘要】
随着信息技术的不断更新，教育对信息化的要求也在不断加大，传统PC由于存在诸多固有缺陷，已经越来越难以满足高校实验室的实际使用需求。本文在分析了传统PC在机房中存在的问题后，提出通过桌面虚拟化来解决传统PC模式带来的问题。介绍了桌面虚拟化的架构以及针对高校实验室的实际情况制定了实施方案，并在使用后给出了传统PC和虚拟云桌面所组建实验室在各方面的对比。
【关键词】
桌面；虚拟化；集中；共享；安全
0引言
传统教育的载体为实体校园，教育方式通常采用纸质教材、以面授教育的方式为主，教育目标经常表现为获取学历，同时体现了精英教育与阶段性学习的特点。随着信息技术和移动互联网技术的快速发展，教育信息化成为高校教育发展的必然选择，而它的实质便是数字资源的有机整合以及教育资源的灵活共享[1]。在高校机房中，最主要的教育资源便是计算机，由于传统PC本身的技术限制，相互之间硬件资源不能共享，使得硬件资源利用率较低。而桌面虚拟化技术的出现，使得高校可以采取更为有效的手段对实验室中所有的硬件资源进行统一地调度和管理，同时，云计算的加入可以帮助高校采取更为灵活的教育方式传授知识，实现教育模式的创新。
1传统PC在机房管理中存在的问题
1.1分散式部署，管理维护难
在由传统PC机搭建的实验室中，实验员需要对机房中的电脑批量进行诸如软件增删、操作系统升级、软件配置更改等操作时，通常是需要在电脑中预装还原卡，然后使用它的网络同传功能来完成数据的传输。网络同传功能的实现需要有两个特定的条件，一个是待同传的这批计算机的硬件配置要一致；第二个是待同传的这批计算机必须处于同一个局域网中[2]。然而不同实验室的建设、更新时间往往不一致，不同实验室间设备型号不尽相同，同时不同的实验室一般分处独立的局域网中；以上两方面的原因导致实验员在管理的时候只能一间一间地进行，重复性的简单劳动占据了管理人员的大部分精力，系统或软件需要紧急变更的话往往不能按时完成。
1.2软件环境搭建流程复杂
为了搭建实验室的软件环境，实验员在学期初的时候会一个个询问任课老师对上机环境的要求，然后在母机上安装好特定的操作系统和应用软件，再通过网络同传功能将母机数据传输到所有分机上，整个过程大概需要2个小时左右，如果同传的过程中个别电脑失败还得多次同传，极为费时费力[3]。同时，在教学的过程中如果软件配置需要更改，机房中的电脑还得再次同传，软件环境的维护过于复杂。
1.3资源利用率低，数据安全性差
在高校中不同专业不同方向对实验的软硬件环境需求不同，尤其是在专业软件方面差异较大，因此不同的实验室间安装的软件也有一定的针对性，这就导致实验室资源难以共享，会出现有的实验室资源紧张而有的实验室长时间空闲的情况，资源利用率较低。同时，老师日常所用桌面与教学桌面之间相互隔离，教学资料的互传需要通过U盘等介质，容易出现中毒、被攻击等情况，数据安全性差[4]。
1.4使用成本高，灵活性低
传统PC机除需要投入大笔经费在购买PC机上外，每年还需要花费相当部分的经费用于支付机器的日常维护费以及电费；此外，随着教学软件的更替，大概4年左右PC机的硬件就已经无法流畅地运行当下的教学软件了，从而使得实验室设备生命周期过短，使用成本高[5]。同时，出于PC机固有固有缺陷，只能放置于固定的地方，假如学生在课堂上没能把实验做完，就得在别的地方重新搭建实验环境，在教师教学、学生实验方面都缺少相关的灵活性。
2虚拟云桌面及其优势
实验管理人员通过提高自身技能、加强日常设备维护、提醒师生勤加爱护等措施虽然能够使得设备的完好率得到提升，但是传统PC固有的诸如软件同传复杂、资源利用率低、数据安全性差、灵活性低等固有缺陷始终存在。为提升终端管控力度，有效解决传统PC存在的问题，本文探讨将桌面虚拟化技术引入到实验室管理中，从而提高实验员的工作效率以及硬件的资源利用率。桌面虚拟化技术是通过将桌面、服务器、存储等硬件资源虚拟化集中管理，统一调度所有硬件资源，并合理分配到PC桌面的应用系统。传统PC桌面所存在的运维成本高、利用率低、安全性差等弊端主要是由“终端分散化”所引起的，为了解决传统PC桌面存在的固有缺陷，“云端集中化”的模式应运而生[6]。通过桌面虚拟化技术将计算机桌面集中部署在服务器上，从而实现硬件资源、软件资源的集中管理和共享，在网络支持的前提下，不同设备可以随时随地访问云桌面，提升桌面的使用效能。（1）云终端接入层云桌面接入层，为用户提供IO接口，具有一定的计算、存储能力，并具备与服务器之间网络通信的能力，主要负责各类设备与服务器之间接入管理与数据的通信。（2）接入网络层接入网络层，其目的是保障用户终端安全的接入到系统，并且为桌面虚拟化的资源提供数据流量的负载均衡。（3）桌面管理层桌面管理层，使用特定的身份认证协议，对整个虚拟桌面系统以及虚拟桌面的授权进行统一的调度管理[7]。（4）资源池层资源池层主要负责将服务器中虚拟化的计算资源池、存储资源池、网络资源池进行集中式的管理，按照实际的需要对所有资源进行分配，并能按照资源的实际消耗灵活调度，具体支持如下功能：资源的深度整合，将基础硬件、网络资源虚拟成一个整体进行协同管理；资源的灵活调度，根据各虚拟桌面对资源的实际需求，对资源池中各类资源进行灵活调度，从而达到系统资源、负载相对均衡的目的；系统的职能管理，负责对系统的用户、授权、权限、状态等的管理，保障系统正常运转。
3虚拟化实施方案
为了对传统PC与云桌面作一个综合比较，本次实施方案采取云桌面和传统PC部署在同一间实验室的方案。在实验室中云终端和传统PC机各20台，接入到接入层千兆电换机；云桌面的服务器、存储接入实验中心的数据中心机房汇聚层交换机，汇聚层交换机为全千兆交换机，对外光纤输出，对内有千兆电口和千兆光口可供服务器、存储接入。为了提升虚拟云桌面的安全性及稳定性，云桌面在部署的时候采用三网分离的方式，即业务网络、管理网络、存储网络相互分离：（1）业务网络（云桌面资源池）业务网络主要提供虚拟机，通过防火墙或者接入网关AG连接到公司网络为用户提供VM访问服务，全部虚拟机（VM）通过DHCP服务器获取IP地址。（2）管理网络（云桌面管理平台）管理网络为系统内部服务器对物理机和虚拟机进行管理提供通道，同时为数据中心网管和维护人员提供管理接入功能。IP地址使用静态方式，保证了管理通道的稳定性。（3）存储网络（存储资源池）存储网络与网络存储设备相连，为云桌面提供共享存储，为了保证性能采用独立的一对交换机进行处理，网络相对对立，相关IP地址不对外。
4虚拟云桌面与传统PC在实验室管理中的分析对比
在计算机机房环境中，虚拟云桌面相对于传统PC在各个方面进行了相应的对比。通过上表可以看出，云桌面在组建计算机实验室时在硬件维护、软件部署、资源共享、安全性、终端及系统监管方面均具有优势。
结束语
随着时代的发展、技术的进步以及教育理念的变革，传统PC模式在组建计算机实验室时已经越来越难以满足学校在教学及管理方面的要求；而虚拟桌面技术则能够充分解决传统PC所面临管理维护以及后期使用、维护成本高居不下的问题，同时，资源的集中式管理也有利于给计算机实验教学提供一个更适合、更灵活的软硬件环境，对于构建起信息化面向未来的发展，创新教育应用模式有一定的促进作用。
作者：凌杰 单位：福建师范大学软件学院
参考文献：
［1］厉旭杰，刘军.基于桌面虚拟化的计算机实验室设计与实现［J］.现代计算机(上下旬).2015(第8期):54-57.
［2］康玉虎.云桌面技术在高校计算机实验室中的应用［J］.自动化与仪器仪表.2016(第9期):213-214.
［3］肖涛，何怀文，梁瑞仕.桌面云在高校计算机实验室中的应用［J］.实验室科学.2015(第1期):82-84.
［4］王凡，陈纯炼.基于桌面云的高校计算机实验室组建与管理［J］.实验科学与技术.2015(第3期):190-193.
［5］梁志勇，王良成.基于思杰Citrix桌面虚拟化在高校计算机实验室改造中的应用［J］.福建电脑.2016(第6期):133-134.
［6］刘进，卢楠，温晓洁，等.桌面云系统建设思路探讨［J］.价值工程.2013(10):205-206.
［7］李海峰，乔爱平.私有桌面云架构设计及实现［J］.警察技术.2011(05):20-22.
