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摘要：在信息水平不斷提高的背景下，高效管理越來越智慧化。實驗室作為高校研究的重要設施，通過實時云桌面的實驗室虛擬化管理可以有效提高實驗室管理效率，為學生提供更人性化的服務，并提高教學效果。本文對基于云桌面的實驗室虛擬化管理與應用進行研究，以促進高校智慧校園的建設與發展。
關鍵詞：云桌面；虛擬化；實驗室管理；應用研究
1實驗室管理現狀
高校計算機實驗室主要負責負責計算機實踐、認知實習、課程開發、考試等任務。根據需求不同實驗室的軟件不兼容，且多數由于計算機配置的限制無法更新計算機軟件。例如，專業的大數據分析軟件如spss、Python、matlab等需要更大的主機內存和更高CPU頻率，對顯卡的需求則較低；但數字媒體創新實驗室需要安裝Adobe圖形、視頻軟件以及建模軟件，如Cinema4D，Unity等，也需要更好的顯卡以進行渲染等操作。因此，當前實驗室管理主要存在如下缺點：（1）計算機藍屏是實驗室管理員面臨的最常見問題，且由于需求較多以及設備不足，計算機的運行速度通常較低。（2）部署計算機等級考試環境，特別是當前構建1+X課程信息的鏡像布局，以及IP段不同于傳統教學，軟件更新和操作系統更換非常費時。（3）網絡通常對設備組件的各類型號要求一致性較高，如果在維護機房期間更換了不兼容的設備，會導致還原卡無法同傳。此外如果硬盤與軟件包不兼容也無法實現同傳，并且會出現藍屏問題。（4）由于系統參數的更改第三方教學管理軟件將無法安裝或破解。學生不能實時共享教師機屏幕，也無法實現鏡像控制。由于以上問題，實驗室管理在操作和維護方面具有構建桌面云的要求：主要有以下需求：（1）機房部署必須高效。與傳統的前端交換機、主機、顯示器和云桌面相比，云桌面聯機過程非常快，要部署系統只需要創建一個云桌面映像。當前技術可以支持Web界面的自定義，只需登錄Web界面即可編輯和創建鏡像，創建新的用戶組和相關課程并進行分發。云終端分發使用小盒子，方便隨身攜帶。以120點PC部署為例，拆卸和安裝機器Ghost和教程軟件需要2-4天，部署120點云桌面只需4-6個小時，從而大大減少了部署時間，運維效率大大提高。（2）配置考試環境，以克服長期以來容錯能力差的問題。一般在考試前一周部署考試環境。同傳方法需要時間長，容錯能力低。在IDV架構模式下，WEB界面執行模板鏡像并支持多達1000個終端鏡像下發，大大提高了工作效率。（3）終端系統問題容易解決。提供集中的統一管理平臺，可以在各種情況下以統一的方式管理桌面、終端和用戶。同時可以根據不同場景的不同需求按需分配，并結合場景的特點可以RD解決終端系統問題。為了加快定位速度，選擇非常服務器虛擬終端系統映像還原，只需要重新啟動終端即可恢復正常使用。（4）平臺本身具有極好的可擴展性，可以滿足實驗室未來的擴展需求。
2基于云桌面的實驗室虛擬化管理設計方案和部署
為了實現智慧校園的長期目標，實驗室教學使用新一代的信息技術，例如虛擬化和云計算為教師和學生創造更好的教學環境?；谠谱烂娴膶嶒炇姨摂M化管理可以為學生提供統一，開放和共享的教學資源。
2.1云桌面的設計目標。本設計使用MicrosoftRDS虛擬桌面技術改善實驗室管理，該設計基于800個用戶總規模和500個并發用戶設計。虛擬桌面資源配置：4G內存、2vCPU、50GB系統空間和10GB用戶存儲空間。隨后的資源擴展將逐漸發生，采用相同的管理結構，最終滿足5000人的需求。平臺建設完成后，將對整個實驗室終端進行統一管理。本地終端將僅用于連接，并且計算任務將移至云桌面。同時滿足學校信息安全的需求，并提高學生的積極性。
2.2云桌面部署方案的體系結構?；谠谱烂娴膶嶒炇殷w系結構包括4個模塊級別：網絡訪問層，應用程序交付層，虛擬化資源層和應用程序層。（1）網絡訪問層：用戶通過RDWeb訪問層組件界面登錄云桌面平臺，并使用SSL加密傳輸與數據中心進行交互，包括云桌面分發、虛擬應用程序訪問、個人數據和配置文件的存儲等。同時，安全策略用于對用戶權限進行分組，以確保具有不同權限的用戶具有個性化的云桌面登錄權限。（2）應用程序交付層：主要為用戶提供云桌面和虛擬應用服務。應用程序交付層以云桌面和虛擬應用程序的形式向用戶提供虛擬化資源，所有用戶計算操作都在此級別上執行；同時負責將用戶的個人數據和配置數據傳遞給虛擬化的資源層，并將執行結果傳遞給當前用戶，不僅保證了用戶數據的安全性，而且提高了數據中心的利用率。（3）虛擬化資源層：虛擬化資源層使用服務器虛擬化，存儲虛擬化，網絡虛擬化和其他技術來統一提供各種云桌面應用程序所需的服務器、網絡、存儲和其他硬件資源。提供用于管理虛擬桌面、云應用程序、資源等的集成平臺，此外，虛擬化層還提供了一些其他通用核心架構管理服務和整個架構所需的組件。（4）應用程序層：該級別是現有學校管理和教學系統的支持平臺。所有業務系統都可以在獨立的虛擬化平臺上運行，也可以移植為在這些業務系統上運行，改善云桌面虛擬化平臺上的服務器利用率。
2.3部署云桌面。（1）硬件部署：整個平臺使用2個H3CUIS工具箱，每個工具箱有16個H3CUIS服務器，共32個服務器。創建3個Hyper-V群集作為基礎虛擬化支持平臺，包括基礎結構群集和2個虛擬桌面承載群集。（2）網絡部署：部署網絡時，使用了三個網絡分離的原理，即分離為管理網絡、業務網絡和存儲網絡。每個網絡使用雙上行鏈路，并連接到相應的交換機。每個服務器都有兩個20GBE聚合虛擬端口，這些端口通過服務器背板交換機互連，外部通信通過交換機進行。因此，每個服務器的兩個20GBE聚合端口被虛擬化為四個常規的10GB端口，并映射到服務器的操作系統。兩個基礎結構服務器網絡的部署如下：每個服務器網絡端口：4個萬兆兆以太網端口，2個FC端口；管理網絡：2個萬兆以太網端口，遷移Hyper-V管理流量并執行計算機流量的實時虛擬化遷移；業務網絡：2個萬兆以太網端口，用于外部通信和服務供應的端口，以遷移基礎架構虛擬機。存儲網絡：2個FC接口；加載RedMountainFC存儲器以存儲運行基礎結構服務器所需的資源和存儲空間。（3）部署存儲：FC-SAN存儲包括RedMountainMS存儲，總共448GB的雙控制器高速緩存，16個960GSSD硬盤驅動器，64個6TBSAS機械驅動器，對基礎結構、虛擬桌面、虛擬應用程序和數據提供存儲服務。文件存儲允許用戶在云桌面模式下保存個性化配置和個人數據，分離配置文件、用戶個人數據文件和操作系統磁盤。兩個文件服務器虛擬機用于形成文件服務器群集，以向所有用戶提供文件存儲服務。配置文件和個人數據文件集中存儲在文件服務器上，并且可以通過CIFS(通用Internet文件系統)網絡共享進行訪問。（4）部署組件：包括兩個部分：基本平臺組件和虛擬桌面組件?；酒脚_組件主要包括Hyper-V服務器虛擬化；ActiveDirectoryMicrosoft的統一身份管理平臺，用于集中式用戶和計算機管理、統一身份驗證等；DHCPServer動態IP地址分配協議，用于自動將IP地址分配給所有虛擬機。CAServer證書頒發機構，用于為整個云桌面平臺頒發證書。文件服務器：用于存儲用戶個人文件，配置文件等。虛擬表面組件包括RD連接，用于部署，交付和管理虛擬桌面；RDWeb訪問，用于允許用戶登錄到云桌面；RDVH虛擬化主機，用于托管所有虛擬桌面虛擬機；RD桌面網關，用于云桌面客戶端和內部虛擬桌面之間的流量；RD桌面授權，用于為RDS虛擬桌面平臺頒發許可證；RD桌面會話主機，用于提供共享的虛擬桌面。（5）系統部署：基礎架構操作系統和虛擬化主機服務器部署為WindowsSerVer2016Datacenter版本，云桌面操作系統部署為Windows7SP164位企業版。
3結束語
基于云桌面的實驗室虛擬化管理與應用滿足數字媒體專業各種課程系統的應用需求，并且用戶管理可以響應不同實驗環境中的變化。建立靈活有效的平臺將大大有助于改革實驗實踐教學系統，為實驗室管理員簡化實驗室的操作和維護，并有效地使用新舊硬件。同時，應通過各種專業的實驗培訓課程，不斷教學與實際應用對虛擬云桌面技術完善實驗教學與管理。
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作者:王軍 李軍 單位:西安翻譯學院
