前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的桌面虛擬化高校實驗室管理研究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
【摘要】
隨著信息技術的不斷更新，教育對信息化的要求也在不斷加大，傳統PC由于存在諸多固有缺陷，已經越來越難以滿足高校實驗室的實際使用需求。本文在分析了傳統PC在機房中存在的問題后，提出通過桌面虛擬化來解決傳統PC模式帶來的問題。介紹了桌面虛擬化的架構以及針對高校實驗室的實際情況制定了實施方案，并在使用后給出了傳統PC和虛擬云桌面所組建實驗室在各方面的對比。
【關鍵詞】
桌面；虛擬化；集中；共享；安全
0引言
傳統教育的載體為實體校園，教育方式通常采用紙質教材、以面授教育的方式為主，教育目標經常表現為獲取學歷，同時體現了精英教育與階段性學習的特點。隨著信息技術和移動互聯網技術的快速發展，教育信息化成為高校教育發展的必然選擇，而它的實質便是數字資源的有機整合以及教育資源的靈活共享[1]。在高校機房中，最主要的教育資源便是計算機，由于傳統PC本身的技術限制，相互之間硬件資源不能共享，使得硬件資源利用率較低。而桌面虛擬化技術的出現，使得高?？梢圆扇「鼮橛行У氖侄螌嶒炇抑兴械挠布Y源進行統一地調度和管理，同時，云計算的加入可以幫助高校采取更為靈活的教育方式傳授知識，實現教育模式的創新。
1傳統PC在機房管理中存在的問題
1.1分散式部署，管理維護難
在由傳統PC機搭建的實驗室中，實驗員需要對機房中的電腦批量進行諸如軟件增刪、操作系統升級、軟件配置更改等操作時，通常是需要在電腦中預裝還原卡，然后使用它的網絡同傳功能來完成數據的傳輸。網絡同傳功能的實現需要有兩個特定的條件，一個是待同傳的這批計算機的硬件配置要一致；第二個是待同傳的這批計算機必須處于同一個局域網中[2]。然而不同實驗室的建設、更新時間往往不一致，不同實驗室間設備型號不盡相同，同時不同的實驗室一般分處獨立的局域網中；以上兩方面的原因導致實驗員在管理的時候只能一間一間地進行，重復性的簡單勞動占據了管理人員的大部分精力，系統或軟件需要緊急變更的話往往不能按時完成。
1.2軟件環境搭建流程復雜
為了搭建實驗室的軟件環境，實驗員在學期初的時候會一個個詢問任課老師對上機環境的要求，然后在母機上安裝好特定的操作系統和應用軟件，再通過網絡同傳功能將母機數據傳輸到所有分機上，整個過程大概需要2個小時左右，如果同傳的過程中個別電腦失敗還得多次同傳，極為費時費力[3]。同時，在教學的過程中如果軟件配置需要更改，機房中的電腦還得再次同傳，軟件環境的維護過于復雜。
1.3資源利用率低，數據安全性差
在高校中不同專業不同方向對實驗的軟硬件環境需求不同，尤其是在專業軟件方面差異較大，因此不同的實驗室間安裝的軟件也有一定的針對性，這就導致實驗室資源難以共享，會出現有的實驗室資源緊張而有的實驗室長時間空閑的情況，資源利用率較低。同時，老師日常所用桌面與教學桌面之間相互隔離，教學資料的互傳需要通過U盤等介質，容易出現中毒、被攻擊等情況，數據安全性差[4]。
1.4使用成本高，靈活性低
傳統PC機除需要投入大筆經費在購買PC機上外，每年還需要花費相當部分的經費用于支付機器的日常維護費以及電費；此外，隨著教學軟件的更替，大概4年左右PC機的硬件就已經無法流暢地運行當下的教學軟件了，從而使得實驗室設備生命周期過短，使用成本高[5]。同時，出于PC機固有固有缺陷，只能放置于固定的地方，假如學生在課堂上沒能把實驗做完，就得在別的地方重新搭建實驗環境，在教師教學、學生實驗方面都缺少相關的靈活性。
2虛擬云桌面及其優勢
實驗管理人員通過提高自身技能、加強日常設備維護、提醒師生勤加愛護等措施雖然能夠使得設備的完好率得到提升，但是傳統PC固有的諸如軟件同傳復雜、資源利用率低、數據安全性差、靈活性低等固有缺陷始終存在。為提升終端管控力度，有效解決傳統PC存在的問題，本文探討將桌面虛擬化技術引入到實驗室管理中，從而提高實驗員的工作效率以及硬件的資源利用率。桌面虛擬化技術是通過將桌面、服務器、存儲等硬件資源虛擬化集中管理，統一調度所有硬件資源，并合理分配到PC桌面的應用系統。傳統PC桌面所存在的運維成本高、利用率低、安全性差等弊端主要是由“終端分散化”所引起的，為了解決傳統PC桌面存在的固有缺陷，“云端集中化”的模式應運而生[6]。通過桌面虛擬化技術將計算機桌面集中部署在服務器上，從而實現硬件資源、軟件資源的集中管理和共享，在網絡支持的前提下，不同設備可以隨時隨地訪問云桌面，提升桌面的使用效能。（1）云終端接入層云桌面接入層，為用戶提供IO接口，具有一定的計算、存儲能力，并具備與服務器之間網絡通信的能力，主要負責各類設備與服務器之間接入管理與數據的通信。（2）接入網絡層接入網絡層，其目的是保障用戶終端安全的接入到系統，并且為桌面虛擬化的資源提供數據流量的負載均衡。（3）桌面管理層桌面管理層，使用特定的身份認證協議，對整個虛擬桌面系統以及虛擬桌面的授權進行統一的調度管理[7]。（4）資源池層資源池層主要負責將服務器中虛擬化的計算資源池、存儲資源池、網絡資源池進行集中式的管理，按照實際的需要對所有資源進行分配，并能按照資源的實際消耗靈活調度，具體支持如下功能：資源的深度整合，將基礎硬件、網絡資源虛擬成一個整體進行協同管理；資源的靈活調度，根據各虛擬桌面對資源的實際需求，對資源池中各類資源進行靈活調度，從而達到系統資源、負載相對均衡的目的；系統的職能管理，負責對系統的用戶、授權、權限、狀態等的管理，保障系統正常運轉。
3虛擬化實施方案
為了對傳統PC與云桌面作一個綜合比較，本次實施方案采取云桌面和傳統PC部署在同一間實驗室的方案。在實驗室中云終端和傳統PC機各20臺，接入到接入層千兆電換機；云桌面的服務器、存儲接入實驗中心的數據中心機房匯聚層交換機，匯聚層交換機為全千兆交換機，對外光纖輸出，對內有千兆電口和千兆光口可供服務器、存儲接入。為了提升虛擬云桌面的安全性及穩定性，云桌面在部署的時候采用三網分離的方式，即業務網絡、管理網絡、存儲網絡相互分離：（1）業務網絡（云桌面資源池）業務網絡主要提供虛擬機，通過防火墻或者接入網關AG連接到公司網絡為用戶提供VM訪問服務，全部虛擬機（VM）通過DHCP服務器獲取IP地址。（2）管理網絡（云桌面管理平臺）管理網絡為系統內部服務器對物理機和虛擬機進行管理提供通道，同時為數據中心網管和維護人員提供管理接入功能。IP地址使用靜態方式，保證了管理通道的穩定性。（3）存儲網絡（存儲資源池）存儲網絡與網絡存儲設備相連，為云桌面提供共享存儲，為了保證性能采用獨立的一對交換機進行處理，網絡相對對立，相關IP地址不對外。
4虛擬云桌面與傳統PC在實驗室管理中的分析對比
在計算機機房環境中，虛擬云桌面相對于傳統PC在各個方面進行了相應的對比。通過上表可以看出，云桌面在組建計算機實驗室時在硬件維護、軟件部署、資源共享、安全性、終端及系統監管方面均具有優勢。
結束語
隨著時代的發展、技術的進步以及教育理念的變革，傳統PC模式在組建計算機實驗室時已經越來越難以滿足學校在教學及管理方面的要求；而虛擬桌面技術則能夠充分解決傳統PC所面臨管理維護以及后期使用、維護成本高居不下的問題，同時，資源的集中式管理也有利于給計算機實驗教學提供一個更適合、更靈活的軟硬件環境，對于構建起信息化面向未來的發展，創新教育應用模式有一定的促進作用。
作者：凌杰 單位：福建師范大學軟件學院
參考文獻：
［1］厲旭杰，劉軍.基于桌面虛擬化的計算機實驗室設計與實現［J］.現代計算機(上下旬).2015(第8期):54-57.
［2］康玉虎.云桌面技術在高校計算機實驗室中的應用［J］.自動化與儀器儀表.2016(第9期):213-214.
［3］肖濤，何懷文，梁瑞仕.桌面云在高校計算機實驗室中的應用［J］.實驗室科學.2015(第1期):82-84.
［4］王凡，陳純煉.基于桌面云的高校計算機實驗室組建與管理［J］.實驗科學與技術.2015(第3期):190-193.
［5］梁志勇，王良成.基于思杰Citrix桌面虛擬化在高校計算機實驗室改造中的應用［J］.福建電腦.2016(第6期):133-134.
［6］劉進，盧楠，溫曉潔，等.桌面云系統建設思路探討［J］.價值工程.2013(10):205-206.
［7］李海峰，喬愛平.私有桌面云架構設計及實現［J］.警察技術.2011(05):20-22.
