虛擬化云桌面在高校計算機實驗室中的應(yīng)用

鄭俊

摘要：目前多數(shù)高校計算機實驗室采用的是傳統(tǒng)計算機部署模式。這種傳統(tǒng)模式因受其地理位置、開放時間等原因限制導(dǎo)致使用率較低，這一現(xiàn)狀已不容忽視。計算機實驗室能否科學(xué)化、自動化管理是現(xiàn)下每一個實驗室管理人員需要思考的課題。該論文著重依據(jù)虛擬化云桌面的技術(shù)手段探討新的實驗室管理模式。

關(guān)鍵詞：虛擬化；云桌面；計算機；實驗室管理；管理模式

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）14-0249-03

目前，包括Google、微軟、IBM、Amazon、EMC和惠普在內(nèi)的許多IT業(yè)巨頭都開始在云計算上進行重點研究，也有了一些供企業(yè)使用的云計算案例。云計算的用戶應(yīng)用非常的廣泛，各類用戶有企業(yè)政府、學(xué)術(shù)機構(gòu)、個人等。

云計算的發(fā)展現(xiàn)狀，主要有應(yīng)用和研究兩方面。本文主要探討基于虛擬化云桌面的技術(shù)手段打造新一代的高校計算機實驗室的管理模式。

1 高校計算機實驗室中心現(xiàn)狀

以“某學(xué)院計算機基礎(chǔ)教育實驗中心”為例，該學(xué)院是一個獨立的分校區(qū)，現(xiàn)有在校師生近3000人，共有計算機機房9間，近700臺計算機。根據(jù)萬欣機房管理軟件提供的各機房使用率的數(shù)據(jù)：圖1與圖2的數(shù)據(jù)為2013-2014學(xué)年的各機房使用率統(tǒng)計表，圖1統(tǒng)計的時間為24小時，圖2統(tǒng)計的是目前機房正常開放的時間8：00至21：30 。圖3截取的為學(xué)期中間2014年11月11日的機房利用率曲線圖。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析不難看出各機房整體使用率偏低，基本不超過15%，部分機房使用率5%不到。每日的機房使用情況結(jié)合在校大學(xué)生作息規(guī)律發(fā)現(xiàn)7：00-8：00、11：00-13：00、16：00-18：00、20：30-24：00四個階段使用率偏低，使用率高的時間集中在有教學(xué)任務(wù)安排時。

導(dǎo)致以上情況的最根本的問題在于該計算機基礎(chǔ)教育實驗中心采用的傳統(tǒng)的計算機部署模式，師生用戶因地址位置、使用時限等問題無法有效便捷的使用實驗中心的相關(guān)設(shè)備。

2 構(gòu)建高校計算機實驗室虛擬化云桌面思路

高校中計算機實驗室不僅是高校教學(xué)實驗、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、上機實踐的場所，還是承辦一些校內(nèi)及社會無紙化考試的考場，例如相關(guān)計算機期中、期末考試，普通話考試、全國計算機等級考試等。因此確保各信息化平臺、系統(tǒng)的正常運行，保障教學(xué)與實訓(xùn)的順利開展，能夠更好的服務(wù)于教學(xué)、科研顯得至關(guān)重要。

但現(xiàn)實中，在計算機實驗室建設(shè)方面，目前高?；静捎玫氖莻鹘y(tǒng)計算機部署模式，即建造的一個一個的傳統(tǒng)實體機房，每個機房配備相應(yīng)的獨立計算機，擁有完整的硬件設(shè)備及相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。這種模式下的實驗室管理煩瑣復(fù)雜，涉及硬件管理、軟件管理、師生用戶上機管理等，工作量大，管理及維護成本高。隨著信息化校園的建設(shè)，實驗室管理人員發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的以人為主，非集中式的實驗室管理方法已經(jīng)不能滿足今天的實驗室發(fā)展需求。計算機實驗室能否科學(xué)化、自動化管理是現(xiàn)下每一個實驗室管理人員需要思考的課題。

下面根據(jù)上述計算機基礎(chǔ)教育實驗中心現(xiàn)有設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提出以下設(shè)想。作為信息中心的管理人員是否能夠在最少的管理維護成本情況下做到用戶、設(shè)備等集中式的管理？從學(xué)生角色出發(fā)是否在不受地理位置限制，以最低成本享受與所學(xué)內(nèi)容最匹配最人性化的界面？從任課教師角度出發(fā)是否可以搭建課程所需的各式各樣的教學(xué)環(huán)境以滿足教學(xué)需求？

基于以上幾點，我們嘗試基于虛擬化云桌面技術(shù)構(gòu)建計算機基礎(chǔ)教育實驗中心虛擬化實驗中心[1]：

1）管理人員可以通過控制中心管理成千上萬的虛擬桌面和用戶對象，針對不同的科研、教學(xué)目的創(chuàng)建不同的“系統(tǒng)鏡像模板”，在此基礎(chǔ)上生成若干虛擬桌面。云桌面技術(shù)通過“系統(tǒng)鏡像模板”在后臺數(shù)據(jù)中心定制桌面環(huán)境，可以很方便地對任意選定的桌面進行管理維護。實驗中心可以輕松完成以托管服務(wù)的形式向師生用戶交付桌面。通過虛擬化的方式將服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源形成一個資源池，實現(xiàn)集中統(tǒng)一管理，虛擬化實驗中心實際運用中如碰到軟硬件故障，可通過虛擬中心服務(wù)器相關(guān)云計算方法進行虛擬桌面的實時遷移，而用戶實際使用不受任何影響。

2）用戶只需要為每個需求點配備具有足夠處理輸入和顯示功能的終端設(shè)備，與傳統(tǒng)部署方式相比大大減少了在終端硬件設(shè)備方面的成本投入。用戶通過這些低成本的客戶端即可訪問虛擬化桌面，而不受原來地址位置、時間的限定。如此即節(jié)約了學(xué)習(xí)成本，又有效地提高了設(shè)備的使用率。

3）更加值得一提的是因為“系統(tǒng)鏡像模板”，不僅能夠為師生用戶提供了共享軟硬件系統(tǒng)平臺，而且每個系統(tǒng)都有屬于自己的硬件性能及軟件系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的教學(xué)任務(wù)和科研目的，做到按需求定制。

3 基于云桌面的虛擬化實驗中心物理構(gòu)架

虛擬化云桌面技術(shù)作為云計算的一種應(yīng)用形式，由于所有的計算都放在服務(wù)器上，終端設(shè)備的要求將大大降低，不需要傳統(tǒng)的臺式機，筆記本。用戶（user）可通過終端設(shè)備如手機（Mobile）、瘦客戶端（Thin Client）、PC機訪問虛擬桌面。具體訪問流程如下：

1）user通過網(wǎng)絡(luò)上的終端設(shè)備向連接服務(wù)器（Connection Server）發(fā)出請求；

2）連接服務(wù)器（Connection Server）向域控服務(wù)器發(fā)出請求進行用戶身份驗證；

3）源池根據(jù)用戶信息分配相應(yīng)資源供用戶使用。

4 展望

借助虛擬化實驗中心，計算機中心管理部門可在數(shù)據(jù)中心內(nèi)運行虛擬桌面，并將桌面作為受管服務(wù)交付給學(xué)生和教職員工用戶。最終用戶可以獲得熟悉的個性化環(huán)境，并可以在內(nèi)外部的任何地方通過瘦客戶端訪問此環(huán)境。

將桌面數(shù)據(jù)置于數(shù)據(jù)中心，管理員可進行集中式管理，同時還能提高效率、增強安全性。其優(yōu)勢在于：

可靠性：通過底層的ESXI主機和VC管理軟件，可以集中所有的計算和存儲資源

實現(xiàn)資源的整合及復(fù)用，VC的容錯機制可以保證在單臺ESXI主機硬件故障時不影響應(yīng)用的正常運行，虛擬桌面不會或很少停機。

安全性：因用戶獲得是虛擬的桌面，系統(tǒng)的控制權(quán)限在管理員，就可以做到輕松限制數(shù)據(jù)訪問，防止敏感數(shù)據(jù)被用戶復(fù)制。同時備份數(shù)據(jù)的時候不需要用戶系統(tǒng)關(guān)閉，在線即可操作

便捷性：管理員可以快速的部署學(xué)生及教職員工用戶的教學(xué)和辦公環(huán)境，通過模板的復(fù)制，部署一臺WIN7的系統(tǒng)只需要1分鐘，通過快照功能可以恢復(fù)用戶最近幾個時間點的歷史環(huán)境，同時虛擬桌面支持傳統(tǒng)PC、Mac、瘦客戶端、iPad 及 Android設(shè)備。

可管理性： 通過 View 用戶配置管理可以集中管理虛擬桌面，包括用戶配置文件、應(yīng)用授權(quán)、策略、性能及其他設(shè)置

成本控制：通過計算及存儲資源的統(tǒng)計計算，可以新購或利用目前硬件搭建實際生產(chǎn)環(huán)境，同時利用整合和復(fù)用技術(shù)，可以最大程度的發(fā)揮硬件的使用率，不需要購買大批量的PC滿足日常學(xué)生及員工的工作學(xué)習(xí)需求。

5 結(jié)束語

基于虛擬化云桌面的虛擬化實驗中心采用的是一種計算機資源的新的應(yīng)用模式，從理論層面講它從本質(zhì)上有別于傳統(tǒng)模式，呈現(xiàn)更加靈活、更加經(jīng)濟的特點。雖然理想的“云計算”技術(shù)手段的使用可以為高校師生帶來各方面的優(yōu)勢，也能在某種程度上節(jié)省經(jīng)費投入。但我們不難發(fā)現(xiàn)仍存在一些問題：

1）虛擬化實驗中心構(gòu)建是一個復(fù)雜的系統(tǒng)化工程，需要全局統(tǒng)籌考量。合理的云計算的環(huán)境是基于服務(wù)器提供計算資源（即CPU、內(nèi)存），所有數(shù)據(jù)存放在共享存儲上，為了保障數(shù)據(jù)安全性，共享存儲在軟硬件級別上均需考慮冗余。但目前絕大多數(shù)高校的計算機基礎(chǔ)教育實驗中心不具備以上硬件結(jié)構(gòu)資源，需進一步通過存儲虛擬化技術(shù)來搭建“存儲池”。

2）云服務(wù)的不足也是顯而易見的：因應(yīng)用和服務(wù)依仗于網(wǎng)絡(luò)的支持，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境過度依賴；因數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序都擺放在云中，數(shù)據(jù)存在安全風(fēng)險，如安全保護不足，會導(dǎo)致嚴重后果和負面影響。

3）面對這種新的管理、使用、服務(wù)模式，不僅需要軟硬件環(huán)境的合理布局，還需要得到用戶和實驗室管理者的支持。但實際上無論是師生用戶還是實驗室管理人員適應(yīng)這種重大變化都顯得有點措手不及。

參考文獻：

[1] 張目， 孔燚. 云桌面交付技術(shù)在高校計算機實驗室管理中的應(yīng)用[J]. 計算機光盤軟件與應(yīng)用， 2013（0l）. [2] http：//baike.baidu.com/link？url=iOwqrhPTnxUxL921thZXomJgfW90saiZTEjrdndatgrE0Vg5H-i8StCh2LHkDJ0VOxPxF0K9mC1G_KrJFL-tCq.

[3]http：//baike.baidu.com/link？url=VH27MbeqgpQuIZLA8Grw_FzF7i6PrV50hhcHze0wKzepAjiMIQXiSFSdEFaM0aRIQWgpnY4uBDvX9qRHn9O-0q.

[4] 李恬. 高校計算機開放實驗室創(chuàng)新模式的實踐與探索山[J]. 實驗室科學(xué)， 2007（4）：108-110.