虛擬桌面技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室機(jī)房升級改造中的應(yīng)用研究

孫宇　張衡

摘 要：主要針對高校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀，討論了虛擬桌面技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室機(jī)房改造過程中的應(yīng)用，及其對實(shí)驗(yàn)室功能方面的完善和提升。尤其對應(yīng)于文科型大學(xué)及綜合型大學(xué)的文科類實(shí)驗(yàn)室具有極強(qiáng)的實(shí)用性及高效性。本文首先介紹了國內(nèi)高校目前主流的兩種實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并分析了其相對的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。然后引入了虛擬桌面技術(shù)的概念，討論了由虛擬桌面技術(shù)所支持的第三代實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的一些特性和基本工作原理，并將其與上一代由無盤系統(tǒng)所支持的實(shí)驗(yàn)室機(jī)房來進(jìn)行對比，進(jìn)而找出虛擬桌面技術(shù)的優(yōu)勢及先進(jìn)性。在文章的最后部分指出了這一技術(shù)現(xiàn)階段所存在的一些不足，并展望了未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：虛擬桌面 VDI RDP

中圖分類號：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0025-02

Research on the Application of Virtual Desktop Technology in the Upgrade of University Computer Room

Sun Yu Zhang Heng

（Liaoning University Integrated Experimental Center of Liberal Arts，Shenyang Liaoning，110136， China）

Abstract：Mainly for the status of College laboratories，the application of virtual desktop technology in the process of the transformation of university computer room is discussed. Virtual desktop technology has a strong practicality and high efficienc， especially for the Liberal Arts Laboratory of comprehensive university. This paper describes the structure of the current system of two laboratory room mainstream domestic universities， and analyzes their relative advantages and disadvantages.Then introduced the concept of virtual desktop technology， discussed by the virtual desktop technology supported by the third generation of laboratory room some of the features and the basic working principle and the previous generation supported by the diskless system for laboratory room contrast， and then find out the advantages of virtual desktop technology and advanced.In the last part of the article points out some deficiencies that exist at the present stage of this technology， and the prospect of future trends.

Key Words：Virtual desktop；VDI；RDP

近年來隨著各大高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的不斷提高，大多數(shù)學(xué)科都擁有了自己的專用實(shí)驗(yàn)室或即將籌建自己的專用實(shí)驗(yàn)室。但是在這些實(shí)驗(yàn)設(shè)施投入使用的過程中，也存在著一定的問題，比如實(shí)驗(yàn)室利用率的問題，有些專業(yè)學(xué)生人數(shù)較少，或者實(shí)驗(yàn)課課時(shí)較短，這樣勢必就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)施空置，造成浪費(fèi)。而另外一方面，還有一些專業(yè)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，由于實(shí)驗(yàn)室機(jī)房資源的有限性，現(xiàn)有條件下僅能保證老師上課的需求，而學(xué)生自己在平時(shí)課下練習(xí)的時(shí)候缺少相應(yīng)的環(huán)境支持。

1 高校實(shí)驗(yàn)機(jī)房使用現(xiàn)狀及發(fā)展

解決實(shí)驗(yàn)室利用率的問題，可以考慮多個(gè)專業(yè)共用一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，即建立通用實(shí)驗(yàn)室。這類通用實(shí)驗(yàn)室的基本技術(shù)構(gòu)架主要有兩種，即有盤系統(tǒng)以及無盤系統(tǒng)，這也是我們國內(nèi)大多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)機(jī)房現(xiàn)階段所采用的主流的兩種解決方案。有盤系統(tǒng)顧名思義就是指系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)都帶有硬盤存儲設(shè)備。這類實(shí)驗(yàn)機(jī)房，可以將其看作是第一代實(shí)驗(yàn)機(jī)房。其特點(diǎn)是系統(tǒng)穩(wěn)定性比較好，數(shù)據(jù)安全性在采用硬盤保護(hù)卡的前提下也是相對較好的，但是缺點(diǎn)就是不易于維護(hù)，而且相比于無盤系統(tǒng)還要多出了硬盤的開銷。隨著技術(shù)的發(fā)展第一代的有盤系統(tǒng)所支撐的實(shí)驗(yàn)機(jī)房慢慢的被更易于維護(hù)的無盤系統(tǒng)所逐漸替代。在這里可以把由無盤系統(tǒng)所支持的實(shí)驗(yàn)機(jī)房看作是第二代實(shí)驗(yàn)機(jī)房。而無盤系統(tǒng)是指由無盤工作站所組成的局域網(wǎng)系統(tǒng)，就是說局域網(wǎng)內(nèi)的所有工作終端都不安裝硬盤，而教師上課教學(xué)所需要的軟件安裝全部在服務(wù)器端，所有的工作終端和服務(wù)器共處于一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)。這樣每當(dāng)工作終端開機(jī)后，會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)首先請求服務(wù)器端傳送預(yù)先指定的系統(tǒng)鏡像。在鏡像被加載之后無盤終端可以像有盤終端一樣工作，區(qū)別是無盤終端一般無法把軟件運(yùn)行的結(jié)果存儲在本機(jī)的硬盤上，通常需要老師和同學(xué)自備優(yōu)盤或其他的存儲設(shè)備。而無盤系統(tǒng)相對于有盤系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)首先在于更好的可維護(hù)性，更加節(jié)省了人力，其次是在成本上由于省去了各個(gè)工作終端的硬盤也要比優(yōu)盤系統(tǒng)更低廉一些。但是無盤系統(tǒng)相對于有盤系統(tǒng)也有一個(gè)非常重要的缺點(diǎn)，就是系統(tǒng)的穩(wěn)健性要低于有盤系統(tǒng)，在投入使用的初期這個(gè)劣勢還不是十分的明顯，但是到了后期會(huì)體現(xiàn)的非常突出。這是因?yàn)闊o盤系統(tǒng)的基本工作原理導(dǎo)致的，因?yàn)闊o盤工作站是由網(wǎng)卡的啟動(dòng)芯片（Boot ROM，該邏輯已經(jīng)鑲嵌于主板的BIOS中）以不同的形式向服務(wù)器發(fā)送啟動(dòng)請求。服務(wù)器在收到請求信號后再根據(jù)不同的機(jī)制向工作站發(fā)送必要的啟動(dòng)數(shù)據(jù)。工作站在下載完這些必要的啟動(dòng)數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)控制權(quán)再由Boot ROM轉(zhuǎn)移到內(nèi)存的某些特定區(qū)域繼續(xù)引導(dǎo)操作系統(tǒng)[1]。而上述的這個(gè)過程是要依賴局域網(wǎng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模跃钟蚓W(wǎng)內(nèi)的任意一個(gè)環(huán)節(jié)都可能對整體的穩(wěn)健性構(gòu)成影響。比如網(wǎng)內(nèi)的交換機(jī)，路由器，服務(wù)器，甚至于網(wǎng)線等等。任意一個(gè)環(huán)節(jié)的故障都可能導(dǎo)致對整體系統(tǒng)的性能的影響。所以當(dāng)設(shè)備投入使用一定時(shí)期后，無盤系統(tǒng)的故障率會(huì)激增，遠(yuǎn)高于有盤系統(tǒng)。

那么是否能有一種解決方案，既能有良好的可維護(hù)性，又兼顧到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)還能保證學(xué)生自己在課下練習(xí)。這就引入另外一種解決方案，虛擬桌面解決方案。虛擬桌面概念（Virtual Desktop，簡稱VD）最早由廠商VMware提出，現(xiàn)在已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。其特點(diǎn)是對所有的桌面信息進(jìn)行統(tǒng)一集成管理，同時(shí)保證用戶的使用性能[2]。理論上用戶可以通過虛擬桌面技術(shù)的支持，用手機(jī)、電腦或平板，在任意網(wǎng)絡(luò)支持的環(huán)境下訪問自己網(wǎng)絡(luò)上的個(gè)人桌面系統(tǒng)。這樣由虛擬桌面技術(shù)支持的實(shí)驗(yàn)機(jī)房就可以完美的解決可維護(hù)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題了。可以在現(xiàn)有的條件基礎(chǔ)下對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行升級改造，實(shí)驗(yàn)室的客戶端可以是有盤也可以是無盤的，如果是有盤的，那么即使網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生問題也一樣可以通過本機(jī)的硬盤系統(tǒng)啟動(dòng)機(jī)器，都絕對不會(huì)發(fā)生機(jī)房內(nèi)設(shè)備全部癱瘓而無法使用的情況，哪怕是無盤的客戶端，只要能夠提供互聯(lián)網(wǎng)接口，不管是有線的還是無線的，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)器上對應(yīng)的桌面[3]。此外學(xué)生還可以在其他的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下用個(gè)人電腦或手機(jī)來訪問自己的桌面。所以也可以把這種更加優(yōu)化的由虛擬桌面技術(shù)所支持的實(shí)驗(yàn)機(jī)房看做為第三代實(shí)驗(yàn)機(jī)房。

2 虛擬桌面系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)架

虛擬桌面基礎(chǔ)構(gòu)架（Virtual Desktop Infrastructure，縮寫為VDI）這一架構(gòu)是基于微軟的遠(yuǎn)程演示協(xié)議即RDP協(xié)議而擴(kuò)展產(chǎn)生的。遠(yuǎn)程演示協(xié)議可以通過TCP/IP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且保證客戶端支持多種資源的緩沖及圖片數(shù)據(jù)的壓縮處理。關(guān)于虛擬桌面系統(tǒng)的整體架構(gòu)可以從以下幾個(gè)方面來討論[4]。

（1）基礎(chǔ)構(gòu)架，基礎(chǔ)構(gòu)架主要支持多臺設(shè)備的物理資源共享，允許在單個(gè)服務(wù)器上生成多個(gè)虛擬服務(wù)器，客戶端通過對虛擬服務(wù)器的訪問來實(shí)現(xiàn)資源的共享。

（2）桌面配置，在基礎(chǔ)架構(gòu)的基礎(chǔ)上生成了操作系統(tǒng)的鏡像并將其提供給虛擬桌面。在用戶每次啟動(dòng)了自己的虛擬桌面后，其操作都會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)傳送給后臺的虛擬服務(wù)器，虛擬服務(wù)器會(huì)通過這些操作信息對基本的操作系統(tǒng)的鏡像進(jìn)行擴(kuò)展，以保證在用戶下一次啟動(dòng)虛擬桌面時(shí)這些改動(dòng)會(huì)體現(xiàn)出來。

（3）用戶定制，允許用戶按照自己的需求來定制自己的工作環(huán)境。不同的用戶會(huì)有不同的應(yīng)用需求，這些特定的應(yīng)用將由控制器負(fù)責(zé)識別分配給不同的用戶。把應(yīng)用和桌面系統(tǒng)的鏡像分別管理可以極大的簡化維護(hù)，減少數(shù)據(jù)信息的負(fù)擔(dān)。這樣也能極大的滿足用戶的個(gè)性化需求，是之前的無盤系統(tǒng)所無法做到的。

在此需要特別提到的是，虛擬桌面系統(tǒng)雖然和無盤系統(tǒng)類似都是由前臺的客戶端進(jìn)行操作而在后臺的服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，但是其中有個(gè)本質(zhì)的區(qū)別就是在無盤工作站上進(jìn)行的操作都是本地操作本地執(zhí)行，即操作系統(tǒng)實(shí)際上是在客戶端的無盤工作站上面運(yùn)行的。無盤工作站在每次開機(jī)后都由網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)并從服務(wù)器上下載操作系統(tǒng)鏡像然后在本機(jī)上運(yùn)行，每次關(guān)機(jī)時(shí)一般不保留操作運(yùn)行的結(jié)果，除非是對后臺服務(wù)器端的鏡像進(jìn)行更新修改，否則在下次運(yùn)行時(shí)服務(wù)器端發(fā)送過來的系統(tǒng)鏡像是跟以前一致的沒有任何區(qū)別，而同一組群內(nèi)所有客戶端工作站上所加載的鏡像也都是一致的沒有任何區(qū)別。而對于由虛擬桌面技術(shù)支持的系統(tǒng)則完全不同，每次系統(tǒng)啟動(dòng)后操作信息由前臺的客戶端通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給后臺的服務(wù)器端，并且由后臺與虛擬桌面所對應(yīng)的虛擬服務(wù)器所執(zhí)行，這些操作所帶來的變動(dòng)也由虛擬服務(wù)器所保存。所以虛擬桌面技術(shù)支持后臺執(zhí)行，這是兩者之間的一個(gè)顯著的差別，然后再來看看這兩代系統(tǒng)之間在其他方面的對比[5]。

3 由虛擬桌面技術(shù)所支持的系統(tǒng)對比無盤技術(shù)所支持的系統(tǒng)（見表1）

4 結(jié)語

通過上面的比較不難看出虛擬桌面技術(shù)所支持的系統(tǒng)在上述所比較的幾個(gè)方面的表現(xiàn)全都要優(yōu)于無盤系統(tǒng)。如果說還有不足的話，那么首先就是其對服務(wù)器性能的要求較高，因?yàn)榛旧辖^大部分?jǐn)?shù)據(jù)都在后臺服務(wù)器端運(yùn)行的。此外還有一點(diǎn)就是對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求較高，但是在互聯(lián)網(wǎng)高度普及的今天這個(gè)問題必將會(huì)在可預(yù)期的時(shí)間內(nèi)得到解決。不難想象以虛擬桌面技術(shù)為支撐的第三代實(shí)驗(yàn)機(jī)房必將是各大高校未來積極發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳蘭華.高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用分析[J].學(xué)園：教育科研，2011（16）：35.

[2] 宋海光，盧暢.虛擬云終端在機(jī)房建設(shè)中的可行性研究[J].電腦知識與技術(shù)，2013（1）：219-221.

[3] 陳紹煌.高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)虛擬技術(shù)應(yīng)用淺析[J].信息與電腦：理論版，2014（2）.

[4] 陳澤恩.虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)中的應(yīng)用與分析[J].湖北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（5）：13-14.

[5] 宋蕾.虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)機(jī)房實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013（6）：274-278.

[6] 高飛.虛擬化桌面技術(shù)在高校機(jī)房管理中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013（23）：15-17.