基于云桌面的實(shí)驗(yàn)室資源優(yōu)化研究

陳曦+張晨

摘要：該文的契機(jī)在于虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對于桌面優(yōu)勢進(jìn)行全面結(jié)合，基于桌面云的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的提出是建立在客戶機(jī)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對資源優(yōu)化模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)化探討，對實(shí)驗(yàn)室資源優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行相對提出?；谧烂嬖频膶?shí)驗(yàn)室資源優(yōu)化整合是一種資源，一種實(shí)驗(yàn)室軟硬件的資源，將虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)成本有效的降低，提升了實(shí)驗(yàn)室的利用率和共享度，將實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)建設(shè)進(jìn)行有效的降低，使其推廣價(jià)值變大。

關(guān)鍵詞： 云桌面；實(shí)驗(yàn)室；資源；優(yōu)化

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）16-0040-02

計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，高校的教育教學(xué)與計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系越來越密切，理工科專業(yè)的學(xué)習(xí)更是無法離開計(jì)算機(jī)，現(xiàn)代化教學(xué)中，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為重要的工具之一。近些年來，大量人力物力對高校中的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的投入，充分證明了實(shí)踐教學(xué)中對于計(jì)算機(jī)的需求和重要性。投入使用后的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，日益突出的問題是維護(hù)和管理問題。從維護(hù)的角度上來看，高校的計(jì)算機(jī)數(shù)量是相當(dāng)多的，其故障明顯也是很多，也就說明其工作量越來越大；從管理和規(guī)劃的角度上講，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室是比較獨(dú)立的，主要表現(xiàn)出來的問題是實(shí)驗(yàn)室資源共享不足和實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)建設(shè)，這些都是需要迫切解決的問題。除了這之外，大幅度增加的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室龐大的計(jì)算機(jī)數(shù)量對于能源消耗也是一種增加，也是對一些能源消耗問題進(jìn)行暴露。

為了加大對于高校的低碳化管理的獎(jiǎng)勵(lì)力度，在2008年的時(shí)候，《關(guān)于推進(jìn)高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校節(jié)能節(jié)水工作的意見》的頒布推廣，將實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)過程中的運(yùn)營成本充分考慮在內(nèi)，使其實(shí)驗(yàn)室盡可能的低碳化。

在政府的公共服務(wù)機(jī)構(gòu)日益增多的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，現(xiàn)在在高校中也進(jìn)行引用了。有效整合計(jì)算機(jī)軟硬件資源，對于實(shí)驗(yàn)室重復(fù)建設(shè)減少，實(shí)驗(yàn)室維護(hù)成本進(jìn)行充分降低的技術(shù)是虛擬化技術(shù)，它能給實(shí)驗(yàn)室?guī)砉芾韮?yōu)勢，但是這項(xiàng)技術(shù)在高校中普及率并不是很高，需要進(jìn)一步研究的是實(shí)驗(yàn)室融合和資源優(yōu)化。一般情況下分離的是高校實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)人員與服務(wù)器管理人員，具有較高的技術(shù)的是虛擬化技術(shù)要求工作人員，對于悉服務(wù)器的相關(guān)知識進(jìn)行熟悉。

1 對桌面云的實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

1.1 虛擬化的服務(wù)器

服務(wù)虛擬技術(shù)是用來分離服務(wù)器的軟硬件的，對于那些分散的服務(wù)器資源進(jìn)行集中化管理，硬件資源池進(jìn)行有效的形成，對各個(gè)服務(wù)或應(yīng)用之間的資源需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，對于計(jì)算機(jī)資源也是一種節(jié)約，計(jì)算機(jī)性能也是一種提升。在軟件層面的虛擬化技術(shù)其能力是全面整合的，計(jì)算機(jī)設(shè)備與軟件應(yīng)用之間的分離也是一種有效的實(shí)現(xiàn)?！耙惶摱唷钡募夹g(shù)主要是指把一臺物理服務(wù)器虛擬化為多臺邏輯服務(wù)器在高校實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用起來，主要使用的技術(shù)是服務(wù)器虛擬化技術(shù)。

通過對服務(wù)器虛擬化軟件將服務(wù)器虛擬成多個(gè)教學(xué)平臺的利用，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)和課程的需求的針對性優(yōu)化。定期進(jìn)行虛擬桌面的虛擬化軟件的消耗，新學(xué)期開始初期，高校務(wù)必需要將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)和環(huán)境準(zhǔn)備好，探討虛擬服務(wù)器的利用率的方法。

把每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的相應(yīng)數(shù)量的虛擬機(jī)進(jìn)行規(guī)劃是桌面云建設(shè)必須需要的，主要基準(zhǔn)是實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)需求，選擇性的進(jìn)行虛擬主機(jī)選擇，完整的應(yīng)用軟件（含操作系統(tǒng)和教學(xué)軟件）應(yīng)該在住集中進(jìn)行完整安裝，在虛擬機(jī)中主要運(yùn)行的是操作系統(tǒng)和軟件等數(shù)據(jù)，把其他的虛擬機(jī)規(guī)劃好之后進(jìn)行同步數(shù)據(jù)。基于桌面云的實(shí)驗(yàn)室虛擬機(jī)安裝基本流程圖如下。

因?yàn)檐浖惭b、維護(hù)全部集中在服務(wù)器上，桌面實(shí)驗(yàn)室主要是為了方便管理，對于應(yīng)用軟件的重復(fù)安裝是一種降低，但是提出較高要求的是對服務(wù)器資源的使用率和實(shí)驗(yàn)室管理人員的要求。

2 虛擬化的客戶機(jī)

站在應(yīng)用領(lǐng)域的角度上講，虛擬化技術(shù)的一種應(yīng)用也就是桌面虛擬化。（Virtual Desktop Infrastructure，VDI）即桌面虛擬化技術(shù)，也就是一種基于服務(wù)器的計(jì)算模型，借用傳統(tǒng)的瘦客戶端模型，多面的桌面虛擬機(jī)是虛擬服務(wù)器的目的結(jié)果，瘦客戶端實(shí)在用戶面前展示的，數(shù)據(jù)主要集中在服務(wù)器當(dāng)中，用戶的操作如同普通的PC機(jī)一樣的?；谧烂嬖频目蛻魴C(jī)主要接入方式，一個(gè)是專業(yè)瘦客戶端，內(nèi)置相應(yīng)的遠(yuǎn)程桌面接入?yún)f(xié)議主要是由提供商來進(jìn)行的，相對便捷的是操作和配置，不需要在本地繼續(xù)寧額外的安裝操作系統(tǒng)，開銷很低的是本地資源，比普通 PC 機(jī)長的是服務(wù)年限。云終端也就是傳統(tǒng)意義上的專業(yè)客戶端，比普通 PC 便宜近一半的單價(jià)是相當(dāng)誘惑人的，比普通 PC 低近十倍的是它的運(yùn)行功耗；再者就是普通的PC，桌面虛擬化的版本主要是Web 方式或安裝與服務(wù)器對應(yīng)的，對于客戶端軟件和遠(yuǎn)程桌面協(xié)議進(jìn)行桌面虛擬化，對于本地操作系統(tǒng)的運(yùn)行的支持主要是一定的硬盤空間和計(jì)算資源，集中在服務(wù)器上的是計(jì)算；實(shí)現(xiàn)硬盤上操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的分離的技術(shù)是將普通 PC 結(jié)合無盤工作站技術(shù)；同樣也可以訪問虛擬化系統(tǒng)通過學(xué)生自帶筆記本電腦通過配置 VMware View 客戶。

3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的虛擬化

在桌面云建設(shè)的實(shí)驗(yàn)室中形成的空間上的物理隔離，主要存在在客戶端和服務(wù)端，主要通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)承載的是客戶端與服務(wù)器的交互，虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵是中間網(wǎng)絡(luò)傳輸；網(wǎng)絡(luò)故障的出現(xiàn)，主要會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器與客戶端連接不到位，容易癱瘓的是實(shí)驗(yàn)教學(xué)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，如下圖。

通過單一鏈路通訊將實(shí)驗(yàn)室與服務(wù)器進(jìn)行鏈接，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生鼓掌的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)擁塞也會(huì)使服務(wù)器與實(shí)驗(yàn)室之間的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)斷開。網(wǎng)絡(luò)的承載能力的加強(qiáng)和通訊的持續(xù)穩(wěn)定性也是一種增強(qiáng)。并且要保持穩(wěn)定其通訊，需要使用備份連接的是基于桌面云建設(shè)的實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的健壯性需要提升，下圖是交換機(jī)冗余鏈路拓?fù)鋱D。

在邏輯上主要是冗余協(xié)議的需求余鏈路設(shè)計(jì)，當(dāng)正常鏈路的通訊被冗余協(xié)議進(jìn)行控制的時(shí)候，不需要工作的是備份鏈路；當(dāng)正鏈路出現(xiàn)機(jī)械故障的時(shí)候，馬上起用的是備用鏈路，這就能有很好的保證正常通訊的進(jìn)行。

4 實(shí)驗(yàn)室資源優(yōu)化模型

可以集中管理的服務(wù)器資源，在邏輯上主要是物理實(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)變，這一系列操作可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，對于各個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室之間的專業(yè)限制是一種打破，給實(shí)驗(yàn)室資源提供合理的解決方案，對于各種資源進(jìn)行整合、統(tǒng)籌規(guī)劃，提升實(shí)驗(yàn)室資源的利用率，是現(xiàn)階段需要迫切需要解決的問題。

參考文獻(xiàn)：

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