教學(xué)桌面虛擬化的研究

王杰昌

摘要：傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教室部署維護(hù)困難，無法集中管控，能耗高，存在諸多問題。為克服傳統(tǒng)機(jī)房的弊端，本文分析了現(xiàn)階段高校新建機(jī)房的需求，引入了教學(xué)桌面虛擬化技術(shù)方案，并詳細(xì)闡述了桌面虛擬化設(shè)備技術(shù)參數(shù)及具體操作，而且預(yù)測它將迅速占領(lǐng)新建機(jī)房市場并普及。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)機(jī)房問題;教學(xué)桌面虛擬化;服務(wù)器集群;終端;一鍵更新;集中管控

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）16-0276-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，教學(xué)手段也逐漸多樣化，很多高校都建起多媒體教室，教師可利用豐富多樣的多媒體技術(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，讓課堂變得生動(dòng)多彩。而計(jì)算機(jī)相關(guān)課程因?yàn)椴僮鞅姸?，多媒體教室已經(jīng)不能滿足計(jì)算機(jī)課程授業(yè)，計(jì)算機(jī)教室（學(xué)生機(jī)房）應(yīng)運(yùn)而生。計(jì)算機(jī)教室部署大量pc讓學(xué)生上機(jī)操作，而且還會(huì)在電腦上安裝教學(xué)軟件和還原卡，老師利用教師機(jī)對(duì)學(xué)生進(jìn)行廣播教學(xué)，可以讓每個(gè)學(xué)生在自己電腦上就能看到老師的操作，更能集中注意力并學(xué)會(huì)相關(guān)計(jì)算機(jī)操作，教師也可以利用教學(xué)軟件收發(fā)作業(yè)。然而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教室卻有諸多問題。

1 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教室存在的問題

（1）部署維護(hù)困難[1]

在部署時(shí)，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教室每臺(tái)學(xué)生機(jī)需安裝機(jī)房管理系統(tǒng)（學(xué)生端），以及加裝還原卡（或稱保護(hù)卡），教師機(jī)需安裝教師端及還原卡，每個(gè)教室組建一個(gè)局域網(wǎng)和工作組，以便后期進(jìn)行系統(tǒng)同傳。

維護(hù)時(shí)，一個(gè)機(jī)房如果要安裝新軟件，首先需要找一臺(tái)學(xué)生機(jī)作為母機(jī)，關(guān)閉其保護(hù)卡，安裝新軟件，裝完之后再開啟母機(jī)的保護(hù)卡，然后開始對(duì)該機(jī)房其他學(xué)生機(jī)進(jìn)行增量同傳;如果是整個(gè)學(xué)生機(jī)重做系統(tǒng)，需要整機(jī)同傳。同傳的數(shù)據(jù)量大小決定了同傳的時(shí)間，一般要幾個(gè)小時(shí)，為了不影響正常教學(xué)，一般放在晚上或周末進(jìn)行。教師機(jī)因和學(xué)生機(jī)的策略及客戶端不同，需單獨(dú)安裝軟件。另外，每個(gè)機(jī)房都要單獨(dú)進(jìn)行操作。

所有這些部署維護(hù)工作非常麻煩，消耗了大量的時(shí)間和精力，PC眾多，系統(tǒng)軟件安裝更新，疲于奔命。

（2）無法集中管控

不同專業(yè)的學(xué)生機(jī)房需要安裝的軟件不同，每個(gè)學(xué)生機(jī)房需進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)，每個(gè)專業(yè)的學(xué)生每次上課需要到其本專業(yè)的固定機(jī)房上課，非常不靈活。同一個(gè)機(jī)房無法提供多系統(tǒng)環(huán)境，比如日常教學(xué)系統(tǒng)環(huán)境、期末考試環(huán)境、計(jì)算機(jī)等級(jí)考試環(huán)境，同一機(jī)房不同環(huán)境需在不同時(shí)期搭建。這些問題導(dǎo)致傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教室無法集中管控，管理分散，各種行為難以管控，管理工作量巨大。

（3）能耗高，環(huán)境差

一臺(tái)PC能耗在250W至350W之間，一家普通高校通常有很多計(jì)算機(jī)教室，每個(gè)教室如果部署幾十臺(tái)PC，那么這些PC的總能耗是很高的，噪音非常大，機(jī)房環(huán)境也會(huì)非常差的。

2 高校新建計(jì)算機(jī)教室的需求分析

上節(jié)部分是對(duì)傳統(tǒng)老舊計(jì)算機(jī)教室的問題闡述，那么現(xiàn)在高校對(duì)于新建機(jī)房都有諸多考慮，不但要克服傳統(tǒng)機(jī)房的問題，還有新需求。

傳統(tǒng)機(jī)房維護(hù)麻煩，不能集中管控，新建所有機(jī)房的維護(hù)管理操作都應(yīng)該可以在一臺(tái)管理機(jī)集中實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)機(jī)房每次同傳需要幾個(gè)小時(shí)，那么新機(jī)房更新要效率高，速度快，最好能實(shí)現(xiàn)一鍵更新，完成所有學(xué)生機(jī)的更新維護(hù)工作。

新機(jī)房還要滿足不同專業(yè)的教學(xué)需求，對(duì)不同專業(yè)提供個(gè)性化桌面，提高同一機(jī)房的利用率，讓一個(gè)機(jī)房可以滿足不同專業(yè)的上機(jī)需求。而且還能提供不同的系統(tǒng)環(huán)境，比如在日常教學(xué)時(shí)期、期末考試時(shí)期、計(jì)算機(jī)等級(jí)考試時(shí)期，能輕松地推送相應(yīng)時(shí)期的系統(tǒng)環(huán)境。

總體能耗要較傳統(tǒng)機(jī)房降低，噪音要小，機(jī)房整體要運(yùn)行穩(wěn)定，學(xué)生端維護(hù)工作盡量少。

3 教學(xué)桌面虛擬化技術(shù)方案

為克服傳統(tǒng)機(jī)房存在的諸多問題，滿足高校對(duì)新建機(jī)房的新需求，本文引入一種新的技術(shù)方案——教學(xué)桌面虛擬化。

3.1教學(xué)桌面虛擬化系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)參數(shù)及功能

3.1.1 云主機(jī)

部署云主機(jī)，利用多臺(tái)高性能服務(wù)器組成集群（云）同一管理，教學(xué)桌面維護(hù)工作主要是操控這個(gè)服務(wù)器集群。

3.1.2 云終端

部署云終端系統(tǒng)，云終端為瘦終端，比傳統(tǒng)PC價(jià)格低，能耗小[2]，易維護(hù)，其支持虛實(shí)雙系統(tǒng)，平時(shí)主要通過網(wǎng)絡(luò)利用云主機(jī)（服務(wù)器集群）系統(tǒng)資源，登錄虛擬桌面，在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障或云主機(jī)故障問題時(shí)，可以使用本地系統(tǒng)，不影響教學(xué)活動(dòng)。

3.1.3 桌面云管理平臺(tái)

（1）支持教學(xué)桌面和個(gè)人桌面兩種使用方式。

（2）支持教學(xué)場景的HA策略，多臺(tái)服務(wù)器（有冗余）組成的集群共同為學(xué)生終端提供教學(xué)桌面，當(dāng)其中一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障不能運(yùn)行時(shí)，其他服務(wù)器會(huì)分擔(dān)其功能，繼續(xù)為學(xué)生終端提供教學(xué)桌面，不影響正常的教學(xué)活動(dòng)。

（3）服務(wù)器集群組成的云主機(jī)，教學(xué)云桌面模板更新應(yīng)實(shí)現(xiàn)增量數(shù)據(jù)的更新，更新時(shí)間不得超過2分鐘。

（4）可查看服務(wù)器和虛擬桌面的CPU占用率、內(nèi)存占用率、網(wǎng)絡(luò)流量等詳細(xì)運(yùn)行情況。

（5）通過一鍵更新能自動(dòng)更新根據(jù)模板創(chuàng)建的虛擬桌面，即批量更新所有虛擬桌面。

（6）該系統(tǒng)支持硬件擴(kuò)展利舊，可以更新服務(wù)器配置或新增服務(wù)器實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代，也可以使用老舊PC做瘦終端使用，納入虛擬化平臺(tái)統(tǒng)一管理，降低整體運(yùn)營成本。

3.1.4 教學(xué)管理客戶端

（1）具備支持?jǐn)嗑W(wǎng)鎖定功能，客戶端斷網(wǎng)自動(dòng)鎖定，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連通后客戶端自動(dòng)解鎖。

（2）可分時(shí)段自動(dòng)控制學(xué)生機(jī)上課程序的使用，支持長期和臨時(shí)策略共存。

（3）可設(shè)定不同時(shí)間段學(xué)生機(jī)不同的上網(wǎng)帶寬，視情況可對(duì)學(xué)生端USB端口、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用程序、光驅(qū)進(jìn)行限制使用。

3.1.5 交換機(jī)

交換容量高于96G，包轉(zhuǎn)發(fā)率高于72M，接口大于等于48個(gè)10/100/1000BASE-T自協(xié)商的以太網(wǎng)端口，支持10/100/1000Mbit/s傳輸速率。

3.2 教學(xué)桌面虛擬化系統(tǒng)具體操作舉例

（1）用瀏覽器打開云桌面后臺(tái)管理頁面并登錄，點(diǎn)擊資源池管理可看到多個(gè)服務(wù)器的狀態(tài)，后期若想添加新的服務(wù)器進(jìn)入資源池，點(diǎn)擊添加計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

（2）更新軟件：①現(xiàn)將軟件安裝包拷貝到教師機(jī)上，打開管理平臺(tái)，點(diǎn)擊系統(tǒng)，再點(diǎn)擊安裝包，選擇上傳包類型為軟件包，點(diǎn)擊上傳，找到教師機(jī)上軟件安裝包位置打開（即開始上傳）;②若要更新教學(xué)桌面win7-32（舉例），先找到其對(duì)飲的桌面模板windows7-32，打開模板，點(diǎn)擊教學(xué)模板，找到windows7-32，然后編輯模板;③進(jìn)入模板系統(tǒng)后，加載安裝包，找到剛才通過教師機(jī)上傳的軟件安裝包，選擇安裝包iso文件，點(diǎn)擊確定，打開文件夾找到文件，安裝軟件;④安裝完軟件后重啟系統(tǒng)，再次進(jìn)入系統(tǒng)后，點(diǎn)擊更新模板;⑤windows7-32會(huì)提示正在更新，教學(xué)桌面win7-32會(huì)自動(dòng)關(guān)閉;⑥更新完畢后，再在教學(xué)桌面激活打開win7-32。若要更新考試桌面，則操作和更新教學(xué)桌面一樣。

（3）桌面推送：①平時(shí)上課可在教學(xué)桌面中打開win7-32，關(guān)閉考試桌面，學(xué)生端則自動(dòng)進(jìn)入服務(wù)器集群win7-32云桌面;②考試時(shí)，可在教學(xué)桌面中打開“考試”桌面并關(guān)閉win7-32，學(xué)生端自動(dòng)進(jìn)入“考試”桌面。“考試”桌面僅有C盤且還原，沒有不還原的數(shù)據(jù)盤，而且禁USB端口，讓學(xué)生無法翻看以前的作業(yè)，還不能插U盤，但目前技術(shù)還不能禁止互聯(lián)網(wǎng)連接，需手動(dòng)拔網(wǎng)線，通過這些技術(shù)措施，可有效防止學(xué)生作弊。

（4）排課，支持根據(jù)課表時(shí)間切換教學(xué)桌面場景，此功能可充分利用機(jī)房，根據(jù)課表推送不同專業(yè)班級(jí)對(duì)應(yīng)的教學(xué)桌面，教學(xué)課程管理多樣化[3]。

（5）桌面HA策略，目前僅對(duì)win7-32有HA策略。考前可再創(chuàng)建考試HA：點(diǎn)擊新增→策略名稱命名為examHA→桌面類型選擇教學(xué)桌面→教學(xué)場景選擇考試→下一步→優(yōu)先級(jí)選擇“中”，相應(yīng)時(shí)間60S，HA宿主機(jī)范圍全選→確定即可啟用?？荚嚱Y(jié)束之后刪除examHA，避免其占用固態(tài)硬盤資源。

（6）關(guān)服務(wù)器：點(diǎn)擊資源，再點(diǎn)擊資源池管理，選擇default，選中所有服務(wù)器，點(diǎn)擊關(guān)機(jī)。

（7）上課時(shí)任課教師只需在教師機(jī)上點(diǎn)擊教學(xué)軟件客戶端即可。

4 結(jié)束語

綜上所述，教學(xué)桌面虛擬化有諸多優(yōu)點(diǎn)，可以集中管控所有機(jī)房，可以一鍵更新教學(xué)桌面，省時(shí)省力，并可以根據(jù)課表推送相應(yīng)課程桌面，提高機(jī)房利用率，還能根據(jù)不同時(shí)期推送教學(xué)桌面和考試桌面，易于維護(hù);服務(wù)器集群支持教學(xué)場景的HA策略，提高整個(gè)虛擬化方案的健壯性;學(xué)生機(jī)由傳統(tǒng)PC變?yōu)槭萁K端，能耗降低。基于桌面虛擬化的這些優(yōu)點(diǎn)，它將完全取代傳統(tǒng)的機(jī)房技術(shù)，且迅速占領(lǐng)新建機(jī)房市場并普及。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：王力】