計算機實驗室虛擬云桌面的設計與建構研究

謝娟

（貴州省新聞出版局 貴州省貴陽市 550000）

伴隨著信息化技術的發展和進步，信息素養的重要性不言而喻，已經成為了未來人們工作生活過程中的必要因素。高校在今后發展的過程中，承擔著對人才的培養責任，尤其是對大學生的信息素質培養，已經成了新時代下高校的全新教學目的。信息技術已引起傳統教育方式發生著深刻變化。計算機仿真技術、多媒體技術、虛擬現實技術和遠程教育技術以及信息載體的多樣性，使學習者可以克服時空障礙，更加主動地安排自己的學習時間和速度。計算機實驗室利用虛擬現實技術在教學過程中主要的作用就是為全校師生計算機實驗以及教學開展相應的幫助，提供硬件以及軟件器材。伴隨著未來學校擴展的逐漸落實，學生人數逐漸提升，對設備的需求也就隨之提升。正因如此，本文主要針對于計算機實驗室的實際情況來結合虛擬云桌面技術設計一套符合高校實際情況的虛擬云桌面系統，這對于高校計算機實驗室的改造有著重要的意義。

1 計算機實驗室存在的問題

隨著未來信息技術的發展，學生學習的各方面知識對于實驗環境也有了更高的要求，傳統的實驗室往往無法承擔起學生的實際需求，主要的問題展現在以下方面：

（1）軟件方面的維護難度較大，尤其是在傳統管理的過程中，軟件維護成為了非常頭疼的維護方面。系統出現病毒等等情況屢見不鮮，這導致實驗室的維護成本較高，管理人員需要經常進行維護。

（2）則是硬件設備的利用率較低。傳統的實驗室管理模式下，很多計算機設備在課上都處于高速轉運的過程中，而在課后基本上又都會被閑置，因此實際上硬件設備沒有發揮出自己的作用和價值。

（3）則是實驗室對成本方面的需求較高。傳統的管理方式主要是將電腦作為管理方式，這種電腦作為終端的方式將會導致機房電力成本成為了非常嚴重的一項問題，這對于總成本來說也非常關鍵。

（4）則是無法實現對個體性需求的滿足。傳統管理的過程中，管理方式往往較為統一，無論是軟件還是網絡都是如此。但是在實際管理的過程中，往往教師方面和學生方面會有一些個性化的需求需要進行滿足，一旦出現變動，管理人員就需要針對于整個機房的實際管理方式進行更改，這對于機房管理以及工作人員來說都會產生不必要的工作負擔。

2 虛擬云桌面技術

云桌面技術也就是虛擬出一個桌面系統，主要的方式就是在服務器上運行一個Windows 系統，隨后用戶通過設備進行連接，在一個完全虛擬出的環境上進行操作，服務器則是根據用戶的操作來做出應有的反應。云桌面技術的好處就是能夠不改變用戶的實際操作習慣，讓網絡運維擁有了更好的管理模式和管理途徑。這種虛擬的桌面系統更加重視后臺的管理，只要對服務器的管理到位，就能夠節約極大的時間和成本。優勢就在于能夠在未來管理的過程中簡化工作流程，將客戶端的硬件壽命進一步的縮短，從而實現了靈活調配、移動辦公、網絡保障。

2.1 虛擬云桌面系統功能設計

在未來高校發展的過程中，虛擬云桌面系統的建設與實施主要的依靠就是云桌面技術，從而落實具有交互性的自適應教學云平臺。除了計算機實驗教學之外，云桌面系統還能夠讓師生擁有大量的教學資源，比如說教學試驗資料、教學手冊、參考答案等等。這些素材的意義在于能夠更好的幫助高校實現全方位的互動式教學。具體搭建方式以及實際內容如圖1所示。

圖1：云桌面平臺搭建方式

在這一平臺當中，教師可以使用教學案例來對學生進行教學，在案例教學的過程中，知識點之間的來回貫穿能夠更好的進行編排，因此可以說整體內容上也更加靈活有序。在未來的教學過程中，教師需要根據學生的學習方向來繪制教學導圖，從而更好的控制學生的整體學習流程。在未來對學生的教學過程中，教師需要使用各種方式來讓學生的學習走向更加具有針對性的一方面。而在這一過程中，云桌面平臺就能夠提供多樣化的標準教學資源，從而實現更好的開放性教學。在未來的教學過程中，教學管理也能夠幫助教師實現全方面化的信息管理，從而實現綜合性管理。

2.2 集群式云桌面系統架構

在未來發展的過程中，管理將會使用集群式云桌面的方式，這是當下比較主流的一種形式，具體的方法就是在后臺使用服務器來進行信息的共享和構建，最后再構建出文件系統來進行統一化的管理。雖然云桌面系統屬于虛擬的系統，但是文件依舊可以進行儲存等等操作，主要的儲存位置是在共享存儲設備上。在這一過程中，服務器的作用就是承擔起計算的責任，從而構建出虛擬的磁盤，無需，電腦真實磁盤。服務器上的虛擬機是時刻處于無狀態的階段，因此所有的狀態數據都需要進行共享儲存。正因如此，未來想要更好的提升可用性，就需要對任何一臺服務器主機進行管理，落實鏡像文件的管理方式，從而交付給云桌面。

服務器在不斷的存儲過程中，會產生非常大的數據往來，因此服務器和存儲器之間網絡狀態就非常重要，經過計算之后發現，在教學的過程中，想要滿足教學要求，需要千兆級別的交換機或者光纖才能夠進行數據交流。一旦出現了故障，管理人員只需要擁有Linux 水平，就能夠重新進行掛載和存儲。在這一構架下，未來服務器與網絡之間的存儲往往需要擁有完善的管理模式，一旦主機出現問題，服務器中的數據還能夠進行迅速的遷移，在另一臺主機上快速運行。由于學生使用的計算機一般數據都存儲在共享存儲設備上，因此管理和備份工作都沒有太大的負擔。維護方面雖然對于管理員有著一定的要求，但是只要管理員具有Linux 技術水平，就能夠實現重新掛載共享存儲。

2.3 終端接入方式

對于實驗室原有的軟硬件配置來說，終端接入方式非常重要，本文選擇的方式就是在原有的終端上加載桌面云軟件的方式進行接入。在這種接入方式的影響下，未來所有實驗使用的虛擬桌面都將會在后臺進行存儲，同時所有的文件還能夠接受相對應的管理。好處就是無需改變原有的系統環境，壞處就是在管理的過程中維護方面有著一定的要求。未來學生可以隨后在自己的桌面上進行接入，也就完成了對于終端的利用，從而節約了建設資金。

2.4 系統后臺設計

云桌面的意義在于能夠將后臺的計算資源進行虛擬化，轉化成為統一的資源，管理人員能夠使用相關管理方式來對桌面環境進行處理，從而更好的營造出統一化的管理桌面進行分配。學生和教師在這樣的管理桌面上能夠實現自己功能的落實。而后臺存儲方面則是將所有的數據都進行了云存儲，因此學生可以在課后進入系統，從而實現實驗室利用效率的提升，同時也有助于學生進行課后復習。

2.5 P2V系統遷移

P2V 工具的作用就是將主機上的數據進行遷移，并且這種遷移還能夠保證系統的完整性，將數據進行轉移之后，能夠將當下的應用環境進行落實，避免整體架構出現單點故障，環境搭建也更加簡單與容易，對于業務來說，這種方式提升了連續性。這種遷移方式降低了對于硬件數量的需求，同時降低了設備造成的能源消耗、空間消耗、污染排放、經費影響。在未來應用程序主要的作用就是能夠在架構上擁有更高的可用性，同時對于業務來說，也意味著更加流暢的運行和管理。讓應用環境不再對硬件造成較大的需求，應用環境也就更容易備份與還原。

在P2V 工作的過程中，首先需要注意將主機的硬盤進行克隆與封裝，隨后將克隆的數據轉移成為虛擬文件。第二步驟則是對系統進行對比和重新分配，將原版本的虛擬驅動進行重新的安裝和升級。除此之外，在實際工作的過程中還需要關注對于系統環境的預先處理。最后則是需要根據系統的實際情況來配置對應的虛擬機。如圖2所示。

圖2：P2V 系統遷移流程

3 實驗室虛擬云桌面建設的意義

站在運維方面進行思考之后可以發現：

（1）使用虛擬云桌面能夠更好的提升運行與維護的效率，實現了系統維護難度的下降和效率的提升。管理人員在使用了這種方式之后，只需要在后臺創建出虛擬的桌面來進行綁定之后，就能夠完成相對應的系統部署。部署結束之后，用戶可以根據自己的實際需求來進行登陸，此后產生的一切數據都將會在后臺進行存儲，因此管理人員就需要根據用戶的實際需求不同來創建出多個管理模式和管理桌面，滿足教師和學生的個性化需求。

（2）在未來發展的過程中使用虛擬云桌面能夠更好的提升運行效率，從而提升未來的操作系統運行水平。具體來說，在管理的過程中可以對所有的終端來進行管理，主要的方式就是能夠將所有的批量工作一同運行，使用了虛擬桌面之后，明顯操作人員的工作效率得到了極大的提升與增強。傳統管理模式下，所有的軟件和管理方式都需要在系統上運行，而使用了虛擬云桌面技術之后所有的管理工作都能夠在后臺運行。因此也就提升管理效率。而在傳統管理模式下，管理人員需要使用大量的時間來進行系統升級與更新，對現有的故障進行修復與更新。

（3）則是可以更加方便的進行接入。虛擬云桌面的建設實現了對實驗環境的最大程度應用，學生在課后也能夠進行學習，因此對于各項課程來說也有著重要的意義。

（4）則是可以進行實現故障的快速修復。未來通過桌面虛擬化的改造，用戶操作系統在運行之后，能夠在后臺運行，因此也就脫離了終端。在實驗環境當中，一旦出現了故障，只需要進行更換終端，就能夠重新進入實驗環境當中，避免對學生的學習造成影響。

在未來發展的過程中，云桌面技術還能夠降低整體運行成本。云桌面對于系統環境來說意味著更加全面的維護與管理，從而更好的進行落實與控制。除此之外，使用云桌面之后的系統能耗也隨之降低，無論是各項功能的出現還是各項設施的落實，對于云桌面來說都以為更低的能耗。

4 結束語

對于PC 來說，云桌面的出現意味著處理能力在數據中心的集中，實驗室的終端最終也就變成了TC。在后臺，云數據中心將為每個實驗室終端提供虛擬化的計算機系統，使用云數據中心可以對這些計算機進行統一的調度與管理，從而更好的對資源進行需求分配。這種管理模式的出現對于高校師生來說，不僅僅意味著更加高效的實驗室運行環境，同時另一個角度上來說，實驗室的管理效率也隨之得到了提升。這對于高校計算機實驗室來說，能夠更好的進行進一步發展與改進，擁有了全新的發展思路。