IDV高性能云桌面關鍵技術在高校計算機實驗室中的設計與實現

黃景堅，趙學孔

（1.南寧師范大學新聞與傳播學院，廣西 南寧 530029；2.廣西信息職業技術學院教務處，廣西 南寧 530021）

一、引言

近幾年來，IDV 云桌面技術不斷走向成熟，在高校計算機實驗室教學當中已得到推廣和應用[1]。高校計算機實驗室承擔著計算機教學任務，實驗室建設質量對教學有直接的影響。在以往的高校計算機實驗室建設過程中，操作系統與軟件安裝方式都是以傳統的方式進行安裝，每間計算機實驗室的主機都是獨立的，不但占用實驗室空間，而且采購電腦主機需要大量的資金，造成資金浪費。從管理角度來說，不同學科的專任教師教學所用到的系統及軟件不同，傳統的安裝方式會加大管理人員的軟件安裝的工作量。

為了提高管理效率，有針對性地對計算機實驗室進行技術改進，可以在實驗室服務器端構建IDV 云桌面，發揮IDV 云桌面優勢，便于系統運行可靠、穩定。以IDV 虛擬桌面快速交付系統為例，虛擬桌面與傳統計算機用戶桌面有以下區別：一是操作用戶桌面，不是在PC機用戶桌面，而是在服務器終端的虛擬化桌面；二是利用虛擬化中間層向終端推送給操作用戶；三是依托物理主機服務器構架虛擬云桌面，統一管理實驗室設備。高校計算機實驗室屬于公共資源，教師上課所用的軟件有各種版本，通過IDV 云桌面技術統一安裝，快速、便捷，減輕了機房管理員的工作量。

二、IDV高性能云桌面與PC機相比的優勢

（一）統一管理及高性能運算

在傳送鏡像時，服務器端可對終端設備進行多個鏡像系統同時發送，服務器端界面可查看終端設備業務狀態，如CPU、內存、顯卡、存儲設備使用率，可監控并遠程操作終端界面，方便管理。終端運行與服務端相連接，在運行當中所占的硬件資源比率，服務器占的比重最大。服務器配置決定終端的性能運算，終端運行系統分布在云終端節點，采用顯存穿透技術，實現終端運行大型的圖形圖像設計軟件。

（二）多節點鏡像模式

終端采用獨有的鏡像技術，實現用戶的個性化需求。管理員可以根據終端不同的用戶需求，在原有鏡像節點的下級目錄生成新的鏡像節點，也可以把原有的節點刪除，只保留新的節點。在授權給用戶情況下，用戶可以調用其所需的環境；如用戶得不到授權，無法使用相應的系統及其相關資源。

（三）支持離線使用

在無網絡的情況下，終端支持離線功能，可以不用網絡，在網絡中斷或網絡不穩定的情況下，離線功能保證了終端使用的連續性。當服務器、網絡交換設備出現異?；蛑袛鄷r，能夠保障終端設備正常使用，終端運行在離線脫機及無網絡下，不受任何影響，各項參數及策略離線后仍然生效。

（四）便于安裝、使用、管理

云桌面服務器端軟件安裝簡單、便捷，運用IDV 云桌面關鍵技術，能夠實現終端用戶多種操作界面[2]。IDV 云桌面跟PC 機在軟件安裝方面相比，IDV 服務器端更為便捷，軟件安裝不需做任何配置，界面可視化，操作簡單，對管理員和終端用戶而言都是通俗易懂的；而PC 機軟件安裝相對復雜，需要管理員逐臺安裝，費時、費力。

（五）支持不同類型的USB外設

終端用戶USB外設接口，不需要任何設置和安裝驅動軟件，在PC 機上安裝Windows 系統自帶的驅動程序。云端支持各種類型的USB 設備，包括U盤存儲設備、移動硬盤、耳機、不同類型的打印機、掃描儀等。

（六）快照能實現自動還原

服務器端可以制作快照，便于后續維護，如終端用戶數據損壞或被病毒破壞時，將鏡像進行初始化，而C、D、E 盤等數據將被覆蓋。同時，寫入緩存被清空，重啟終端設備后就生效。

三、IDV高性能云桌面的工作原理

其一，IDV 高性能云桌面集成了局域網，云桌面數據通過網絡設備作為傳輸介質，便于局域網統一管理、存儲、數據傳輸、軟件更新等[3]。

其二，終端系統及軟件安裝完后，制作成鏡像并上傳到IDV 云桌面服務器，在終端遠程操控IDV 云桌面服務器上的鏡像，所有的鏡像會轉輸到終端各臺機器。

其三，服務器端劃分虛擬機，通過虛擬化技術將高配性能的服務器劃分成多臺邏輯主機，并進行環境配置（包括內存分配、存儲空間分配、線程分配等），虛擬機的程序在獨立的環境中運行，互不影響，從而提高了計算機的資源利用率。

四、如何在實驗室中設計IDV 高性能云桌面服務器

IDV 高性能云桌面應用廣泛，主要應用于教育機構、高校實驗室、大中型企業、事業單位等。IDV 云桌面是一款功能強大的軟件，操作簡單、維護方便。這款軟件在服務器端根據不同需求，可以掛載多個操作系統鏡像，可以分配多個用戶數，可以分配不同大小內存、顯存及磁盤空間，同時支持網絡傳送、斷點續傳和遠程操作等。

（一）IDV云桌面服務器安裝環境

IDV 云桌面服務器搭建，需人硬件、軟件、網絡適配器等方面進行。首先，服務器選擇聯想ThinkServerRD640CPU，CPU10 核、20 線程、內存16G、硬盤3T、存儲控制器八通道、高性能磁盤陣列卡，該服務器運行教學軟件比較流暢。其次，服務器操作系統選擇Microsoft Windows Server 2022 或更高的版本。最后，網絡設備選擇華為千兆交換機S1720-52GWR-PWR-4P 或更高的版本。

（二）云終端運行環境

云終端是通過終端的操作系統與服務器隨機生成的編號匹配成功后才能啟動虛擬機，虛擬機通過DHCP的IP地址進行自動連接。虛擬機初始化時，會自動彈出選擇項，按提示選擇操作系統類型啟動。一般采用UEFI 模式啟動，也可以采用IPV4網絡啟動。

（三）創建IDV云服務器

云服務器硬件安裝、調試完成后，對服務器磁盤陣列部署。一是對存儲盤進行分區，C 盤安裝系統、D 盤存儲鏡像、E 盤存放教學軟件。二是安裝服務器系統、驅動。三是安裝IDV 管理軟件及WEB管理軟件。

1.配置IDV云桌面服務器。

在服務器端硬件安裝完成后，需要對IDV 服務器搭建環境，在瀏覽器輸入配置IP 地址后，點擊Web Manager 管理端程序，輸入用戶名和密碼登錄管理端，系統將引導并開始配置IDV 云桌面系統。

（1）創建用戶：在云桌面中創建用戶，設置用戶名和密碼，并分配相應的權限。

（2）配置桌面環境：根據用戶需求，配置云桌面的應用程序和設置，比如安裝常用軟件、設置壁紙。

（3）啟動云桌面：確認配置無誤后，點擊啟動云桌面，等待云桌面啟動完成。

（4）遠程登錄：使用遠程桌面工具或者提供鏈接，遠程登錄到云桌面。

（5）網絡地址分配：虛擬桌面在使用過程中都要分配網絡地址，如DHCP 名稱、子網掩碼、網關、首選DNS 服務器、IP 地址的起始范圍，輸入完整完后，點擊保存按鈕。

（6）設置用戶端。

①系統盤設置。

服務器端：客戶終端所產生的緩存存放路徑與盤符相同，空間大的磁盤存放緩存，提高制作快照速度。

客戶端：客戶端所產生的緩存存放路徑與盤符位置相同，盤符分區格式化，緩存性能最高，加載軟件最快。

②數據盤設置。

服務器端：客戶端緩存數據架設在服務器端的盤符。當提示磁盤空間不足時，用戶可以向服務器發出指令提供數據存儲空間，當系統啟動或緩存釋放后，不需要網絡便可以使用服務器上的數據。

客戶端：客戶端緩存數據存放在客戶端位置?？臻g不足時，用戶終端通過加載數據、釋放緩存，性能會自然提高。

2.IDV云桌面WEB管理端界面。

IDV 云桌面服務器端、鏡像、存儲，以及當前服務器的使用率；服務器和用戶終端是在同一個實時監控管理范圍內，可查詢服務器和用戶終端的實時運行數據，管理該服務下所有的用戶終端可對用戶終端進行集合群分配、操作終端屬性、終端操作、遠程操作等設置。通過創建用戶，可對不同的用戶進行權限分配。IDV 云桌面鏡像創建、鏡像擴容、編輯、映射、刪除快照、虛擬機制作快照等。在端口設置時，對客戶端的通用端口進行設置，加強對客戶端的安全管理。對交換機進行配置、添加、刪除、編輯等。IDV云桌面的DHCP、相關設置、客戶端、服務端高級選項、配置信息都要進行相關的操作。

五、創建IDV云桌面種子機

（一）安裝UEFI本地系統

首次開機按F2 或DEL 鍵進入到BIOS 設置，選擇模式需要選擇UEFI 模式。進入安裝界面之后，按下“Shift+F10”進入CMD 模式，使用DISKPART 或DISKGEN 磁盤工具，將分表轉為GPT 分區表，依次輸入命令來進行磁盤格式轉換。根據轉換好的格式，查看是否是MPR 格式。系統安裝完畢之后，可以通過“磁盤管理”和命令方式來查看當前系統是否是UEFI啟動。

（二）安裝計算機IDV云桌面客戶終端程序

IDV 云桌面系統要求管理員選擇一臺安裝好操作系統、補丁已升級、驅動程序已安裝、各種軟件已安裝完成等，并且調試完好的客戶終端計算機作為種子機，將種子計算機的系統鏡像上傳到IDV 云桌面服務器中，其他所有的計算機都可以繼承使用種子計算機的操作系統鏡像，如果需要更新軟件或進行系統維護，只需要維護種子計算機即可，不需要通過傳統的方法對每臺計算機進行維護。

（三）種子計算機BIOS設置

對種子計算機BIOS 設置完成后，需要修改從網絡啟動，設置完成后，需要重新啟動種子計算機，進入BIOS 設置界面，將BIOS 設置為從網卡啟動，或把網卡啟動作為啟動的首選項，設置完成后重新啟動計算機。

（四）生成IDV云桌面虛擬磁盤鏡像

在鏡像管理界面，新增的鏡像需要進行命名，選擇已創建好的鏡像位置，把鏡像及產生的緩存存放在不同的硬盤上，輸入鏡像大小，并對磁盤進行格式化，系統將根據要求自動創建并格式化鏡像，創建完畢后，列表中會增加一項記錄。

六、IDV 高性能云桌面關鍵技術在實驗室中的實現

在鏡像制作完成后，把鏡像上傳到云服務器端。首先，在終端啟動客戶機，客戶機會從網絡IP 地址啟動。在云服務器端選中其中一臺客戶端，對該客戶端進行群組管理、客戶端管理、客戶端操作和遠程管理等操作。系統會自動分配該客戶端的名稱和IP 地址，在客戶端管理啟動模式設置下，選擇原先制作好的鏡像，并保存。對種子計算機重新啟動并進入系統界面，在“我的電腦”界面會出現一個網絡硬盤，卷標為“OS”，在種子計算機窗口右擊桌面屬性，菜單欄中會出現IDV 云桌面客戶端菜單欄選項，單擊該客戶端信息與部署系統選項。單擊部署按鈕，系統將自動上傳客戶終端鏡像。其次，根據提示要求，需對種子計算機啟動兩次，方可完成。最后，把種子計算機啟動模式改成網絡啟動，對種子計算機再次重啟。也可在IDV 云桌面管理端界面設置默認啟動鏡像菜單，可配置客戶端的默認啟動方式、啟動菜單，以及設置是否需要還原系統等，以便其他客戶端啟動到服務器端。

七、結語

13基于IDV高性能云桌面服務器具有性能優越、管理集中、高效靈活、部署集中、數據不落地、功能強大等優點，采用IDV 高性能云桌面技術構建高校計算機實驗室，實現了服務器端統一管理客戶終端，進行用戶數據的網絡異地存儲，不僅對系統維護、軟件更新、鏡像刪除及創建帶來諸多方便，同時很好地保障了教學、系統安全、管理便捷等[4]。