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虚拟云桌面在高校计算机实验室的应用研究

范文

邬晓明

摘要：文章阐述了当今高校计算机实验室的现状与管理的难点、痛点。分析对比了两类虚拟云桌面技术VDI和VOI的优缺点，进而得出符合实际需求的桌面虚拟化解决方案即利用基于VOI技术的搭建虚拟云桌面的应用环境，介绍了该方案的架构设计、硬件分析规划及实施部署的具体步骤。实践证明该方案既满足实验室对本地计算力充分利用的诉求，又有效提升运维人员管理效率，取得良好的实际效果。

关键词：云桌面;VOI;VDI;高校计算机实验室

中图分类号：TP308 文献识别码：A

文章编号：1009-3044（2019）32-0264-03

1概述

目前，高校的计算机实验室数目均不在少数，终端数量保有量达几百甚至上千台。同时，高校计算机实验室承担着高校教学、实验实训，同时需要兼顾上机考试及培训等多种业务，是高校信息化最重要的建设场所之一。高校计算机实验室应用水平和管理效率高低会直接影响教学等各项工作能否顺利地开展。

2高校计算机实验室的现状

苏州市职业大学继续教育学院拥有计算机实验室9间，终端数量近500台。各个计算机实验室因建设年代不同，供货的厂商各异，导致计算机实验室的终端硬件异构严重，性能差异大。同时，专业课程因教材内容，技术进步等各种原因，对教学软件的应用环境，终端硬件的配置要求越来越高，差异化严重，直接导致计算机实验室运维人员工作量逐年增加，工作效率和用户体验下逐年降低，给管理带来困难。

2.1高校计算机实验室管理的难点、痛点

1）公共课、专业课、考试、技术培训等对实验室应用环境需求各异，导致每个终端上共存着多个系统，运行速度受到影响，用户体验不佳。

2）不同的计算机实验室，硬件異构严重，性能差异大，可安装需安装的软件不同，给排课和维护带来困难。

3）当需要使用克隆功能，来完成系统重装、软件升级、漏洞修复等工作时，易受网络环境影响，经常会出现失败终端点，耗费大量的时间和精力。

4）实验室运维人员人手不足，受学历、年龄结构等因素影响，专业素养技术水平有限。

2.2高校计算机实验室的实际需求

学校的计算机实验室分布在实验实训楼的4、5、6层，迫切需要采用新的信息技术手段来改变或改善如今的管理现状，满足正常教学及工作的需求，为广大师生提供优质的服务。

1）可靠性有保障

各个实验室建设时期不同，网络环境差异大，故对终端设备要求可离线运行，当出现服务器宕机、网络设备故障等情况，可保证业务正常稳定运行，尤其是考试时。

2）异构终端统一管控，维护便捷

各个实验室终端异构严重，管理平台支持集中统一管理，更新镜像模板即可所有更新所有终端。

3）支持专业软件，用户体验媲美PC

由于实验室还承担专业课教学任务，因此要求终端可正常流畅运行3D设计、图像处理类应用软件，无卡顿，用户体验媲美Pc。

3虚拟云桌面技术

虚拟化是云计算的关键技术之一，是一种计算机资源管理技术。通过把计算机的各种物理资源虚拟为可以管理的资源，为用户提供一个或多个操作环境，实现资源的模拟、隔离和共享等。虚拟云桌面是指将计算机的终端系统（也称为桌面）虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。在任何时间、任何地点，只要有网络，通过任何设备都可以访问属于个人的桌面系统。现如今云桌面虚拟技术在实际应用种发展出两个方向：一类为虚拟桌面基础架构，英文为Virtual Desktop Infra-structure，简称VDI;另一类为虚拟操作系统基础架构，英文为Virtual Operating System Infrastructure，简称VOI。

3.1 VDI技术介绍

虚拟桌面基础架构VDI（Virtual Desktop Infrastructure）采用云端（服务器端）管理，云端（服务器端）运算的系统架构。在该这种架构下，所有终端的数据存储和运算都在云端（服务器端）进行，终端仅作为一个输人输出设备而存在。VDI技术在移动性，安全性，高可用性方面具有优势。其缺点在于首先极度依赖网络环境，网络延迟会极大影响用户体验感受，若网络中断会无法使用VDI桌面。VDI模式将存储和运算都集中在云端（服务器端），因此服务器需要高配置，同时云端软件大多需授权等，会造成投资成本较高。其次管理者需要运维人员具备云技术素养和服务器管理经验，而使用者在使用习惯需要发生一定改变需要参加使用培训。另外，VDI模式在高清影音传输，3D设计、图像处理类应用体验较差，对各类外设支持不够。

3.2 VOI技术介绍

虚拟操作系统基础架构VOI（Virtual Operating System Infra-structure）提出“虚拟容器”的概念，该模式将终端虚拟化，形成一个“容器”池，然后将所需的系统部署在池中，其架构如下图所示。VOI模式不同于VDI模式，VOI模式将数据集中存储在云端（服务器端），集中运算改为分布运算，利用终端本地计算力运行桌面。采用VOI模式架构支持多系统离线运行、支持桌面集中管控、按需交付桌面、支持异构简化系统部署，网络依赖度低，用户体验媲美PC。

3.3 VDI与VOI特性对比

利用表格对比VDI模式和VOI模式的特性，从中可以看出VDI模式适合移动性强，性能要求不高，应用需求单一的场景，而VOI模式对服务器端配置、网络环境依赖度较低，支持离线运行，降低教学事故和考试事故出现的可能性，同时可以充分利用终端本地计算力，对高清多媒体、3D设计、图像处理类应用场景支持较好，不必改变用户习惯，体验一流。选择VOI模式建设学校计算机实验室是最符合需求、性价比最高，用户体验最好的选择。

4基于VOI的高校计算机实验室解决方案

根据苏州市职业大学继续教育学院现有的网络环境和实际需求，需要计算机实验室既能满足日常教学需求，又能兼顾对外培训、考试等多种用途于一身的综合性实验室。VOI模式下，服务器主要功能就是存储数据，故只需部门级服务器即可胜任。在服务器端根据需求制作各种场景的镜像文件，终端依据需求选择场景镜像文件下载，亦可服务器主动下发，以适应不同的需求。

4.1方案架构设计

本方案采用实验室集中部署的方式，中心点为1台部门级的服务器，通过6类千兆网线连接到各个实验室，各个实验室网络架构相对简单为局域网环境，桌面可达百兆。主要架构如下图所示。

4.2高校计算机实验室的实施部署

学院既要满足在校学生的公共课及专业课外，同时承接非学历教育教学、社区教育培训及国家级计算机考试等各类社会考试，这就需要多样化，针对性强的各种桌面环境，以满足需求。

学院总计有计算机实验室9间，近500终端点且存在异构情况，本方案采用VOI模式，1台部门级服务器，主要是作为镜像存储用，故为保证良好的体验，数据存储采用固态硬盘，具体的硬件规划配置如下：

基于VOI模式的桌面实施步骤如下：

1）制作初始镜像

首先在服务器端安装Linux系统及VOI云桌面服务器端管理系统并完成相应参数配置;接着确认网络环境通信正常;最后，在网络中任意设备上使用B/S登陆VOI云桌面管理平台，在平台上利用万能驱动完成初始镜像的制作。

2）网络部署终端底层

首先登陆VOI云桌面管理平台，进入部署模式，接着将终端的网络PEX功能设为优先启动，重启后终端自动连接到平台完成部署底层终端部署工作。

3）下發桌面，完善驱动

首先终端启动后，自动连接到平台，接着在平台中选择镜像进行下发，把镜像为你文件缓存到终端。下发完成后，终端重启进入桌面，查看驱动是否均匹配，若出现某些硬件出现驱动错误或无法驱动的情况，在终端重新驱动完善，反向上传给平台，纯净的系统镜像即可完成制作。

4）制作针对性桌面，按需交付

首先登陆VOI云桌面管理平台，将驱动完善的纯净镜像复制出来然后安装应用软件生成针对性桌面环境，选择对应教室下发桌面按需交付。

5基于VOI的云桌面系统部署后的优点

1）处于网络云端的云桌面系统管理平台，可实现any-where、anytime、anydevice访问管理平台，实现对桌面系统和软件的安装部署，按需快速切换不同类型操作系统，交付桌面，满足多样化的教学需求。

2）利用PNP智能驱动技术，可实现不同品牌不同配置的异构终端的兼容，更新单镜像即可更新全部终端，极大降低运维人员的工作量，提升管理效率。

3）系统镜像下发后，缓存在终端，支持远程和本地双启动，当服务器宕机或网络设备故障等事故，终端可保障业务正常运行，避免事故发生，可靠性得到极大的提高。

4）提供给终端纯净安全的桌面系统，每次启动即可还原，数据不保存，避免系统崩溃、病毒感染、软件故障等问题的产生。

5）系统缓存在终端本地，可充分利用本地计算力，对高清影音、3D设计、图像处理类应用场景提供强有力的支持，保证教学的顺利进行。

6）用户不需培训改变习惯，体验效果好，对运维人员技术水平要求不高，管理便捷。

6结束语

学院通过部署VOI虚拟云桌面系统，是的计算机实验室管理效率和水平得到有效提高，取得了广大师生的一致好评，从而为智慧校园建设添砖加瓦。我相信伴随虚拟化技术不断发展更新，相关技术产品的日趋成熟，传统PC和管理模式终会被新模式新技术所取代。

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