基于云桌面技術的高校計算機教室建設

基于云桌面技術的高校計算機教室建設鄭州大學西亞斯國際學院孟占永摘要：隨著計算機軟硬件更新換代進程的加速，云計算技術的日益完善，綠色IT理念的增強，計算機教室較高的管理維護本錢給高校的建設帶來了極大的挑戰(zhàn)。結合當前高校計算機教室的現狀和云桌面技術快速應用的背景，重點對云桌面技術在高校算機教室的應用進行研究，并通過實際應用對現存問題和未來開展提出了當前高校算機教室建設的想法和建議。關鍵詞：云桌面；虛擬化；節(jié)能減排1引言在信息技術高速開展的今天，高校信息化也在不斷完善。高校的許多教學任務都日益依賴信息化技術，而隨著計算機多媒體技術的開展使機房的計算機配置3-5年已經不能跟上新技術的開展，這給高校計算機教室的建設帶來了極大的挑戰(zhàn)。以西亞斯國際學院為例，各類計算機教室有32個，每個教室有50-70臺個人計算機組成，使用的學生超過25000人。故機器數量大，使用頻率高，教學軟件安裝頻繁，學生操作技能上下不一。使管理員很難對其進行統(tǒng)一管理，維護工作量也大。隨著桌面虛擬化技術的開展和應用，不但在業(yè)務連續(xù)性、平安性、節(jié)能環(huán)保等方面得到巨大的價值提升，也能夠與現有的管理技術和手段進行很好的融合，極大提升工作效率。這為高校計算機教室建設和管理提供了新思路。2背景2.1高校計算機教室在使用和管理方面存在的主要問題1〕系統(tǒng)和應用日常維護量大。因學校機房的PC數量比擬大，當遇到更新應用程序或教學軟件、操作系統(tǒng)升級打補丁等工作和病毒發(fā)作時都需要管理員花費大量的時間和精力重建教學環(huán)境，降低了網絡管理人員的維護和管理效率，并時常影響正常教學。2〕教學的連續(xù)性和控制性比擬差。為減輕一定的維護量而普遍使用“復原卡〞的方式，以防止學生隨意安裝軟件破壞管理員部署的教學環(huán)境，就導致了教師的課件和學生作業(yè)不能存盤，上節(jié)課未完成的實驗也不能留到下節(jié)課繼續(xù)完成，也會產生播送桌面不能完全控制到位等問題。3〕從教學的先進性角度來看。由于高校專業(yè)和教材不同、軟件種類多、數量大、本錢高，造成采購周期較長，導致所使用的教學軟件，可能比社會、市場的主流軟件至少落后1-2年以上。且有些軟件的部署復雜程度較高，或對于硬件和網絡環(huán)境存在特別要求，使其無法在學校快速部署使用。所以如何加快新技術、主流軟件的上線應用和快速部署也是高校比擬關注的問題。4〕IT資產管理不完善。分布在各教室的PC機配置統(tǒng)計和保護好硬件的平安相對麻煩，較易造成登記不清，或登記和實際配置不相符等情況。5〕資金投入和管理維護本錢高。高校因種種原因，對計算機教室的建設資金投入有限，再加上IT技術的快速開展，一般3-5年就需要淘汰更新一批性能落后的機器。而這種反復采購、淘汰、再采購、再淘汰的方式實際上是一種嚴重的資源浪費。另外臺式計算機在能耗方面比比擬高，與低碳環(huán)保的理念相違背。所以如何在保障教學環(huán)境的前提下，降低校園計算機的資金投入和管理維護本錢也是高校一直關注的問題。目前高校普遍面臨以上問題，急需一種新的IT技術解決以上問題，到達集中管理、高效運維、平安可靠、節(jié)能環(huán)保的目的，從而提高效率、節(jié)約本錢。2.2云計算和云桌面技術云計算是近幾年信息技術的熱點和開展趨勢。對云計算的定義有多種說法。對于到底什么是云計算，至少可以找到100種解釋[1]?，F階段廣為接受的是美國國家標準與技術研究院定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池〔資源包括網絡，效勞器，存儲，應用軟件，效勞〕，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與效勞供給商進行很少的交互[2]。云計算的應用為降低本錢、提升生產效率和業(yè)務系統(tǒng)快速部署帶來了不可估量的價值。云桌面是云計算時代的典型應用，基于分布式云計算存儲技術，集成互聯網精華應用，依托高度加密算法，為互聯網各個層次用戶提供最簡便、最豐富、最平安、最貼心的效勞。其核心技術是桌面虛擬化，是一個新的解決方案和根底架構理念，其原理是在效勞器側為每個用戶準備專用的虛擬機并在其中部署用戶所需的操作系統(tǒng)和各種應用，然后通過桌面顯示協議將完整的虛擬機桌面交付給遠程的用戶使用。這樣可以將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并統(tǒng)一管理，同時用戶能夠獲得完整PC的使用。其價值表達在信息平安、維護方便、節(jié)能、快速部署、設備更換頻率低、在外辦公便捷等方面。3目標和意義高校計算機教室通過桌面虛擬化技術，管理人員可以獲得在中心機房集中管理桌面應用、對桌面應用實現統(tǒng)一配置與管理的能力。同時，因為桌面集中管理、虛擬化和隨需交付，可以說根本解決對傳統(tǒng)PC的管理、維護和平安難題，維護工作大大降低。這樣，管理員可以不必花大量的時間從事繁鎖的客戶端配置、版本升級、系統(tǒng)修復等操作。同時也為用戶提供充分靈活的操作空間，降低本錢。總體來講，在高校計算機教室應用云桌面技術，能實現以下目標和意義：1〕提供集中、統(tǒng)一的管理平臺。能夠對教學課件，教師桌面，教學終端進行高效的統(tǒng)一管理，同時提供教學終端的資產管理，讓管理員足不出戶就能解決所有運維管理問題以及快速交付不同的教學環(huán)境。提高軟件部署效率，降低網管人員工作強度，提高工作效率。2)提高教學連續(xù)性，提高學習效率。通過效勞器發(fā)布的用戶桌面具備超過“復原卡〞功能的“復原〞能力，同時能夠使學生和教師保存自己的學習和教學環(huán)境，以備以后的課程使用和學習、教學回憶。3)豐富、完整的用戶體驗。不但提供普通的教學環(huán)境、辦公環(huán)境，還可提供高端的設計類教學環(huán)境、多媒體教學環(huán)境等，不同的用戶都能享受到完美的用戶體驗。4)靈活性。不受空間位置的限制，可以讓學生和老師在校園內任何有網絡連接地方都可以使用自己的桌面系統(tǒng)，構建靈活的學習、教學環(huán)境，真正實現可移開工作。5)降低學?？傮w擁有本錢。用戶端使用的云終端設備桌面云一體機具有體積小，低功耗，長達5-8年使用壽命的特性，節(jié)能環(huán)保?？梢詼p少高校對計算機教室建設的投資及最大限度的保護原有資產和利用，更要降低高校管理維護本錢。6)高平安性。數據集中存儲在后臺效勞器上，終端無數據，外設使用受控，加強工作桌面的平安性。4云桌面技術在計算機教室的具體應用虛擬化技術正在成為被廣泛使用的技術，其主要包含：效勞器虛擬化，應用虛擬化和桌面虛擬化技術。以桌面虛擬化技術為核心的云桌面技術在國內外知名IT企業(yè)如Citrix、VMware、華為、中興等的研究和推廣下，許多國內外大型企業(yè)特別是電信、銀行業(yè)、大學等，已經開始用云桌面來代替原有的計算機辦公和教學模式。早在2023年10月，上海中學華為桌面云工程正式通過驗收，說明桌面云技術在教育行業(yè)結合的可行性[3]。但是，高校計算機教室主要為全校學生提供計算機根底課的上機實驗和局部專業(yè)課實驗，學生人數龐大，每臺機器的使用人員不固定，上機內容與上機環(huán)境要求不太統(tǒng)一等，與公司和中小學的情況有較大差異。所以針對高校實驗機房的應用特點，結合云桌面技術，提出以下基于云桌面的云教室建設方案。4.1技術架構桌面虛擬化方案提供一種端到端的桌面管理解決方案?？蓜討B(tài)按需產生虛擬桌面，該桌面所有的運行都發(fā)生在遠程數據中心的機房里,不用再擔憂數據駐留在客戶端導致的平安漏洞。用戶每次登錄時都能獲得一個干凈的、個性化的全新桌面——從而確保性能不會下降。桌面虛擬化完整的解決方案整體架構如下圖。由TC終端和VDI+IDV桌面系統(tǒng)組成：VDI桌面主要用來承載用于教師課件、Offices辦公軟件、網頁瀏覽等桌面系統(tǒng)的運行，終端采用嵌入式系統(tǒng)的平安云終端，通過FreeVDI協議連接數據中心的虛擬桌面，集中管理高效運維的要求；IDV桌面主要承載用于3DMAX、Photoshop、Autocad、Pro/E等三維設計軟件的桌面系統(tǒng)的運行。4.2云教室安裝配置需求1〕保證教學應用軟件的業(yè)務連續(xù)性，提高應用上線的速度，進行集中管理，降低管理中心的工作量，充分的整合計算資源，節(jié)能降耗，延緩效勞器等硬件采購的周期，從而降低IT本錢。2〕標準、靈活、快速的部署教學環(huán)境給學生和老師使用，管理人員可以根據授課內容提前創(chuàng)立不同的虛擬模板，每種虛機模板只創(chuàng)立1個，然后根據排課安排手動、自動或者半自動的部署教學環(huán)境。管理員可以將一些通用的軟件應用，集中部署在一個應用效勞器上，節(jié)省存儲空間；為方便學生文件的拷入拷出，需要靈活控制前端PC或者瘦前端的USB、光驅、打印及端口、網絡等外設端口，防止病毒侵入。為流動授課老師分配自己的虛擬機，處理日常工作。而且老師可以不受地理位置限制，即使在家也可以遠程登錄自己的辦公環(huán)境。4.3云桌面技術在計算機教室應用效果主要表達在以下幾點1)操作簡單，管理統(tǒng)一、簡化。云桌面技術帶來的便捷是師生只需通過瘦客端登錄在數據中心的桌面系統(tǒng)，與傳統(tǒng)計算機一樣操作，不需要進行操作培訓。IT管理人員基于可視化管理軟件，對效勞器端資源、虛擬機進行統(tǒng)一管理和監(jiān)控，遠程處理終端問題，將硬件事故率直降為零，提高了工作效率，管理統(tǒng)一方便快捷。2)管理運維本錢減少。由于所有的運算處于效勞器中，不依賴本地設備資源。云桌面架構根本不需要終端設備更新硬件資源，極大延遲設備的更換時間，并且實現統(tǒng)一管理，簡化運維和技術支持，從而降低整體管理費用和采購本錢、電力費用和空調冷卻費用。通過計算發(fā)現首次安裝終端設備本錢節(jié)省到達22%，運維方面節(jié)省了60%，隨著時間增加，管理維護本錢可以節(jié)省80%。3)低碳節(jié)能，實現“綠色IT〞。在測試中，采用低功耗、低輻射、低噪音的終端代替原有的個人電腦機，有效降低了機房密集環(huán)境下的溫度和噪聲問題，減少用電量。以采用Dell效勞器〔DellR720，配置2顆10核CPU和128G內存〕為例，其功率為750w，而每個云終端功耗不到10瓦，相對于原來150瓦左右的PC主機，在原60臺PC機的機房使用云桌面一年〔34個教學周〕可以省電11424度，可減排二氧化碳超過11噸[4]；并延遲終端設備的更換時間，減少IT垃圾的產生，真正做到“綠色IT〞。4)平安性加強。虛擬桌面的操作系統(tǒng)是置于數據中心，相對于傳統(tǒng)的PC，不易遭受惡意攻擊，信息保存在數據中心保證了數據的平安性；并且平安補丁可以在數據中心僅需對標準Windows映像進行安裝，當桌面硬件被其他“瘦設備〞代替時，它可以通過禁止使用如USB等可移動存儲設備，降低使用者偷取信息和導入計算機病毒的可能。從而讓高校計算機教室到達更高的平安性、可管理性。總結和展望通過測試發(fā)現，云桌面解決方案需將傳統(tǒng)的桌面計算轉換到效勞器計算，就必須投入一定數量的效勞器與桌面虛擬化軟件，并且云桌面的使用效果依賴于效勞器的性能；而已投入的桌面計算機由于計算壓力的調整，可能無法充分發(fā)揮其計算能力，云桌面運行也必須連接到網絡才可以，故改造或新建機房比擬適用。但總體來看，隨著虛擬化技術的不斷開展完善，硬件本錢不斷降低，云桌面比照于傳統(tǒng)本地桌面，從本錢，管理，平安和環(huán)保層面，都有很大優(yōu)勢，而且已經成為了未來趨勢，云桌面技術將會有