基于云桌面深度融合的开放型实验室建设与管理研究

成晋军 张晓娟

（山西大学商务学院 山西省太原市 030031）

随着国家对职业教育的重视，高校人才培养向应用型转变，计算机实验室建设也成为重中之重。高校的计算机实验实训室作为学生开展实验实训、实践学习等专业课程的主要场地，通过最新的基于虚拟技术的云桌面形式与新的教学方式相结合，打破传统意义上计算机实验室的建设与运维方式，将能够更加高效率的为教育教学、为学生服务。

1 基于云桌面的实验室管理

早期的计算机实验实训室采用的云桌面管理方式是以VDI 技术为主流来构建的虚拟桌面化技术。VDI 云桌面技术就是把所有的运算、存储资源交由后台服务器来完成，管理员在服务器生成若干虚拟桌面，用户使用时可以通过客户端的浏览器来实现根据个人需求进行办公、学习，最重要的是，这种方式不再受到时间、地点的限制，只要网络可以到达的地方就能使用。

VOI 管理方式的应运而生在技术上填补了VDI 管理方式的不足之处。VOI 的所有计算、存储则是在本地，服务器用于操作系统镜像的存储，并对本地计算机进行策略控制。

2 云桌面设计与实施

2.1 架构设计

云桌面实验室总架构主要包括4 个模块：服务器虚拟化层、接入层、用户应用层、核心应用层。

服务器虚拟化层：该层经由使用服务器虚拟化软件来对服务器的基本功能展开虚拟化处理，进而可以实现服务器中的核心资源、存储、网络等等具体内容的虚拟化。它将以一个服务器矩阵的方式整合多台独立运转的服务器，与此同时，根据用户的不同需求来对服务器中的资源提供一个统一的管理网络平台，且为一些基础的管理服务提供基本服务。

接入层：用户通过组件或浏览器登录云桌面。通过加密方式与中心服务器进行数据通话，根据需求及对应帐号获取相应的虚拟桌面、个人数据及相关配置文件。这样就可以适应依据不同的用户策略以及不同权限的用户将可以拥有个人定制桌面的个性化需求。

用户应用层：根据实验教学或用户需求在服务器生成虚拟桌面池，用户通过帐号获取桌面。该层包括桌面管理，远程控制、用户个性化需求。

核心应用层：除了提供正常实验所需的教学环境外，该层还可以做为各类管理系统、教学系统的平台。譬如个人云盘存储、各类考试如NCRE 的服务器等等。

2.2 系统部署

2.2.1 服务器硬件部署

表1：服务器配置

表2：云桌面工作模式对比

表3：云桌面效果分析

该类平台的部署应用使用到3 台DELL 系列的服务器，其中云桌面管理平台应该使用2 台服务器，云盘服务器使用另外1 台服务器。服务器的具体配置如表1所示。

基于实际教学、实验、办公等需求及VDI 和VOI 云桌面的技术特点，最终以VDI+VOI+网络云盘模式实施，如表2所示。该方案根据不同的场景要求实现实时在线桌面，离线桌面相融合，两种云桌面可以共同使用一个数据云盘，实现数据相通，数据共享，节约资源。

2.2.2 桌面部署分析

对于购置年限较早，配置较低的传统PC 实验室采用VOI+VDI的部署方式，做到机器利旧，减少投资。VOI 主要用于部署PC 机的操作系统及对计算机配置要求相对较低的软件，操作系统有漏洞更新、杀毒软件更新时可以在不影响正常上课的情况下，通过后台服务器更新VOI 系统模板，并同时更新所在实验室操作系统及软件。VDI 桌面用于实验室课程所需软件的运行，所运行的软件一般对计算机的配置要求较高，或临时调课时所需要的软件，做到及时、快速部署，学生、教师无感知更新软件。

对于计算机购置年限较近，配置较高的计算机实验室，则主要采用VOI 的部署方式。后台服务器进行镜像管理，实验室运维等操作。实验室的计算机则使用网络启动与服务器连接，在网络通畅的情况下，计算机启动时，后台服务器以数据流的形式将终端计算机所需操作系统和软件传导给客户端，在实验室断网的情况下，则使用本地缓存进行运行。

对于教师办公、移动应用等非固定终端的需求时则采用VDI为主，VDI+VOI+云盘+数据漫游的形式部署。在教师办公、教学、科研的工作中，教师在家或办公室备课只需要把所需材料上传到网络云盘，则不需要使用优盘存储数据，避免优盘损坏，数据丢失。教师在家，在办公室，在实验室只需要帐号、密码访问专属云桌面即可，融合方案如图 1所示。

图1：VDI+VOI 协同工作方案

图2：管理端界面

2.3 云桌面实现

作为前期的实验，学校主要采用云桌面+云盘+传统电脑的模式试运行。规划使用VDI 和VOI 各100 个点的并发量进行。传统计算机实验室部署Windows7 及常用软件做为网络或服务器不稳定时的应急使用。为每位老师分配一个VDI 和VOI 通用的帐号，使用漫游桌面的形式，在网络和服务器正常的情况下进行备课，科研、办公使用。VDI+VOI 部署完成后的管理端界面如图2所示，客户端界面如图3所示。

2.3.1 VDI 桌面

首先在服务器上安装云桌面操作系统并进行配置，根据需求创建模板的硬件配置，在此模板机上根据实验室教学创建一个教学模板或个人模板。操作系统可以是Windows7 或Windows10，也可以是Linux 系统，进行应用软件的安装。采用该种该模板可以创建用于教师教学的教学桌面池或者用于个人办公使用的个人桌面池，另外，桌面池的容量大小也可以依据实验室最终使用到的终端数量或者需要使用到的个人帐户的使用数量来确定，最后教师或学生可以通过终端与服务器虚拟机相关联，教师使用个人帐号和密码来访问自己的个性桌面。

2.3.2 VOI 桌面

VOI 桌面与VOI 使用同一个云桌面操作平台。首先选用一台机器做为模板机，在此计算机上安装操作系统及实验室所需教学软件，安装VOI 客户端后通过网络上传镜像到服务器。在服务器端通过上传的VOI 镜像生成相对应实验室的桌面池虚机，实验室终端通过网卡启动与服务器连接，下载对应的操作系统。

3 效果分析

通过对上述云桌面项目的实施，针对实验室日常教学，教师办公、科研、教学进行全面研究，两种云桌面的融合使用无论是在办公、教学还是在后台管理人员运维管理等方面都达到了并超过了预期效果。现在越来越多的高校都在运用云桌面来改变传统实验室建设，提高办公效率，该项目的实施可以让教师、学生随时随地进行学习、备课、办公，抛弃传统优盘，实现两种云桌面的数据互通，进一步提升整体教学水平。三种云桌面效果分析如表3所示。

4 结语

开放型实验室建设与管理中选用本文给出的VDI+VOI+云盘的云桌面深度融合方式，能够充分地发挥出来两种云桌面管理方式的优势，促成两者的优势互补。实践证明，该平台的深入运行，使得高校实验室管理、教师教学、个人办公均采用了云方式管理，实现了集中管控、集中运维、分布式计算模式，打破了传统实验教学方式与建设模式，为今后的实验室建设提供参考。