基于云桌面技术的高校计算机教室建设

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1、基于云桌面技术的高校计算机教室建设基于云桌面技术的高校计算机教室建设 郑州大学西亚斯国际学院 孟占永 摘要：摘要：随着计算机软硬件更新换代进程的加速，云计算技术的日益完善，绿色 IT理念的增强，计算机教室较高的管理维护成本给高校的建设带来了极大的挑 战。结合当前高校计算机教室的现状和云桌面技术快速应用的背景，重点对云 桌面技术在高校算机教室的应用进行研究，并通过实际应用对现存问题和未来 发展提出了当前高校算机教室建设的想法和建议。 关键词：关键词：云桌面；虚拟化；节能减排 1 1 引言引言 在信息技术高速发展的今天，高校信息化也在不断完善。高校的许多教学 任务都日益依赖信息化技术，而随着计算机

2、多媒体技术的发展使机房的计算机 配置3-5年已经不能跟上新技术的发展，这给高校计算机教室的建设带来了极大 的挑战。以西亚斯国际学院为例，各类计算机教室有32个，每个教室有50-70台 个人计算机组成，使用的学生超过25000人。故机器数量大，使用频率高，教学 软件安装频繁，学生操作技能高低不一。使管理员很难对其进行统一管理，维 护工作量也大。随着桌面虚拟化技术的发展和应用，不但在业务连续性、安全 性、节能环保等方面得到巨大的价值提升，也能够与现有的管理技术和手段进 行很好的融合，极大提升工作效率。这为高校计算机教室建设和管理提供了新 思路。 2 2 背景背景 2.12.1 高校计算机教室在使用

3、和管理方面存在的主要问题高校计算机教室在使用和管理方面存在的主要问题 1）系统和应用日常维护量大。因学校机房的 PC 数量比较大，当遇到更新 应用程序或教学软件、操作系统升级打补丁等工作和病毒发作时都需要管理员 花费大量的时间和精力重建教学环境，降低了网络管理人员的维护和管理效率， 并时常影响正常教学。 2）教学的连续性和控制性比较差。为减轻一定的维护量而普遍使用“还原 卡”的方式，以防止学生随意安装软件破坏管理员部署的教学环境，就导致了 教师的课件和学生作业不能存盘，上节课未完成的实验也不能留到下节课继续 完成，也会产生广播桌面不能完全控制到位等问题。 3）从教学的先进性角度来看。由于高校专

4、业和教材不同、软件种类多、数 量大、成本高，造成采购周期较长，导致所使用的教学软件，可能比社会、市 场的主流软件至少落后 1-2 年以上。且有些软件的部署复杂程度较高，或对于 硬件和网络环境存在特别要求，使其无法在学校快速部署使用。所以如何加快 新技术、主流软件的上线应用和快速部署也是高校比较关注的问题。 4）IT 资产管理不完善。分布在各教室的 PC 机配置统计和保护好硬件的安 全相对麻烦，较易造成登记不清，或登记和实际配置不相符等情况。 5）资金投入和管理维护成本高。高校因种种原因，对计算机教室的建设资 金投入有限，再加上 IT 技术的快速发展，一般 3-5 年就需要淘汰更新一批性能 落后

5、的机器。而这种反复采购、淘汰、再采购、再淘汰的方式实际上是一种严 重的资源浪费。另外台式计算机在能耗方面比比较高，与低碳环保的理念相违 背。所以如何在保障教学环境的前提下，降低校园计算机的资金投入和管理维 护成本也是高校一直关注的问题。 目前高校普遍面临以上问题，急需一种新的 IT 技术解决以上问题，达到集 中管理、高效运维、安全可靠、节能环保的目的，从而提高效率、节约成本。 2.22.2 云计算和云桌面技术云计算和云桌面技术 云计算是近几年信息技术的热点和发展趋势。对云计算的定义有多种说法。 对于到底什么是云计算，至少可以找到 100 种解释1。现阶段广为接受的是美 国国家标准与技术研究院定

6、义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式 提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源 包括网络，服务器，存储，应用软件，服务） ，这些资源能够被快速提供，只需 投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互2。云计算的应用为降 低成本、提升生产效率和业务系统快速部署带来了不可估量的价值。 云桌面是云计算时代的典型应用，基于分布式云计算存储技术，集成互联 网精华应用，依托高度加密算法，为互联网各个层次用户提供最简便、最丰富、 最安全、最贴心的服务。其核心技术是桌面虚拟化，是一个新的解决方案和基 础架构理念，其原理是在服务器侧为每个用户准备专用的虚拟机并在其中部署

7、 用户所需的操作系统和各种应用，然后通过桌面显示协议将完整的虚拟机桌面 交付给远程的用户使用。这样可以将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统 一管理，同时用户能够获得完整 PC 的使用。其价值体现在信息安全、维护方便、 节能、快速部署、设备更换频率低、在外办公便捷等方面。 3 3 目标和意义目标和意义 高校计算机教室通过桌面虚拟化技术，管理人员可以获得在中心机房集中 管理桌面应用、对桌面应用实现统一配置与管理的能力。同时，因为桌面集中 管理、虚拟化和随需交付，可以说基本解决对传统PC的管理、维护和安全难题， 维护工作大大降低。这样，管理员可以不必花大量的时间从事繁锁的客户端配 置、版本升级、系

8、统修复等操作。同时也为用户提供充分灵活的操作空间，降 低成本。 总体来讲，在高校计算机教室应用云桌面技术，能实现以下目标和意义： 1）提供集中、统一的管理平台。能够对教学课件，教师桌面，教学终端进 行高效的统一管理，同时提供教学终端的资产管理，让管理员足不出户就能解 决所有运维管理问题以及快速交付不同的教学环境。提高软件部署效率，降低 网管人员工作强度，提高工作效率。 2)提高教学连续性，提高学习效率。通过服务器发布的用户桌面具备超过 “还原卡”功能的“还原”能力，同时能够使学生和教师保留自己的学习和教 学环境，以备以后的课程使用和学习、教学回顾。 3)丰富、完整的用户体验。不但提供普通的教学

9、环境、办公环境，还可提 供高端的设计类教学环境、多媒体教学环境等，不同的用户都能享受到完美的 用户体验。 4)灵活性。不受空间位置的限制，可以让学生和老师在校园内任何有网络 连接地方都可以使用自己的桌面系统，构建灵活的学习、教学环境，真正实现 可移动工作。 5)降低学校总体拥有成本。用户端使用的云终端设备桌面云一体机具有体 积小，低功耗，长达 5-8 年使用寿命的特性，节能环保。可以减少高校对计算 机教室建设的投资及最大限度的保护原有资产和利用，更要降低高校管理维护 成本。 6)高安全性。数据集中存储在后台服务器上，终端无数据，外设使用受控， 加强工作桌面的安全性。 4 4 云桌面技术在计算机

10、教室的具体应用云桌面技术在计算机教室的具体应用 虚拟化技术正在成为被广泛使用的技术，其主要包含：服务器虚拟化，应 用虚拟化和桌面虚拟化技术。以桌面虚拟化技术为核心的云桌面技术在国内外 知名 IT 企业如 CitrixCitrix、 VMwareVMware、华为、中兴等的研究和推广下，许多国内外 大型企业特别是电信、银行业、大学等，已经开始用云桌面来代替原有的计算 机办公和教学模式。 早在2011年10月，上海中学华为桌面云项目正式通过验收，表明桌面云技 术在教育行业结合的可行性3。但是，高校计算机教室主要为全校学生提供计 算机基础课的上机实验和部分专业课实验，学生人数庞大，每台机器的使用人

11、员不固定，上机内容与上机环境要求不太统一等，与公司和中小学的情况有较 大差异。所以针对高校实验机房的应用特点，结合云桌面技术，提出以下基于 云桌面的云教室建设方案。 4.14.1 技术架构技术架构 桌面虚拟化方案提供一种端到端的桌面管理解决方案。可动态按需产生虚 拟桌面，该桌面所有的运行都发生在远程数据中心的机房里,不用再担心数据驻 留在客户端导致的安全漏洞。用户每次登录时都能获得一个干净的、个性化的 全新桌面从而确保性能不会下降。桌面虚拟化完整的解决方案整体架构如 图所示。 由TC终端和VDI+IDV桌面系统组成：VDI桌面主要用来承载用于教师课件、 Offices 办公软件、网页浏览等桌面

12、系统的运行，终端采用嵌入式系统的安全 云终端，通过FreeVDI协议连接数据中心的虚拟桌面，集中管理高效运维的要求； IDV桌面主要承载用于3D MAX、Photoshop、Autocad、Pro/E等三维设计软件的 桌面系统的运行。 4.24.2 云教室安装配置需求云教室安装配置需求 1）保证教学应用软件的业务连续性，提高应用上线的速度，进行集中管理， 降低管理中心的工作量，充分的整合计算资源，节能降耗，延缓服务器等硬件 采购的周期，从而降低IT成本。 2）标准、灵活、快速的部署教学环境给学生和老师使用，管理人员可以根 据授课内容提前创建不同的虚拟模板，每种虚机模板只创建1个，然后根据排课

13、安排手动、自动或者半自动的部署教学环境。管理员可以将一些通用的软件应 用，集中部署在一个应用服务器上，节省存储空间；为方便学生文件的拷入拷 出，需要灵活控制前端PC或者瘦前端的USB、光驱、打印及端口、网络等外设端 口，防止病毒侵入。为流动授课老师分配自己的虚拟机，处理日常工作。而且 老师可以不受地理位置限制，即使在家也可以远程登录自己的办公环境。 4.34.3 云桌面技术在计算机教室应用效果主要体现在以下几点云桌面技术在计算机教室应用效果主要体现在以下几点 1)操作简单，管理统一、简化。云桌面技术带来的便捷是师生只需通过瘦 客端登录在数据中心的桌面系统，与传统计算机一样操作，不需要进行操作培

14、 训。IT管理人员基于可视化管理软件，对服务器端资源、虚拟机进行统一管理 和监控，远程处理终端问题，将硬件事故率直降为零，提高了工作效率，管理 统一方便快捷。 2)管理运维成本减少。由于所有的运算处于服务器中，不依赖本地设备资 源。云桌面架构基本不需要终端设备更新硬件资源，极大延迟设备的更换时间， 并且实现统一管理，简化运维和技术支持，从而降低整体管理费用和采购成本、 电力费用和空调冷却费用。通过计算发现首次安装终端设备成本节省达到22%， 运维方面节省了60%，随着时间增加，管理维护成本可以节省80%。 3)低碳节能，实现“绿色IT”。在测试中，采用低功耗、低辐射、低噪音 的终端代替原有的个

15、人电脑机，有效降低了机房密集环境下的温度和噪声问题， 减少用电量。以采用Dell服务器（DellR720，配置2颗10核CPU和128G内存）为 例，其功率为750w，而每个云终端功耗不到10瓦，相对于原来150瓦左右的PC主 机，在原60台PC机的机房使用云桌面一年（34个教学周）可以省电11424度，可 减排二氧化碳超过11吨4；并延迟终端设备的更换时间，减少IT垃圾的产生， 真正做到 “绿色IT” 。 4)安全性加强。虚拟桌面的操作系统是置于数据中心，相对于传统的 PC， 不易遭受恶意攻击，信息保存在数据中心保证了数据的安全性；并且安全补丁 可以在数据中心仅需对标准 Windows 映像

16、进行安装，当桌面硬件被其他“瘦设 备”代替时，它可以通过禁止使用如 USB 等可移动存储设备，降低使用者偷取 信息和导入计算机病毒的可能。从而让高校计算机教室达到更高的安全性、可 管理性。 5 5总结和展望总结和展望 通过测试发现，云桌面解决方案需将传统的桌面计算转换到服务器计算， 就必须投入一定数量的服务器与桌面虚拟化软件，并且云桌面的使用效果依赖 于服务器的性能；而已投入的桌面计算机由于计算压力的调整，可能无法充分 发挥其计算能力，云桌面运行也必须连接到网络才可以，故改造或新建机房比 较适用。但总体来看，随着虚拟化技术的不断发展完善，硬件成本不断降低， 云桌面对比于传统本地桌面，从成本，管理，安全和环保层面，都有很大优势， 而且已经成为了未来趋势，云桌面技术将会有更广阔的前景。 参考文献：参考文献： 1 2014 年云计算大会云计算标准化体系草案形成中国云计算2014-03-05 2 十种方法保持云中数据安全TechTarget 云计算2013-08-23 3蒋均牧上海中学华为桌面云项目正式通过验收EB0L飞象网， http：