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基于VDI桌面云的高校计算机实验室建设研究

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杨浩志辛艳青

摘要：云计算技术不断发展，其中，云桌面技术的发展为高校计算机机房建设和改造提供了全新的方案。文章提出一套基于VDI桌面云代替传统PC主机的高校计算机机房建设方案，并从能耗、管理方式、安全性等角度分析基于VDI的桌面云架构及其相对传统PC主机的优势。

关键词：云桌面;计算机实验室;VDI

0?引言

随着高校课程改革的不断推进，越来越多高校开始注重培养学生实践能力，对于计算机及相关专业的学生，计算机实验室是培养其动手能力的主要场所。目前，许多高校由于资金和管理人员不足等原因，导致部分计算机实验室存在硬件设备老旧、管理混乱等问题。如何利用有限的资金和人员来提高这些计算机实验室的使用体验，成了摆在高校实验室管理者面前的一道难题。

计算机实验室是理工科学生进行上机操作的重要场所，对培养学生的上机操作能力起着至关重要的作用。目前，云桌面技术能在满足学生及老师教学和上机实验需求的基础上，大大降低计算机实验室的建设和使用成本，并有效降低实验室的管理难度，为高校计算机实验室建設提供了高效且完善的解决方案。

1?云桌面技术介绍

随着社会的发展，人们生产和生活中越来越离不开计算资源，硬件的更新频率越来越快。然而，计算机等计算设备频繁更新会造成资源浪费和利用率较低等问题，如果能利用公共资源来满足人们对计算资源的需求，将极大地降低资源浪费并节约成本，云计算正是在这样一种需求下被业界提出。

云计算是继互联网、计算机后在信息时代又一种革新。云计算是按使用量付费的模式，这种模式提供可用、便捷、按需、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），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，这些资源能够被快速提供。云计算核心是可以将很多的计算机资源协调在一起，用户通过网络就可以获取到无限的资源，同时获取的资源不受时间和空间的限制。云计算按照层级分可以分为3类：基础设施即服务（InfrastructureasaServic，Iaas）;平台即服务（Platform-as-a-Service，Paas）;软件即服务（Software-as-a-Service，Saas）。

云桌面属于云计算中Saas的一种应用形式，是基于虚拟化技术的终端操作系统交付与管理方案，可以根据业务场景的不同，定制标准化的系统模板。终端客户端可以通过远程桌面传输协议、虚拟磁盘读写指令、虚拟地址映射等多种技术实现模板的本地化呈现。云桌面可以有效提高终端的操作系统部署与运维效率。

目前，云桌面有3种主流技术架构：虚拟桌面基础架构（VirtualDesktopInfrastructure，VDI），虚拟操作系统基础架构（VirtualOSInfrastructure，VOI），智能桌面虚拟化（IntelligentDesktopVirtualization，IDV）。根据学校计算机机房的使用场景和建设成本，选择基于VDI技术的云桌面架构比较合适。VDI云桌面架构基于KVM虚拟化技术，根据不同的用户需求对桌面进行虚拟化配置，安装操作系统和软件后，将虚拟机发布给终端用户使用[1]。用户可通过终端设备连接云桌面服务器，该终端不进行任何的存储和计算，只负责连接安装在服务器端的系统，因此配置要求不高。为节约建设成本，目前一般专用终端为ARM架构。VDI架构具有高可用、热迁移、批量部署等特点，用户可通过平板手机随时随地登录智能设备使用，比较适合于有专业运维技术人员的使用场景，如高（职）校、大中型企业、医院等[2]。

2?高校计算机实验室存在的主要问题

2.1?计算机硬件设备陈旧

高校计算机实验室内计算机普遍购置时间较长，随着实验教学软件版本的更新，计算机硬件配置已无法满足软件的配置要求。尤其是计算机专业的虚拟仿真等软件对显卡和内存的要求较高，现有计算机设备的配置基本无法满足，影响实验课学生的上机学习质量。很多计算机已经处于超寿命运行状态，大大增加了出现硬件故障的概率。发生故障后，如不能及时进行维修，将影响正常的授课安排[3]。

2.2?缺乏专业机房运维人员

目前，高校计算机机房维护由实验课授课老师和计算机专业学生负责，大都缺乏专业的机房运维知识，对于一些简单的软硬件故障尚可以处理，但对于重大软硬件故障，往往无法及时处理，需要联系专业维修人员，维修周期较长。

3?云桌面架构机房的优势

3.1?系统可靠性高

传统PC机硬件和软件故障较多，且不易排查问题原因，一旦出现问题需要由厂家专业人员进行维护，耗时较长，影响正常授课。云桌面管理平台支持快速迁移技术，在出现设备宕机等故障时，可由管理员使用迁移技术实现云桌面快速切换，有效保障了实验课实验环境的可靠性。同时，实验室教师授课终端