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云桌面技术在高校计算机实验教学中的应用探究

摘要：为了加快高校信息化建设，加大医工复合型人才培养力度，本文针对计算机实验室在传统单机管理模式下出现的问题，提出了云桌面技术解决方案，搭建了一套用于生物医学工程专业的实验教学和个性化学习的云桌面系统。该系统提升了实验室的管理效率和服务力度，改进了生物医学工程专业的计算机实验教学模式，提高了学生的信息化素养。

中图分类号：G434文献标识码：A论文编号：1674-2117（2025）02-0098-06

随着高校信息化建设的不断推进，高校对计算机实验室设备性能以及实验室管理水平的要求也越来越高。笔者所在学校生物医学工程学院计算机实验室（以下简称“实验室”）是学校信息化类课程的实验教学基地，由于实验室多元化需求增多、实验教学环境复杂、实验教学任务重，实验室出现了单机负载重、管理烦琐、维护效率低下等问题。[1]同时，在“新工科”[2]背景下，生物医学工程专业（以下简称“生工专业”）作为笔者所在学校具有代表性的交叉性学科[3]，对学生信息化素养的培养更是加大力度，但由于受到有限的实验教学时间和单机固定的实验教学环境限制，传统的单机管理模式已经不能更好地满足生工专业的实验教学和个性化学习需求。

结合云桌面技术特点，针对当前传统的单机管理模式在高校实验教学中出现的问题，笔者所在学校的实验室设计了一套基于云桌面技术的实验教学平台，既满足了生工专业的医工复合型人才的培养需求，又为计算机实验室信息化建设开辟了有效途径。

云桌面虚拟化架构

目前，云桌面系统中常见的桌面虚拟化架构有虚拟桌面基础架构（VirtualDesktopinfrastructure，VDI）、虚拟操作系统基础架构（VirtualOperatingsysteminfrastructure，VOI）、智能桌面虚拟化（IntelligentDesktopVirtualization，IDV）等。[10]VDI采用了集中存储和集中计算的架构，可实现硬件资源的统一管理和弹性分配，且能够高效利用硬件资源。[11]因为计算和管理都集中在服务器端，VDI的终端不运行计算软件也不存储数据，所以VDI对服务器端配置要求较高，但对终端配置要求低，同时，VDI可支持多终端硬件设备访问云桌面。VOI采用服务器端集中存储、终端分布式计算的架构。[12]VOI将计算功能迁移到终端，因此对客户端的硬件配置要求较高，同时在使用云桌面系统时，需将镜像下载到终端才可使用，所以虚拟桌面部署速度慢于VDI。IDV也是采用服务器端集中存储、终端计算的架构[13-14]，但是相比于VOI架构，IDV需要在终端运行硬件虚拟化层和镜像，对终端硬件性能要求更高。

基于以上三种云桌面架构的特性，首先，结合目前生工专业实验教学的使用规模和计算量，考虑采用VDI，原因是不会造成服务器过载和网络带宽问题。其次，VDI云桌面系统可统一管理资源，快速部署云桌面，方便实验室统一管理调配资源和云桌面的维护。最后，相比于VOI和IDV，VDI对终端资源占用少，终端配置要求低，可解决目前实验室单机模式管理面临的问题。因此，学校实验室选择采用基于VDI架构的云桌面系统。

云桌面系统设计

1.云桌面系统模型

云桌面系统采用VMware公司的VMwarevSphere和VMwareHorizon进行搭建。VMwarevSphere是虚拟化基础架构[15]，VMwareHorizon是基于VDI的云桌面基础架构，可实现在vSphere环境中，按需快速创建云桌面，并将云桌面安全交付给终端。[16]

云桌面系统模型分为四层（如图1）。底层硬件资源将现有的硬件设备组成一个小型集群。在此基础上搭建VMwarevSphere虚拟化基础架构，在vSphere环境中部署VMwareHorizon云桌面。终端访问平台借助Horizon提供的客户端轻量级软件或支持HTML5的浏览器，将PC机、笔记本电脑、平板电脑等作为瘦客户端远程访问云桌面。

2.云桌面系统构成

云桌面系统主要由ESXi系统、vCenterServer（中心服务器）、ConnectionServer（连接服务器）、ActiveDirectory域服务器（活动目录域服务器）和若干云桌面构成。

ESXi系统和vCenterServer是VMwarevSphere虚拟化架构的两个核心组件。ESXi系统虚拟化整个硬件系统，并在物理服务器上创建和管理虚拟机。ESXi系统可直接在裸机上安装，生成ESXi主机。vCenterServer通过建立数据中心，统一管理资源池，将现有CPU、存储、网络，包括ESXi主机、虚拟机和所有虚拟化的资源等都迁移至数据中心，并通过vSphere管理端软件vSphereclient监控整个vSphere的虚拟化环境。ConnectionServ