云融合虚拟桌面系统在高校中的应用研究

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　　摘要：文章介绍了桌面虚拟化的技术特点，进一步分析了虚拟云桌面的两种技术思路VDI和VOI，探讨了两种建设模式的优缺点及适用场景。在高校信息化建设中立足自身依据实际需求和现实条件，选择云融合虚拟桌面系统的优势及解决方案。实践证明其良好的使用效果，较好地满足各种用户和场景的需求。
　　关键词：云桌面;云融合;高校信息化建设
　　中图分类号：TP391 文献标识码：A
　　文章编号：1009-3044（2020）20-0209-02
　　伴随信息技术的进步，高校智慧校园建设的深入，无论在高校行政办公环节、教学实践环节、考试培训环节，总务后勤环节都向信息化、数字化方向前进中。高校的计算机实验室、多媒体教室、图书馆电子阅览室作为高校的信息化建设基地，是学生消化吸收教学成果，自我提升的最重要的场所。同时，高校师生对移动办公，移动学习的需求也日益迫切。但是，传统的管理模式和管理技术手段，有着诸多的劣势和缺憾，造成管理人员维护不易，耗时耗力，使用者体验较差，安全管控缺失等实际问题。桌面虚拟化技术的出现为高校信息化建设提供一种的新思路和模式，是高校信息化建設新的机遇。本文对虚拟云桌面在高校信息化建设中进行研究和探索。
　　1两种不同技术虚拟云桌面解决方案
　　虚拟云桌面系统是基于虚拟化技术，将桌面虚拟化，在anywhere、anytime、anydevice利用网络使用桌面，具备极大的灵活性和安全性[1-2]。在具体实现上，也存在一些不同的技术架构，其各自具有优缺点和适用场景，经过实践应用后，目前市场主要存在两种方向分别为VDI和VOI。
　　1.1VDI（虚拟操作系统基础架构解决方案）
　　VDI（Virtual Desktop Infrastructure）技术出现较早，发展较成熟，目前在云桌面市场大多采用基于VDl的桌面产品，国外的思杰（Citrix）、微软（MiCrosoft）、威睿（VMware），国内的华为、锐捷、深信服等一流大厂均有优秀的产品。基于VDI技术的云桌面系统，基于KVM虚拟化技术，其会根据需求在云端（服务器端）上开设相应数量的虚拟机形成桌面资源池，然后通过网络（最好是低延迟、高带宽的网络环境）将“桌面”（运算的结果）以图片流的形式交付到用户端（终端），用户端（终端）将其解码还原成操作桌面显示出来，所以用户端（终端）作为一个输入输出设备，一般使用瘦客机即可，也可以使用PC、笔记本、手机登设备。VDI的架构如图1所示。多台服务器组成服务器集群按需生成虚拟桌面资源池，池中包含多种类型数量不一的虚拟机;用户端（终端）启动后从池中的虚拟机随机建立通讯关系，需要注意的是，一般虚拟机数量需要有一定冗余即虚拟机数量要大于终端数，以保证所有终端都可对应到虚拟机。
　　基于VDI的云桌面系统可以实现桌面、终端、用户、场景镜像模板等的统一管理，其灵活性、安全性也有极大的提高，大幅度提升管理运维效率，但其技术特性决定其系统极度依赖网络和服务器，当网络环境不稳定或者复杂应用诸如高清影音传输，设计类软件应用等，就会出现卡顿，响应不及时的现象，用户体验就会变糟。甚至于当网络设备故障发生断网或者服务器宕机的情况时，整个系统会完全无法使用。因此，基于VDI技术的产品比较适合应用单一的常规办公场景。
　　1.2VOI（虚拟操作系统基础架构解决方案）
　　VOI（Virtual OS Infrastructure）技术可以看成是VDI技术的一种扩展形式，VOI技术克服了VDI模式下出现的各种问题。基于VOI技术的云桌面系统将运行环境集中存储在云端（服务器端），由云端（服务器端）来管理场景镜像模板并下发给终端，桌面系统、应用及用户文件是下发存储在终端本地，计算压力完全由终端承担，云端（服务器端）只承担场景镜像模板的管理，上传和下发以及终端管控工作[3]。因而即可以支持复杂的应用环境诸如音视频、大型设计及工业软件等，又无须高配置的服务器支撑且支持离线可用，完美保障了网络考试的可靠性要求，避免教学事故的发生。VOI架构如图2所示。服务器仅需要低配的部门级服务器即可支撑几百个终端的使用。
　　基于VOI的云桌面系统可使应用场景从应用单一的公共机房延伸至经管类机房、3D机房、多媒体教室以及教师办公，针对利旧、轻3D应用、特殊软件等场景，考虑成本同时也确保了效果。同时VOI的技术特性，支持终端系统离线可用，可应用到对可靠性要求很高的网络考试中，例如全国计算机等级考试、会计资格证考试等。
　　2适合高校的虚拟云桌面系统选择
　　桌面云应用到教育行业，特别是在高校存在诸多特殊性。高校中，用计算机承载实验教学的终端数量众多，实验室场景多，从应用相对单一使用场景例如高校公共课机房、图书馆查询终端、普通员工办公终端等，到应用复杂的专业课教学需求，诸如3D设计、高清影音传输、图像处理等;网络考试或培训时，又要求服务器宕机或网络故障的情况下，终端离线可用，业务正常运行。同时，高校的建设资金有限，不可能投入大量资金打造性能非常卓越的服务器集群、重新铺设新的高速网络环境，或者同时部署两套VOI系统平台和VDI系统平台，这不仅资金投入成本高而且也加大运维人员的管理工作量和复杂度，与初衷相悖。
　　武汉噢易云融合虚拟桌面可以在同一个管理平台下同时部署VOI和VDI的两种模式的终端，不仅能实现资源的统一管理集中控制，而且其产品是量身为国内教育行业打造，针对国内的各类计算机网络考试进行优化设计，例如自动获取IP，按规则自动设置用户名等，极其有效地降低运维人员的工作量，提高工作的效率，同时，该系统带来云资源管理的新模式，帮助学校节约建设成本，提高资源使用率。
　　3云融合虚拟桌面系统的分析
　　云融合虚拟桌面系统是一套融合VDI和VOI两种桌面技术架构的新型桌面云系统，其专为教育场景定制开发进行优化，面向多种多样的使用场景需求，交付不同桌面架构的桌面环境，适用于公共机房、实训室、3D机房、语音教室、多媒体教室、图书馆、教师办公、各类考试等大规模、复杂、混合场景。打破了VDI与VOI的技术界限，同时具备VDI桌面的移动特性、VOI桌面的高性能，以及桌面的漂移;并通过一致的Web管理界面、一致的交互体验实现机房、设备、桌面统一管理和集中运维，让教学更顺畅，学习更高效，管理更便捷。 　　3.1云融合虚拟桌面方案总体架构
　　云融合虚拟桌面系统总体架构如下图所示，整个系统使用1个统一融合管理平台实现1种视图、1个入口、1套桌面部署交付流程，可交付5种类型类型桌面，满足N个场景多元化、个性化的“教、学、训、研”的桌面需求，从而真正打造“1+5+N”教育桌面云服务高标准。
　　3.2云融合虚拟桌面系统实施部署
　　3.2.1云融合虚拟桌面系统硬件
　　（1）云硬件服务器：用于安装融合版平台软件程序，需选用大容量内存和高速缓存SSD固态硬盘，依据终端数量和类型，选择具体配置。
　　（2）云终端：可采用VDI瘦云终端和VOI胖终端均可。
　　（3）其他配件：网络千兆交换机、显示器等。
　　3.2.2云融合虚拟桌面系统软件
　　（1）融合版平台软件：B/S架构，统一的平台对VDI和VOI机房、终端设备、两种架构的桌面的统一部署、管理和运维，性能优越，灵活环保，极具性价比。
　　（2）多媒体教学组件：针对云环境的教学辅助软件，满足教师个性化授课需求。
　　（3）桌面云运维管理组件：针对针对云环境的运维管理软件，支持程序使用控制、网络访问控制、设备访问控制等，并记录相关桌面操作等。
　　（4）云盘组件：实现云桌面数据漫游，应用与移动办公和备课，可实现云盘文件共享。
　　3.2.3云融合虚拟桌面系统部署架构
　　云融合虚拟桌面系统融合VDI和VOI两种桌面架构，专为教育场景量身定制，针对不用使用场景需求，交付不用桌面架构的教学环境，可应用于公共机房、实训室、3D机房、语音教室、多媒体教室、教师办公、网络考试等大规模、复杂、混合场景下，打破固有技术壁垒，同时具备VDI桌面的移动特性、VOI桌面的高性能以及桌面的漂移，采用统一的WEB视图界面、统一管理集中运维，让教学更顺畅，学习更高效，管理更便捷，整个产品系统部署架构如下图4所示。
　　4云融合桌面系统实施应用效果
　　（1）更快。90秒内可完成100个桌面并发启动;120秒内可闪电部署100个桌面;课件更新1GB，小于120秒;多系统一键切换90秒内可完成。
　　（2）更准。终端对应准：支持终端自动排序桌面IP、计算机名、用户名按序对应;切换场景准：支持一键选择所有学生进入指定桌面，也可按课表计划切换桌面;没备定向准：兼容几乎所有外设，识别准确。
　　（3）更稳。连接稳：支持因人为因素或网络故障时，学生桌面不会退出;计算稳：提供高性能桌面，充分利用终端的高计算性能，提供持续、稳定的高性能桌面服务;集群稳：支持服务器集群和冗余备份，计算节点单点故障不会影响桌面的正常使用，支持多主控模式，实现主控系统的可靠性。
　　（4）更全。教学支撑功能全：支持广播教学、分组教学、课堂测试等教学辅助功能，同时可提供程序使用控制和网络访问限制等管控功能，保障课堂秩序;交付桌面类型全：支持VDI教学和个人桌面、VOI教学和个人桌面、以及漫游桌面，覆盖不同的业务需求;桌面支持系统全：支持WinXP/7/8/10等，Ubuntu/Radhat等Linux系统;终端兼容类型全：兼容多种架构和类型的终端，包括X86/ARM瘦终端，一体机、VOI胖终端、利旧PC等，可根据实际情况灵活选择。
　　（5）更简。操作简单：直观的管理界面简单易懂，无须技术储备和学习，即可快速上手;部署简单：支持B/S架构管理模式，远程网络平台部署云桌面;升级简单：支持桌面资源弹性分配、服务端资源平滑扩展，无须重装系统。
　　5结束语
　　桌面虚拟化技术日趋成熟，基于VDI和VOI技术的产品种类繁多，其中不乏国际大厂的优秀产品和解决方案。但是，国内高校必须立足自身，对国外厂商的宣传推广不迷信、不盲从，依据实际需求和现实条件，选择最合适的产品。云融合虚拟桌面系统兼容并蓄，将VDI和VOI两种模式归于同一平台下集中管理，同时享受两种技术带来便捷，依据实际场景配置部署VDI桌面或者VOI桌面，更好更有效地满足需求提供优质服务，是高校信息化建没的不二选择。
　　参考文献：
　　[1]吴海.集团虚拟化平台建没浅析[J].电子技术与软件工程，2016（24）：166.
　　[2]王振华，刘慧芳，洪泓.现代高校计算机实验室建设的新趋势[J].网络安全技术与应用，2016（9）：96-97.
　　[3]邬晓明.虚拟云桌面在高校计算机实验室的应用研究[J].电脑知识与技术，2019，15（32）：264-266.
　　【通联编辑：唐一东】
　　收稿日期：2020-03-25
　　作者简介：丁怡（1983-），女，江苏苏州人，助理研究员，硕士，主要研究方向為教育技术，教育管理，软件工程。
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