基于VDI桌面云的中职学校计算机实验室建设研究
来源:用户上传
作者:祝长林
摘要：在信息化时代发展下，中职学校计算机实验室建设应结合现代化技术、大数据思维、云计算平台等优化实验室。将VDI桌面云应用在计算机实验室建设中，有利于集中管理及维护，充分发挥其应用价值。该文将围绕着VDI桌面云深入探究如何构建中职学校计算机实验室，旨在优化实验室管理，创造良好教学环境。
关键词：VDI；云桌面；计算机实验室
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2022）28-0096-03
1 引言
随着信息技术的发展，教育应进入新的阶段，融合信息技术提升教学水平，为教育教学提供良好的技术基础。在计算机实验室建设中采用VDI云桌面，重新构架实验室结构，提升计算机实验室的应用效率，助力现代化教育的可持续发展。
2 VDI与桌面云
基于现代化教育发展及企业人才需求，中职应培养创新型、实用型人才，不断优化人才培养方案，构建良好教育空间，依托现代化技术及现代社会需求优化计算机实验室。
2.1 内涵
桌面云是访问跨平台的一类应用程序，创新了资源利用的方式，具有较为深厚的应用价值。VDI（Virtual Desktop Infrastructure） ，即为虚拟桌面基础架构，是桌面云技术的一种，主要是通过桌面虚拟化完成桌面连接，VDI作为新兴技术，在近几年的发展中被广泛应用于信息技术领域，VDI 基础架构，具有轻前端重后端的特点，通过在数据中心的服务器运行Windows系统，完成桌面虚拟化。在当前社会的发展中具有前沿的技术就等同于提升了竞争力，基于重视学生角度分析，应用VDI桌面云有利于提升人才能力，应依托前沿技术构建计算机实验室，使其感受到科技革新环境下应不断提升自身专业能力。基于学校角度分析，VDI桌面云的应用既可以提高管理，又能够有效控制成本，桌面云相较于传统模式而言，性能强、成本低、能耗低，运维效率较高，有着明显的应用优势，同时VDI桌面云的应用有效解决了原有计算机实验室存在的问题。将VDI技术应用于桌面云的框架中充分发挥了二者的技术价值，能够按照需求优化虚拟配置，当完成系统操作后，可将虚拟机发布给终端的使用者，使用者也可以在终端服务器中完成桌面云的连接，结合上述分析VDI桌面云非常适合应用于学校计算机实验室的建设[1]。
2.2 优势
将VDI架构应用在中职计算机实验室中的优势可从三个角度进行分析，满足中职院校的多样化教学需求，以及提供不同考试环境的需求。一是基于安全角度，VDI是基于服务器的一种计算机应用技术，在服务器运行中VDI桌面是完全独立的，相较于其他应用程序共享技术而言，其具有较强的可靠性和安全性，能够有效阻止未经授权的访问，在集中管理中体现了VDI易于维护的特性，方便相关管理人员集中维护管理，修复漏洞以及完成软件升级工作，提升客户端的安全性和管理便利性；二是易于扩展，在中职教学中，计算机实验室需要长期投入使用，采用Scale―Out方式的VDI框架有效整合了资源，扩展了存储资源，能够满足当前的使用需求，如果在未来的使用中出现容量不足的问题，也可以通过横向添置虚拟桌面云服务器的k法完成扩展，提升硬件设备和软件的使用周期，有效控制计算机实验室的投入资本；三是具有灵活性，VDI框架下桌面云可以灵活部署、集中部署，有效提升计算机实验室资源的利用率，其中包括计算资源和空间资源。另外，桌面云的应用还具有附加价值，譬如能够集中化管理，降低管理成本，虽然初期的成本较高，但在整个生命周期的管理与维护中能够减少耗能，有效控制成本，且其安全性能够保护中职学校计算机实验室的信息网络安全，提升应用价值[2]。
3 基于VDI桌面云的中职学校计算机实验室建设要点
VDI融合了管理、云技术、云存储等特点，是新兴的技术架构之一，在采用该项技术时要明确其“集中计算”“分布显示”的相关原则，在后台终端服务器中运行客户端桌面，基于VDI桌面云建设计算机实验室要点应从以下角度进行分析。
3.1 资源虚拟化
VDI的工作原理是在ESX服务器建立虚拟机，并安装VDI代理连接，而后在虚拟机上安装桌面操作系统，例如Windows系统，安装完成后在虚拟机上连接桌面应用系统，最后通过网络使用远程控制选项访问虚拟桌面。因此，在应用VDI桌面云中应体现资源虚拟化，以虚拟化资源提供虚拟直面系统，最终实现资源的合理分配，充分实现资源共享，有效避免了因设备性能较差而产生的相关问题[3]。
3.2 控制成本
随着时代的发展科技的进步，计算机产品更新迭代的速度非常快，为了确保教学水平和教学质量，中职院校必须要及时升级或更新计算机的硬件和软件，其投入成本较多，但基于VDI桌面云，计算机实验室中学生应用的终端设备可以根据实际的教学要求更换不同的终端，避免了硬件不断更新的成本支出，同时有效提高了硬件设备的管理工作，避免资源浪费。桌面云在初期硬件上的投入较多，需要重新购买服务器运行云服务，但在后期的软件管理中能够有效降低成本，减少成本支出，适合应用于中职院校计算机实验室的建立。且VDI桌面云的应用中能够有效减少能源的消耗，在传统的计算机实验室管理中不难发现，其耗电量非常大，这对于中职院校的运营管理而言是一笔不小的成本支出，且消耗了较多的能源，基于VDI桌面云每个瘦客户端的用电消耗仅占传统计算机桌面的8%左右，因此VDI桌面云的应用对于学校运营管理是双赢的选择[4]。
3.3 降低故障率
在VDI架构下，用户端可以选择瘦客户端设备，有效降低硬件的故障率，不需要通过本地资源完成维护管理工作，降低实验室管理工作量、提升工作效率。其中瘦身客户端具有集中管理、易于部署、零客户端的特点，学校计算机实验室不需要专业的工程师，在一定程度上也节约了学校的成本投入[5]。
nlc202212011644
4 基于VDI桌面云的中职学校计算机实验室建设策略
4.1 明确需求
中职院校在建设计算机实验室中，应分析自身发展规划、教学需求等因素，根据自身的需求完成计算机实验室的建设工作。譬如中职院校计算机实验室的建设目的是拓展计算机实训课程，建立计算机相关考试场地，则计算机桌面部署中应搭载基础办公软件或是编程软件。在以往的计算机实验室中，一般搭载的是传统PC端模式，数据保护技术应用的是还原卡技术，如计算机实验室需要完成软件、系统更新等工作，实验室技术管理人员需要投入大量的时间和精力完成软件、系统的更新工作，或是中职院校计算机实验室要承接上机考试任务时，为了保证安全、公平的考试环境，要在投入考试前完成维护与安装工作，还需要投入时间测试其安全性。采用VDI框架，应用桌面云系统，将软件升级、计算机维护等工作集成在后台中统一完成也能够管理工作，能够满足学校对计算机实验室的不同使用要求，例如计算机实验室可以快速切换教学模式和相关上机考试模式，不必再投入大量的时间和精力完成软件安装等工作，在不同的环境中自由切换，来满足不同教学任务与考试需求，同时大幅度降低了设备、系统的故障率，从一定程度上有效控制了投入成本，降低能耗。基于VDI桌面云建设计算机实验室，则能够解决上述问题，根据中职院校计算机实验室的需求，提高实验室改造效率，以集中管理、灵活布局的方式提高管理效率[6]。
4.2 优化网络设计
网络是计算机实验室建设中的重点内容。首先要明确服务器网络连接问题，VDI框架下，桌面云服务器需要通过v Sphere平台建立集成容器，为虚拟机环境提供高级别的硬件隔离度，提升其灵活性及扩展性，满足学校计算机实验室的需求。譬如将桌面云服务器之间的网络与其他网络分离，置于独立的网络环境中，网络接口的选择要满足高效、高速、高性能等特点，可选择千兆以太网接口，同时要选择背板容量高的二层交换机，其中如果涉及使用距离较长的情况应选择光纤通信，保证网络通畅。其次在桌面云与客户端的网络设计中，应满足学校计算机实验室使用需求，譬如汇聚层交换机与接入层交换机间应选择千兆以太网络。
4.3 集群与存储设计
在集群设计中应满足中职院校计算机实验室桌面使用要求，基于硬件资源提供合理的桌面云服务，有效提升桌面云的价值。例如学校根据计算机实验室的用途划分为高性能桌面实验室与普通性能桌面实验室，满足中职院校的不同使用需求。在存储设计中，要选择科学的虚拟化储存方式，例如选择具有良好兼容性的存储方案，保证数据存储的安全性与可靠性。比如Virtual SAN上完成备份，Virtual SAN是一种虚拟机的专用存储，以软件方式定义的存储，该软件定义方式所具有良好的灵活性和敏捷型，可以根据应用程序需要，自动控制所需要的服务级别。
4.4 GPU虚拟化设计
虚拟显卡是当前主流的虚拟化系统，其工作原理是利用应用层接口虚拟化，在应用完成拦截动作后与GPU相关的应用程序编程接口，通过重定向的方式完成相应功能，而后执行结果传输到应用程序中。GPU虚拟化技术是将显卡进行切片，同时把显卡时间片分配给虚拟机使用。通常情况下，支持显卡虚拟化的显卡一般可以根据需要切分成不同规格的时间片。对此，基于GPU虚拟化技术可以分配给多台虚拟机使用，更适用于中职计算机实验室的建设，有效优化管理，实现GPU资源的细粒度划分，以及重组再利用，同时GPU虚拟化设计支持多机并发、挂起恢复等虚拟C高级特性，能根据需求分配显卡资源，完成资源的动态调整，满足更多专业对计算机实验室的使用需求。
4.5 瘦客户端
基于VDI桌面云，计算机实验室学生使用的终端设备并不是桌面的计算资源，而是通过虚拟化资源完成的远程桌面连接，在此期间需要瘦客户端支持远程连接协议。在学术上瘦客户端是指在客户端以及服务器网络体系中的一个基本无须应用程序的计算哑终端，能够依托协议进入局域网络内，瘦客户端带宽能够有效提升VDI用户的使用体验。例如，在集中管理特点中，应用VDI框架的瘦客户端可以实现自动化管理，使用者可以在服务器上放置一些文件并使用网络启动，向瘦客户端发起申请，而后找到这些文件，以扁平化的管理方式提升管理效率，有效促进中职计算机实验室的建设工作[7]。另外，瘦客户端在 VDI 云桌面架构下可以满足中职现代化教育中计算机实验室教学的需要，充分发挥了瘦客户端优势。例如，其硬件成本较低能够有效控制成本，在运行中能耗降低体现了节能型，同时该技术的应用范围广泛、生命周期较长，非常适合应用于中职计算机实验室的建设，且考虑到原有设备的处理问题，可以通过分体式瘦客户机取替原有的计算机主机。
5 结束语
综上所述，桌面云相关技术趋于成熟，目前已经广泛应用于教育系统中。在中职院校计算机实验室的建设过程中，也用基于VDI桌面云提升了应用效率和管理水平。无论是基于人才培养还是基于学校发展角度分析，都具有较高的应用价值，基于桌面云管理系统优化中职院校的基础设施，构建智慧校园，为人才培养创造有利条件。
参考文献：
[1] 邵雨萍，李小孟.基于VDI架构的云桌面实训室运维管理研究[J].电脑编程技巧与维护，2021（9）：117-119.
[2] 欧阳普勇.VDI+VOI融合的多媒体教室桌面云设计与实践研究[J].网络安全技术与应用，2020（3）：84-85.
[3] 韩邱晨.基于IDV与VDI技术的融合云桌面在高校信息化建设中的应用研究[J].信息与电脑，2021（16）：173-175.
[4] 钟燕华.浅谈高校计算机实验室开放建设的研究――以大数据、云计算和物联网技术应用的分析[J].现代信息科技，2019，3（9）：194-196.
[5] 崔艺馨.云计算在高校计算机实验室建设管理中的应用策略[J].信息系统工程，2021（2）：38-39.
[6] 覃玉笔.云计算技术在高校计算机实验室建设中的应用研究[J].长江信息通信，2021，34（11）：235-237.
[7] 周筑南.农科高校公共计算机实验室建设浅谈――以山东农业大学信息科学与工程学院为例[J].商情，2020（30）：127.
【通联编辑：谢媛媛】
nlc202212011644
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15442867.htm
