厲旭杰，劉　軍

基于桌面虛擬化的計算機(jī)實驗室設(shè)計與實現(xiàn)

厲旭杰，劉軍

（溫州大學(xué)物理與電子信息工程學(xué)院，溫州325035）

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)實驗教學(xué)對計算機(jī)硬件設(shè)備的要求越來越高，傳統(tǒng)計算機(jī)的管理模式已經(jīng)很難適應(yīng)眾多個性化的實驗教學(xué)任務(wù)，結(jié)合桌面虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢，討論在計算機(jī)實驗教學(xué)中引入桌面虛擬化的必要性。結(jié)合我校計算機(jī)教學(xué)及管理的實踐，設(shè)計并部署桌面虛擬化系統(tǒng)。實踐證明，基于桌面虛擬化平臺的管理模式極大地提高實驗室的管理效率，并提供個性化的實驗教學(xué)任務(wù)。

桌面虛擬化；計算機(jī)實驗室；實驗教學(xué)

2013年浙江省高校實驗室工作研究重點(diǎn)項目（No.Z201306）、2013年浙江省高等教育教學(xué)改革項目（No.JG2013156）

0　引言

虛擬化是表示計算機(jī)資源的邏輯組（或子集）的過程，這種資源的新虛擬視圖并不受現(xiàn)實的地理位置或底層資源的物理配置的限制。在虛擬化環(huán)境中，計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)上運(yùn)行，是一個為了簡化管理、優(yōu)化資源的解決方案[1]。虛擬化技術(shù)按其對象不同可分為操作系統(tǒng)虛擬化、桌面虛擬化和應(yīng)用虛擬化等。桌面虛擬化（Virtual Desktop Infrastructure，VDI）技術(shù)是指將本地計算機(jī)虛擬成為遠(yuǎn)程計算機(jī)（包括虛擬主機(jī)）的輸入輸出終端，并提供屬于個人的桌面呈示。目前國內(nèi)很多高校開始著手準(zhǔn)備采用桌面虛擬化技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)計算機(jī)的管理模式[2~4]。

表2　云計算軟件套件清單

隨著技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)實驗教學(xué)對計算機(jī)硬設(shè)備的要求越來越高，傳統(tǒng)計算機(jī)的管理模式已經(jīng)很難適應(yīng)眾多個性化的實驗教學(xué)任務(wù)，而桌面虛擬化正是解決這一問題的有效途徑。目前桌面虛擬化比較成熟的公司有：思杰、VMware和微軟等[5~7]。相對來說思杰桌面虛擬化方案實施技術(shù)難度大，在國內(nèi)售后能力比較差，而VMware在國內(nèi)普及率比較高，售后相當(dāng)比較完善，因此我校計算機(jī)實驗室采用VMware公司的VMware View桌面虛擬化解決方案。

桌面虛擬化在計算機(jī)實驗教學(xué)平臺上，體現(xiàn)了高靈活性、健壯性、安全性、可擴(kuò)展性與可管理性的要求[8~10]。

1　桌面虛擬化方案的部署架構(gòu)

圖1顯示了我校采用的桌面虛擬化方案體系架構(gòu)，該方案體系架構(gòu)包換如下組件：（1）VMware vSphere Desktop，是一個具有業(yè)務(wù)性和災(zāi)難恢復(fù)功能的平臺；（2）VMware vCenter Server for Desktops，集中管理VMware vSphere；（3）VMware View Manager,可實現(xiàn)虛擬桌面的管理、調(diào)配和部署；（4）VMware ThinApp，實現(xiàn)應(yīng)用虛擬化；（5）VMware View用戶配置管理，控制桌面池；（6）VMware Composer,實現(xiàn)存儲優(yōu)化，簡化管理；（7）VMware View Client，使各種終端能訪問集中式桌面服務(wù)；（8）VMware vShield Endpoint，防病毒和惡意軟件的解決方案；（9）VMware vCenter Operations for View，進(jìn)行故障排除并提高資源利用率。

表1　計算資源清單

2　部署桌面虛擬化的流程

桌面虛擬化在計算機(jī)資源上的實現(xiàn)主要依賴于服務(wù)器、存儲設(shè)備等硬件設(shè)備以及相應(yīng)的軟件。以我校200個客戶端為例，我們列出了桌面虛擬化解決方案需要的硬件和軟件條件。表1給出了相關(guān)的服務(wù)器與存儲設(shè)備列表，表2給出了相應(yīng)的軟件清單，依托這些設(shè)備與軟件，已經(jīng)形成由16顆E5 2640v2 CPU、內(nèi)存總量2TB、存儲總量16TB組成的高性能數(shù)據(jù)中心，為桌面虛擬化的運(yùn)作提供了充足的保障。

圖1　桌面虛擬化方案體系架構(gòu)

圖2顯示了VMware View虛擬桌面拓?fù)?，其中ESXi服務(wù)器群集，用于管理vCenter 5.5（IP:10.132. 253.202），View連接服務(wù)器（IP:10.132.253.147），View安全服務(wù)器（IP:10.132.253.148），AD、DNS、DHCP服務(wù)器（IP:10.132.253.201）以及VMware虛擬桌面虛擬機(jī)（Win7）。遠(yuǎn)程用戶可以通過View Client或者瀏覽器直接訪問虛擬桌面上的內(nèi)容。

VMware桌面虛擬化主要過程可分為以下幾個步驟：

（1）準(zhǔn)備Active Directory服務(wù)器；

（2）部署View Connection Server虛擬機(jī)，登錄用戶通過它實現(xiàn)身份認(rèn)證，然后將服務(wù)器上的虛擬桌面遠(yuǎn)程傳送到遠(yuǎn)程桌面。該過程包含安裝VCS標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器，初始View管理配置。

（3）安裝View Composer組件，該組建可以存儲優(yōu)化，節(jié)省大量的存儲空間。該組建需要安裝數(shù)據(jù)庫，我校桌面虛擬化方案使用Microsoft SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫。

（4）準(zhǔn)備模板虛擬機(jī)。

（5）配置桌面虛擬池。

部署完桌面虛擬化平臺后，學(xué)生可以通過VMware Horizon View Client連接到桌面和程序，或通過瀏覽器連接到桌面。圖3顯示了VMware Horizon View Client安裝下載提示界面，用戶也可以直接使用瀏覽器登錄。在如圖4所示的登錄界面中輸入虛擬桌面的用戶名、密碼，并選擇合適的域，進(jìn)行登錄。圖5顯示了基于瀏覽器訪問的虛擬桌面。

3　桌面虛擬化應(yīng)用

在計算機(jī)實驗教學(xué)中，傳統(tǒng)計算機(jī)的管理模式最大的弊端是無法提供個性化的實驗教學(xué)，所有的課程共用同一實驗環(huán)境，每次實驗后，計算機(jī)都會進(jìn)行還原[11~12]。而基于桌面虛擬化的平臺，提供了個性化的桌面服務(wù)，每位教師和學(xué)生都可以管理屬于自己的操作系統(tǒng)。為了滿足計算機(jī)個性化的實驗教學(xué)，圖6顯示了我校網(wǎng)絡(luò)工程桌面虛擬化提供的個性化實驗配置，滿足課程個性化訂制的要求，專任教師和實驗管理人員被賦予相應(yīng)的管理權(quán)限后可以登錄平臺進(jìn)行實驗內(nèi)容的管理和實驗環(huán)境的管理。

圖2　VMware View虛擬桌面拓?fù)?/p>

圖3　View Client安裝下載提示

圖4　View Connection Server的登錄

圖5　基于VMware Horizon View Client訪問的虛擬桌面

圖6　課程個性化配置

傳統(tǒng)計算機(jī)的管理模式，由于實驗環(huán)境以及設(shè)備資源等因素的制約，學(xué)習(xí)地點(diǎn)固定于實驗室所提供的物理空間，學(xué)習(xí)時間受限于實驗室的開放時間，而且通常只能通過機(jī)房給定的PC，依賴指定的操作系統(tǒng)使用與訪問實驗室資源，無法實現(xiàn)隨時、隨地地訪問與利用設(shè)備資源，也不能支持通過多種可選終端使用實驗設(shè)備資源。桌面虛擬化平臺提供了一年365天、每天24小時的全天候?qū)嶒炇议_放，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)隨時、隨地訪問平臺中的虛擬實驗教學(xué)資源，并可使用臺式PC、筆記本電腦、手持智能移動設(shè)備等多種訪問工具；為學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)節(jié)奏，選擇個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)時間與學(xué)習(xí)地點(diǎn)提供了現(xiàn)實可行性。

4　結(jié)語

目前，溫州大學(xué)計算機(jī)桌面虛擬化平臺實施后，年受益學(xué)生260人左右，虛擬中心年人時數(shù)達(dá)45000以上。虛擬實驗教學(xué)平臺的開通，使得學(xué)生中心的教學(xué)理念得到了更好的落地與體現(xiàn)，平臺提供了365天每天24小時的全天候開放，學(xué)生使用自己的校園ID可隨時、隨地，使用臺式PC、筆記本電腦、手持PAD等智能設(shè)備訪問平臺，進(jìn)行遠(yuǎn)程在線實驗，并保存實驗狀態(tài)與結(jié)果。學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣與節(jié)奏，選擇個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、創(chuàng)建自己的私有項目庫，自主選擇學(xué)習(xí)時間與學(xué)習(xí)地點(diǎn)；還可在學(xué)習(xí)過程中，通過網(wǎng)絡(luò)連線，尋求教師和企業(yè)工程師的在線幫助；學(xué)生自主創(chuàng)建的優(yōu)秀項目，可通過自主推薦、教師審核篩選的方式進(jìn)入平臺的公有項目資源庫，被其他學(xué)生所共享；學(xué)生還通過座談會、意見箱、郵件與當(dāng)面交流等方式，就平臺的應(yīng)用體驗與改進(jìn)提出了意見與建議；部分高年級學(xué)生還加入了中心的技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊。

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[8]廣小明．虛擬化技術(shù)原理與實現(xiàn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2012

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Desktop Virtualization;Computer Laboratory;Experimental Teaching

Design and Implementation of Computer Laboratory Based on Desktop Virtualization

LI Xu-jie,LIU Jun

（College of Physics&Electronic Information Engineering,Wenzhou University，Wenzhou 325035）

With the development of computer technology,computer hardware devices have become increasingly demand in computer experimental teaching.Therefore,traditional computer management model has been difficult to adapt to personalized experimental teaching assignment. Combining the advantage of desktop virtualization,discusses the necessary of application of desktop virtualization in computer experimental teaching.Designs desktop virtualization system in computer laboratory and implements it based on practical experience of computer teaching and management in colleges.The practice shows that the desktop virtualization system improves the efficiency of laboratory management,and provides the personalized experimental teaching assignment.

1007-1423（2015）12-0054-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.12.012

厲旭杰（1981-），男，浙江溫州人，碩士，實驗師，CCF高級會員（E200020289M）,研究方向為實驗室教學(xué)、圖形圖像

劉軍(1975-)，男，浙江溫州人，博士，講師，研究方向為虛擬化與云計算、網(wǎng)絡(luò)工程

2015-03-26

2015-04-06