張園園，馮光南

（安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 合肥 235100）

0 引言

計算機技術(shù)的飛速發(fā)展為虛擬機的使用提供了非常便捷的條件，高等院校的計算機實驗室在傳統(tǒng)的架構(gòu)模式下呈現(xiàn)出管理分散、成本高以及用戶使用不便等一系列缺點。通過桌面虛擬化技術(shù)對高等院校的計算機實驗室進行改造具有非常重要的作用。

1 桌面虛擬化概述

桌面虛擬化的技術(shù)最早是基于服務(wù)器而提出的一種更加便捷的計算機管理模型，計算機系統(tǒng)的組成中主要包括最基本的硬件、架構(gòu)在硬件系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)以及各種具有特定功能的軟件，桌面虛擬化主要是從人的操作和管理的角度對整個計算機系統(tǒng)進行優(yōu)化所形成的產(chǎn)物，其特點是可以將計算機的物理部分與人們的操作環(huán)節(jié)進行相對徹底地分離，這些虛擬化的桌面可以直接存儲在遠程的中央服務(wù)器上，其具體構(gòu)成可分為4個主要部分。將計算機終端進行虛擬化處理之后可以讓人們在不受時間和地點限制的情況下方便地通過網(wǎng)絡(luò)訪問個人的桌面系統(tǒng)，完成其操作活動。

計算機桌面虛擬化技術(shù)可以將計算機的硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件以及使用者進行有效的綁定，操作人員只需要通過虛擬化的桌面系統(tǒng)就可以對整個計算機進行有效的管理并指揮其完成具體的工程任務(wù)。

現(xiàn)階段計算機的桌面虛擬化技術(shù)發(fā)展正在接受新的挑戰(zhàn)，主要原因在于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能硬件技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致終端系統(tǒng)的類型、功能和數(shù)量出現(xiàn)了大幅度的增加，層出不窮的新型智能硬件系統(tǒng)導(dǎo)致計算機桌面虛擬化的需求越來越多，舊的硬件系統(tǒng)和新的硬件系統(tǒng)在架構(gòu)上存在的差異也會導(dǎo)致桌面虛擬化工作的開展具有一定的難度[1]。

2 建設(shè)需求分析

第一，傳統(tǒng)架構(gòu)下的高效計算機實驗室往往是在每一臺計算機上安裝操作系統(tǒng)以及教學(xué)課程所需的各種軟件，這種管理模式帶來的弊端在于計算機系統(tǒng)上存儲的數(shù)據(jù)非常分散且對后續(xù)的管理帶來了較大的難度，例如，數(shù)據(jù)的存儲和備份需要逐一去完成。第二，學(xué)生在利用網(wǎng)絡(luò)或者使用某些移動式硬件設(shè)備的過程中可能會受到病毒的攻擊，傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)在安全防護水平方面的管理也存在著比較松散且難以集中統(tǒng)一管理的問題，這就為計算機安全管理帶來了困難，嚴重的情況下可能會造成計算機課實驗室數(shù)據(jù)丟失或者嚴重損壞等。第三，傳統(tǒng)的架構(gòu)模式下學(xué)生在上課時必須在計算機實驗室中去完成相關(guān)的操作，而且一旦設(shè)備出現(xiàn)故障就會出現(xiàn)停滯不前的情況，這種計算機系統(tǒng)管理模式導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中受到時間和空間上的巨大限制。第四，實驗室內(nèi)眾多的計算機在日常的管理中需要老師對其軟硬件系統(tǒng)進行及時的維護，這種分散化的管理模式需要消耗大量的時間和人力成本，一個簡單的軟件升級就可能產(chǎn)生很大的工作量[2]。

3 桌面虛擬化的作用

3.1 集中化管理

個人計算機的出現(xiàn)可以讓用戶在更加廣泛的場合和時間下去完成某些特定的任務(wù)，用戶的使用相對于更早的大機器時代得到了大幅度的改善，由此帶來的問題是計算機的分散化導(dǎo)致管理工作大幅度增加。桌面虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)可以讓學(xué)生在不限于實驗室環(huán)境的情況下訪問自己計算機，管理員只需要借助實驗室的數(shù)據(jù)管理中心就可以實現(xiàn)對每一臺計算機的管理，進而將原本相對分散的管理模式改變?yōu)榧惺降墓芾砟Ｊ?，并有效地提高了工作效率。管理人員通過數(shù)據(jù)中心就可以對實現(xiàn)統(tǒng)一的系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)同步。

3.2 靈活的訪問方式

傳統(tǒng)的計算機管理模式下學(xué)生在進行實驗時必須在特定的時間內(nèi)進入實驗室完成各項工作，而桌面虛擬化技術(shù)的應(yīng)用可以讓學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)在各種時間和各種地點下方便地訪問虛擬化的桌面，進而借助桌面上的軟件系統(tǒng)去完成相應(yīng)的實驗任務(wù)，學(xué)習(xí)效率大大提升[3]。

3.3 降低設(shè)備采購和維護成本

傳統(tǒng)架構(gòu)模式下需要為每一個學(xué)生都提供一臺物理機器以及安裝各種實驗所需的軟件，這些軟硬件設(shè)備的采購成本相對來說是比較高的。桌面虛擬化架構(gòu)模式下學(xué)生使用的每一臺虛擬機器的采購成本可以降低到傳統(tǒng)物理機器的50%左右，整體的成本可以得到大幅度的壓縮。與此同時，通過虛擬機器節(jié)省下來的費用還可以用來改善實驗室的服務(wù)器設(shè)備，學(xué)生在使用過程中可以獲得更大的內(nèi)存、磁盤空間以及更加優(yōu)秀大的計算能力。

3.4 終端設(shè)備更加簡潔

傳統(tǒng)的實驗室計算機系統(tǒng)架構(gòu)需要為每一個學(xué)生提供良好的計算機硬件系統(tǒng)，因為硬件配置直接關(guān)系到CPU計算能力、內(nèi)存大小、磁盤存儲能力以及系統(tǒng)安全防護等一系列性能。但是虛擬桌面技術(shù)和遠程服務(wù)其的應(yīng)用可以讓用戶使用一些具備簡單上網(wǎng)功能的硬件設(shè)備來完成遠程服務(wù)器的操作，例如個人電腦、手機或者瘦客戶端等。這些用于操作遠程服務(wù)器和虛擬桌面的硬件設(shè)備本身不需要具備非常優(yōu)秀的配置，也就是說用戶使用的終端設(shè)備在這種情況下得到了大幅度的簡化。

3.5 節(jié)能

傳統(tǒng)的物理計算機系統(tǒng)在應(yīng)用過程中需要消耗更多的電能，而現(xiàn)階段基于云服務(wù)技術(shù)所構(gòu)建的虛擬機可以大幅度降低電力能源的消耗量，進而有效地節(jié)約高校實驗室的電力成本。

4 虛擬桌面建設(shè)方法

4.1 瘦客戶端方案

這種架構(gòu)模式需要利用服務(wù)器的資源池來實現(xiàn)顯卡圖形運算、CPU計算以及數(shù)據(jù)存儲等計算機常用功能，用戶在使用時需要通過網(wǎng)絡(luò)直接訪問服務(wù)器資源池上運行的虛擬機桌面并借此來完成各種任務(wù)。此時，用戶使用的終端在硬件配置方面的要求是比較低的，虛擬桌面的操作系統(tǒng)一般是Linux，這種操作系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于其具備非常良好的安全性且在這種系統(tǒng)下可以更好地進行網(wǎng)絡(luò)編程任務(wù)的管理。需要指出的是這種架構(gòu)模式在某些情況下也具有較多的局限性，具體如下：（1）如果高等院校的實驗室中外接了打印機、掃描儀等多種設(shè)備就可能造成虛擬桌面出現(xiàn)兼容不良的問題；（2）高等院校的計算機實驗室一般具有較大的使用需求，同時上百臺虛擬機運行的情況也是非常普遍的，這種情況就對學(xué)校實驗室的網(wǎng)絡(luò)配置能力提出了較高的要求。例如，寬帶不足的情況下可能會導(dǎo)致學(xué)生在使用虛擬服務(wù)時不能獲得流暢的運行體驗；（3）這種架構(gòu)方案對服務(wù)器的性能具有比較高的要求，并且在配置系統(tǒng)的過程中需要根據(jù)學(xué)生終端的數(shù)量合理地提升服務(wù)器性能，整體成本是比較高的。系統(tǒng)在運行過程中還可能因為網(wǎng)絡(luò)故障或者服務(wù)器故障而導(dǎo)致所有的學(xué)生終端都不能正常地使用[4]。

4.2 X86架構(gòu)的虛擬桌面方案

采用這種架構(gòu)模式可以讓管理人員快速地部署計算機終端系統(tǒng)并有效地降低整體的維護成本，管理人員可以在服務(wù)器上將各個終端的相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)部署上去并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)集中化的管理。學(xué)生訪問虛擬終端時服務(wù)器會以數(shù)據(jù)流的形式將其傳輸給每一個用戶，在這種架構(gòu)模式下通常包括了客戶端、服務(wù)器、管理端，而且服務(wù)器需要進行備份。這種架構(gòu)形式下服務(wù)器的主要作用是向客戶提供各種必要的數(shù)據(jù)以及存儲虛擬磁盤文件，管理端可以從遠程實現(xiàn)用戶虛擬桌面發(fā)送以及操作等重要的工能，用戶終端主要是X86架構(gòu)的個人計算機，然后在上面安裝一些云桌面客戶端，然后用戶就可以通過這些客戶端來訪問遠程的虛擬桌面。

在這種架構(gòu)模式下用戶的訪問終端需要支持內(nèi)存、CPU計算以及顯卡等物理功能，而服務(wù)器則根據(jù)用戶的需求將相關(guān)的軟件數(shù)據(jù)和操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶的個人終端上，傳統(tǒng)架構(gòu)下的所有計算機在這種模式下依然可以得到有效的利用，因而對傳統(tǒng)架構(gòu)體系進行改造時可以利用這種X86架構(gòu)的虛擬桌面系統(tǒng)來降低成本。

5 結(jié)語

虛擬機和虛擬桌面技術(shù)的應(yīng)用可以讓用戶通過網(wǎng)絡(luò)直接訪問桌面并借助各種軟件來操縱遠程服務(wù)器。高等院校的計算機實驗室可以借助這種技術(shù)來降低運行成本、提高集中管理度以及改善學(xué)生的使用體驗，學(xué)生在這種架構(gòu)模式下可以不受時間和地點的限制，從而非常方便地訪問遠程服務(wù)器。在具體實現(xiàn)過程中可以采用瘦客戶端方案或者X86架構(gòu)下的虛擬桌面方案等。