導(dǎo)語：計算機(jī)實驗室桌面虛擬化建設(shè)及應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1目前實驗室存在的問題

傳統(tǒng)實驗室主要存在以下問題，實驗室內(nèi)PC機(jī)數(shù)量多、型號不統(tǒng)一維護(hù)難度大。需要安裝的教學(xué)軟件也在不斷地增加，軟件安裝與運(yùn)行環(huán)境要求不同。在日常維護(hù)管理工作過程中有許多的問題暴露出來，保護(hù)卡不能滿足當(dāng)下的需要。1.1軟件部署。每一學(xué)期開設(shè)的專業(yè)更加細(xì)化，軟件都在不斷地增加，每個學(xué)期都要更具實驗室課程重新部署相關(guān)課程的軟件。軟件需要的配置環(huán)境不同，需要多種操作系統(tǒng)，每個系統(tǒng)下發(fā)都需要大量時間。個別應(yīng)用會發(fā)生軟件沖突問題，如果發(fā)生軟件沖突，保護(hù)卡防護(hù)模式很難快速恢復(fù)。有些時候需要在上課前快速安裝部署軟件，由于還原系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計缺陷需要下發(fā)整個系統(tǒng)鏡像，短時間內(nèi)無法快速完成?？寺r間較長需要拿出一整塊的時間來維護(hù)系統(tǒng)，工作時間都有課程的安排，很難找到一整塊時間進(jìn)行教室電腦系統(tǒng)維護(hù)，只能利用中午休息或深夜進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)人員做的重復(fù)性工作較多。1.2硬件配置。實驗室規(guī)模在不斷地擴(kuò)大，機(jī)器數(shù)量不斷的增多，分批次采購計算機(jī)品牌、型號不同，新舊各異，老機(jī)器硬件限制系統(tǒng)的升級，相同的軟件需要對不同型號、品牌計算機(jī)制作不同的樣板機(jī)。實驗室計算機(jī)使用時間長，頻率高，設(shè)備老化快，硬件設(shè)備故障頻發(fā)。計算機(jī)硬件損壞更新后，很多硬件不兼容保護(hù)卡?，F(xiàn)有的保護(hù)模式無法滿足復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)情況，一般高效的實驗室的網(wǎng)絡(luò)都非常復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)帶寬從10M到1000M不等，并且由于每棟樓都是單獨(dú)的網(wǎng)段，所以多媒體教室都是跨網(wǎng)段結(jié)構(gòu)，用保護(hù)卡根本無法跨網(wǎng)段傳輸。1.3安全性。實驗室使用人員多，計算機(jī)知識參差不齊在使用USB外設(shè)的過程中增加了中病毒的幾率，有時還會感染ARP和穿透型病毒，使得整個實驗室癱瘓。傳統(tǒng)的保護(hù)卡防護(hù)模式做不到全面的安全防護(hù)。

2DAWNSTOR虛擬化桌面應(yīng)用

2.1DAWNSTOR虛擬桌面系統(tǒng)。DAWNSTOR快速預(yù)置基于Windows桌面，讓師生任何設(shè)備便捷的訪問所需要的內(nèi)容。管理者可以在多用戶，用戶多需求的情況下集中管理，統(tǒng)一配置。及時推送不同環(huán)境的需求，為師生統(tǒng)一的軟件部署、版本升級、系統(tǒng)遠(yuǎn)程、軟件調(diào)試、遠(yuǎn)程診斷等服務(wù)。在原有設(shè)備建立一個高能、便捷的管理結(jié)構(gòu)，整合先前分散化的計算機(jī)，集中管理和控制。2.2DAWNSTOR虛擬桌面系統(tǒng)的特點(diǎn)。1）更加集中管理由于教學(xué)方案的不同，所需要實驗軟件也不一樣，導(dǎo)致各個實驗軟件的運(yùn)行環(huán)境不同實，維護(hù)管理人員需要每個機(jī)房安裝不同的系統(tǒng)環(huán)境和實驗軟件效率低、消耗大量人力，直接影響到教學(xué)秩序。DAWNSTOR系統(tǒng)實現(xiàn)了集中管理，單獨(dú)控制的功能，消除了分散式管理的弊端。在DAWNSTOR的服務(wù)器控制平臺上可以直觀地看到每個學(xué)生的使用狀態(tài)，在使用中遇到問題可以從平臺上控制學(xué)生機(jī)器?？梢园言瓉矸稚⒃诟鱾€機(jī)房的點(diǎn)有效的控制起來、集中式的管理。運(yùn)維管理人員可以在DAWN⁃STOR平臺單點(diǎn)操控實驗室計算機(jī)的環(huán)境，新增機(jī)器直接下發(fā)環(huán)境即可。2）快速應(yīng)用升級和更新補(bǔ)丁DAWNSTOR系統(tǒng)對于修補(bǔ)Windows系統(tǒng)漏洞，更新病毒庫是非常的便捷，維護(hù)人員在自己的電腦旁就可以完成，實驗室全部計算機(jī)下一次啟動生效，避免了感染病毒的風(fēng)險，提高了計算機(jī)的安全性。應(yīng)用升級只需要在實驗室任意地找一臺計算機(jī)安裝新的應(yīng)用，應(yīng)用升級完成后，服務(wù)器也更新結(jié)束，剩余的計算機(jī)正常開機(jī)就會看到新的應(yīng)用。不需要像保護(hù)卡模式同步傳輸一個系統(tǒng)。3）無需同傳一般情況下DAWNSTOR不需要對計算機(jī)進(jìn)行Windows系統(tǒng)維護(hù)，節(jié)約了Windows系統(tǒng)維護(hù)的時間和同傳的時間。DAWNSTOR系統(tǒng)只有給計算機(jī)部署操作系統(tǒng)時才會采用分組廣播的模式下發(fā)操作系統(tǒng)，可以比保護(hù)卡模式節(jié)省60%時間。4）支持啟動多種系統(tǒng)DAWNSTOR系統(tǒng)擁有系統(tǒng)容器，可以在教學(xué)需要的某種系統(tǒng)地同時運(yùn)行人員下發(fā)所需要的系統(tǒng)。學(xué)生開機(jī)后自動推送到學(xué)生面前。5）多樣化的用戶使用體驗可以為教師、學(xué)生、教學(xué)、考試在DAWNSTOR系統(tǒng)定制不同的桌面，通過簡單的設(shè)定，開機(jī)后學(xué)生和教師可以自己選擇所需要的桌面。如果在考試期間，可以屏蔽其他桌面單獨(dú)顯示考試系統(tǒng)，將考試系統(tǒng)推送到計算機(jī)。6）遠(yuǎn)程維護(hù)診斷學(xué)生如果遇到一般性的問題，DAWNSTOR系統(tǒng)平臺可以直接根據(jù)機(jī)器名遠(yuǎn)程協(xié)助，不需要到計算機(jī)旁維護(hù)，提高了工作效率。7）備份在部署新軟件的時候，系統(tǒng)會有很多原因?qū)е卤罎⒗鐟?yīng)用的兼容性、病毒，系統(tǒng)只要回選上一個的節(jié)點(diǎn)就可以正常使用。8）網(wǎng)絡(luò)安全性DAWNSTOR系統(tǒng)提供了啟動還原、不還原、N次啟動后還原，每次還原都會從服務(wù)器加載一個新的系統(tǒng)。降低了因外設(shè)存儲感染導(dǎo)致的計算機(jī)中毒。9）支持兩種啟動方式支持網(wǎng)絡(luò)啟動和本地啟動，網(wǎng)絡(luò)啟動在遇到網(wǎng)絡(luò)問題或者服務(wù)器問題的時候可以切換到本地啟動，實現(xiàn)熱切換。服務(wù)器會給計算機(jī)提前下發(fā)相同系統(tǒng)鏡像，可以在網(wǎng)絡(luò)不暢的時候調(diào)用本地鏡像，保證教學(xué)的穩(wěn)定進(jìn)行。10）完善的管理輔助服務(wù)運(yùn)行人員可以對軟件、網(wǎng)站、USB設(shè)備、光驅(qū)統(tǒng)一管理，在不需要的時候選禁用。DAWNSTOR系統(tǒng)還有遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)、同步時間、屏蔽網(wǎng)絡(luò)等功能。11）環(huán)境適應(yīng)性DAWNSTOR系統(tǒng)可以支持跨虛擬局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，根據(jù)BOOT啟動技術(shù)直接跨虛擬局域網(wǎng)啟動。學(xué)校的采購批次不一樣，學(xué)校的計算機(jī)種類不同，傳統(tǒng)的管理模式無法實現(xiàn)集中化管理。應(yīng)用DAWNSTOR系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)，可以解開硬件的束縛，只需要對兩種硬件差異較大的計算機(jī)多做一個鏡像即可。DAWNSTOR系統(tǒng)不使用保護(hù)卡，所以不存在不兼容保護(hù)卡的問題。12）節(jié)省應(yīng)用授權(quán)經(jīng)費(fèi)應(yīng)用的授權(quán)不被固定的計算機(jī)占有，DAWNSTOR系統(tǒng)可以通過虛擬化技術(shù)按需分配軟件License，提高了軟件的有效利用率，節(jié)省應(yīng)用的總成本。

3桌面虛擬化的結(jié)構(gòu)

3.1桌面虛擬化。虛擬桌面應(yīng)用主要包含三個關(guān)鍵技術(shù)，虛擬化技術(shù)、用戶個性化配置、桌面顯示協(xié)議。虛擬桌面是把所有的虛擬機(jī)運(yùn)算集中在服務(wù)端進(jìn)行，運(yùn)用桌面顯示協(xié)議將桌面直接顯示到用戶面前，客戶端負(fù)者把輸入的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，顯示服務(wù)器傳輸來的輸出，客戶機(jī)本身不參與任何應(yīng)用的計算，用戶體驗和本地PC機(jī)一樣。目前虛擬桌面技術(shù)架構(gòu)常見的VOI和VDI。VDI（virtualdesktopinfrastructure）虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)，是通過數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的虛擬化，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器批量創(chuàng)建虛擬機(jī)，虛擬機(jī)內(nèi)部署需要的系統(tǒng)環(huán)境及其相關(guān)軟件，通過桌面顯示協(xié)議給使用者的瘦終端。但是VDI存在一定的局限性，對網(wǎng)絡(luò)的依賴性太大、對存儲性能要求高、不適用于對顯卡要求高的軟件。同時在大規(guī)模啟動的客戶機(jī)時，會出現(xiàn)“登錄風(fēng)暴”。VOI（virtualOSinfrastructure）虛擬操作系統(tǒng)架構(gòu)，將操作系統(tǒng)（OS）、應(yīng)用軟件（APPS）、用戶資料（UserProfiles）分散的資源集中在平臺服務(wù)器統(tǒng)一管理、按需交付、安全存儲。將服務(wù)器虛擬化建造一個系統(tǒng)容器，容器內(nèi)部署多個操作系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)安裝應(yīng)用軟件。將操作系統(tǒng)看作應(yīng)用，形成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流下客戶端，儲存在客戶機(jī)的本地硬盤。實現(xiàn)了應(yīng)用軟件交付提高到系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化分發(fā)。將客戶機(jī)虛擬化，之前的操作系統(tǒng)被虛擬層替代，系統(tǒng)運(yùn)行在客戶機(jī)的虛擬層之上，系統(tǒng)相當(dāng)于之前的應(yīng)用軟件。通過IVDP技術(shù)將系統(tǒng)和客戶機(jī)硬件固定關(guān)系中分離出來，實現(xiàn)系統(tǒng)的跨平臺交付。客戶機(jī)硬件和操作系統(tǒng)被管理平臺統(tǒng)一調(diào)配。系統(tǒng)計算運(yùn)行在客戶機(jī)上，解決了VDI的顯卡要求高的軟件不能使用的問題和高度依賴網(wǎng)絡(luò)的問題。國內(nèi)外供應(yīng)商提供了多種解決方案，例如Citrix、VM⁃ware、OS-Easy、XenDesktop、華三、和信、DAWNSTOR。3.2系統(tǒng)鏡像。原理虛擬容器是VOI的底層基礎(chǔ)，將客戶端徹底虛擬化，建立一個虛擬容器池，虛擬容器池上安裝各種教學(xué)所需要的操作系統(tǒng)。客戶端采用網(wǎng)絡(luò)啟動，使用者開機(jī)選擇需要的系統(tǒng)，客戶端由虛擬容器發(fā)送到推送器，推送器到使用者面前。3.3虛擬系統(tǒng)緩存機(jī)制?？蛻舳伺c服務(wù)器交互系統(tǒng)映射，統(tǒng)計映射數(shù)據(jù)是否重復(fù)訪問，如果重復(fù)訪問會將該片數(shù)據(jù)段轉(zhuǎn)儲到客戶端的硬盤，虛擬磁盤再次向服務(wù)器請求系統(tǒng)映射時，會先比對本地硬盤數(shù)據(jù)是否相同，如果數(shù)據(jù)相同直接調(diào)用，不再對服務(wù)器發(fā)出申請。在與服務(wù)器斷開時，將調(diào)用本地緩存，可以實現(xiàn)離線工作模式。3.4鏡像原理。圖3第一次安裝系統(tǒng)時，需要找一臺客戶端安裝一個純凈的操作系統(tǒng)，完成后把操作系統(tǒng)到服務(wù)器上，生成基本鏡像。在基本鏡像的節(jié)點(diǎn)上在部署常用的教學(xué)軟件形成快照增量，快照增量和基本鏡像結(jié)合生成邏輯鏡像，其他客戶端選擇邏輯鏡像啟動，軟件自動到客戶端。這個邏輯鏡像在下一次安裝其他軟件時就是新的基礎(chǔ)鏡像。如果在軟件使用過程中出現(xiàn)問題可以切換到上一個基礎(chǔ)鏡像，保持客戶端的穩(wěn)定運(yùn)行。3.5虛擬化項目實施所需網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。桌面虛擬化需基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，安全、穩(wěn)定、快速的網(wǎng)絡(luò)是多媒體教室內(nèi)客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的保證。在實施桌面虛擬化項目之前，應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、樓宇鏈路、接入層的交換與傳輸能力。為了保證良好的用戶體驗，根據(jù)目前主流的桌面虛擬化對網(wǎng)絡(luò)的基本要求，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器端之間采用雙鏈路冗余光纖交換機(jī)，以防服務(wù)器與存儲間因通信線路出故障而導(dǎo)致所有應(yīng)用宕機(jī)。各個樓宇間要有一個千兆以上的上聯(lián)，接入交換機(jī)的端口為全千兆。我校核心區(qū)域已部署2太銳捷RG-S8606核心交換機(jī)；在匯聚層部署有增強(qiáng)型SFP接口千兆交換機(jī)（銳捷RG-S5750）。銳捷RG-S5750通過光纖鏈路核心交換機(jī)，端口可進(jìn)行萬兆上行，接入層交換機(jī)為全千兆銳捷RG-S2952G，交換機(jī)實現(xiàn)大容量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸。核心匯聚層交換設(shè)備和各教學(xué)樓交換設(shè)備的數(shù)據(jù)交換能力分別達(dá)到了萬兆和千兆，完全可以滿足本次云桌面的部署。

4結(jié)束語

隨著高校的實驗教學(xué)更加被重視，計算機(jī)應(yīng)用也更加的廣泛，為了給教學(xué)提供更優(yōu)質(zhì)的體驗，就要不斷提升實驗教學(xué)的管理水平。網(wǎng)絡(luò)不在束縛著技術(shù)的腳步，虛擬桌面技術(shù)的出現(xiàn)徹底解決了這一矛盾。過去師生使用和管理綁定在機(jī)房內(nèi)，隨著機(jī)房、計算機(jī)不斷地增加，管理工作體現(xiàn)出了分散化、復(fù)雜化。今天在虛擬桌面技術(shù)的幫助下師生們可以在任何連通校園網(wǎng)絡(luò)的任何設(shè)備的情況下都可以獲得PC一樣的體驗，管理也只需要維護(hù)服務(wù)即可。并且虛擬桌面技術(shù)能夠更好地保證數(shù)據(jù)安全，降低設(shè)備采購的成本。信息化建設(shè)的不斷加快，使得虛擬桌面技術(shù)迅速的發(fā)展。

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作者:李剛 單位:內(nèi)蒙古財經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理實驗實訓(xùn)中心