教学桌面虚拟化的研究
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摘要：传统计算机教室部署维护困难，无法集中管控，能耗高，存在诸多问题。为克服传统机房的弊端，本文分析了现阶段高校新建机房的需求，引入了教学桌面虚拟化技术方案，并详细阐述了桌面虚拟化设备技术参数及具体操作，而且预测它将迅速占领新建机房市场并普及。
关键词：传统机房问题;教学桌面虚拟化;服务器集群;终端;一键更新;集中管控
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）16-0276-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
随着科学技术的进步，教学手段也逐渐多样化，很多高校都建起多媒体教室，教师可利用丰富多样的多媒体技术对学生进行教学，让课堂变得生动多彩。而计算机相关课程因为操作众多，多媒体教室已经不能满足计算机课程授业，计算机教室（学生机房）应运而生。计算机教室部署大量pc让学生上机操作，而且还会在电脑上安装教学软件和还原卡，老师利用教师机对学生进行广播教学，可以让每个学生在自己电脑上就能看到老师的操作，更能集中注意力并学会相关计算机操作，教师也可以利用教学软件收发作业。然而传统的计算机教室却有诸多问题。
1 传统计算机教室存在的问题
（1）部署维护困难[1]
在部署时，传统计算机教室每台学生机需安装机房管理系统（学生端），以及加装还原卡（或称保护卡），教师机需安装教师端及还原卡，每个教室组建一个局域网和工作组，以便后期进行系统同传。
维护时，一个机房如果要安装新软件，首先需要找一台学生机作为母机，关闭其保护卡，安装新软件，装完之后再开启母机的保护卡，然后开始对该机房其他学生机进行增量同传;如果是整个学生机重做系统，需要整机同传。同传的数据量大小决定了同传的时间，一般要几个小时，为了不影响正常教学，一般放在晚上或周末进行。教师机因和学生机的策略及客户端不同，需单独安装软件。另外，每个机房都要单独进行操作。
所有这些部署维护工作非常麻烦，消耗了大量的时间和精力，PC众多，系统软件安装更新，疲于奔命。
（2）无法集中管控
不同专业的学生机房需要安装的软件不同，每个学生机房需进行单独维护，每个专业的学生每次上课需要到其本专业的固定機房上课，非常不灵活。同一个机房无法提供多系统环境，比如日常教学系统环境、期末考试环境、计算机等级考试环境，同一机房不同环境需在不同时期搭建。这些问题导致传统计算机教室无法集中管控，管理分散，各种行为难以管控，管理工作量巨大。
（3）能耗高，环境差
一台PC能耗在250W至350W之间，一家普通高校通常有很多计算机教室，每个教室如果部署几十台PC，那么这些PC的总能耗是很高的，噪音非常大，机房环境也会非常差的。
2 高校新建计算机教室的需求分析
上节部分是对传统老旧计算机教室的问题阐述，那么现在高校对于新建机房都有诸多考虑，不但要克服传统机房的问题，还有新需求。
传统机房维护麻烦，不能集中管控，新建所有机房的维护管理操作都应该可以在一台管理机集中实现。传统机房每次同传需要几个小时，那么新机房更新要效率高，速度快，最好能实现一键更新，完成所有学生机的更新维护工作。
新机房还要满足不同专业的教学需求，对不同专业提供个性化桌面，提高同一机房的利用率，让一个机房可以满足不同专业的上机需求。而且还能提供不同的系统环境，比如在日常教学时期、期末考试时期、计算机等级考试时期，能轻松地推送相应时期的系统环境。
总体能耗要较传统机房降低，噪音要小，机房整体要运行稳定，学生端维护工作尽量少。
3 教学桌面虚拟化技术方案
为克服传统机房存在的诸多问题，满足高校对新建机房的新需求，本文引入一种新的技术方案——教学桌面虚拟化。
3.1教学桌面虚拟化系统设备技术参数及功能
3.1.1 云主机
部署云主机，利用多台高性能服务器组成集群（云）同一管理，教学桌面维护工作主要是操控这个服务器集群。
3.1.2 云终端
部署云终端系统，云终端为瘦终端，比传统PC价格低，能耗小[2]，易维护，其支持虚实双系统，平时主要通过网络利用云主机（服务器集群）系统资源，登录虚拟桌面，在出现网络故障或云主机故障问题时，可以使用本地系统，不影响教学活动。
3.1.3 桌面云管理平台
（1）支持教学桌面和个人桌面两种使用方式。
（2）支持教学场景的HA策略，多台服务器（有冗余）组成的集群共同为学生终端提供教学桌面，当其中一台服务器出现故障不能运行时，其他服务器会分担其功能，继续为学生终端提供教学桌面，不影响正常的教学活动。
（3）服务器集群组成的云主机，教学云桌面模板更新应实现增量数据的更新，更新时间不得超过2分钟。
（4）可查看服务器和虚拟桌面的CPU占用率、内存占用率、网络流量等详细运行情况。
（5）通过一键更新能自动更新根据模板创建的虚拟桌面，即批量更新所有虚拟桌面。
（6）该系统支持硬件扩展利旧，可以更新服务器配置或新增服务器实现升级换代，也可以使用老旧PC做瘦终端使用，纳入虚拟化平台统一管理，降低整体运营成本。
3.1.4 教学管理客户端
（1）具备支持断网锁定功能，客户端断网自动锁定，当网络连通后客户端自动解锁。
（2）可分时段自动控制学生机上课程序的使用，支持长期和临时策略共存。
（3）可设定不同时间段学生机不同的上网带宽，视情况可对学生端USB端口、网络、应用程序、光驱进行限制使用。
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