導(dǎo)語(yǔ)：論云桌面在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)一文來(lái)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。

摘要:高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室部署云桌面是大勢(shì)所驅(qū)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)行云桌面技術(shù)的分析和選型研究，針對(duì)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的不同應(yīng)用場(chǎng)景，分析高?，F(xiàn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室部署云桌面的情況，給出了云桌面技術(shù)的選型參考方案，為高校實(shí)驗(yàn)室云桌面的建設(shè)和實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞:云桌面技術(shù)；選型；應(yīng)用場(chǎng)景；部署建設(shè)

1引言

隨著高校各學(xué)科信息化建設(shè)的日新月異，學(xué)科應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的范圍越來(lái)越大。為適應(yīng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，各學(xué)校都加大計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)或?qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)室的投入，搭建基于虛擬化技術(shù)的云桌面系統(tǒng)已是大勢(shì)所趨。先進(jìn)的云桌面管理系統(tǒng)，在一定程度上促進(jìn)了當(dāng)前高校校園的管理水平，加快了高校校園管理的發(fā)展效率[1]。而針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，在采用和部署云桌面的選型和方案方面存在盲目性和超額配置等問(wèn)題。研究如何合理且實(shí)效地進(jìn)行云桌面的部署是非常有必要的。

2云桌面技術(shù)

云桌面是采用虛擬化技術(shù)將遠(yuǎn)端服務(wù)器中的虛擬機(jī)桌面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)推送到不同類型的客戶端（如瘦客戶端、PC胖客戶端、移動(dòng)設(shè)備端等）的云計(jì)算技術(shù)解決方案。十多年來(lái)，各種基于虛擬技術(shù)的云桌面發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于企業(yè)、醫(yī)院和教育行業(yè)。云桌面技術(shù)是云計(jì)算的最典型、最重要的應(yīng)用，具有很多優(yōu)勢(shì)，如保障信息安全性、維護(hù)更加便利、節(jié)能以及設(shè)備更換頻率低等。云桌面技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中的運(yùn)用是對(duì)傳統(tǒng)管理模式的優(yōu)化，大大提高了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理效率。根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司IDC預(yù)測(cè)，云桌面市場(chǎng)會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，其中2016-2023年的CAGR（復(fù)合年均增長(zhǎng)率）將達(dá)到23%。2.1云桌面技術(shù)解決和部署存在的問(wèn)題。高校計(jì)算機(jī)課程適合不同專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，對(duì)計(jì)算機(jī)資源和計(jì)算機(jī)性能的要求也不同[2]。對(duì)分散的數(shù)字化資源進(jìn)行整合和多場(chǎng)景的教學(xué)環(huán)境進(jìn)行混合，同時(shí)搭建實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一管理的虛擬化教學(xué)環(huán)境，是發(fā)展高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和創(chuàng)新教學(xué)模式的必要過(guò)程[3]。桌面虛擬化技術(shù)是通過(guò)將桌面、服務(wù)器、存儲(chǔ)等硬件資源虛擬化，通過(guò)云服務(wù)器的統(tǒng)一調(diào)度，并合理分配和推送到各種終端桌面。目前高校基于虛擬技術(shù)的云桌面方案重點(diǎn)解決了軟件維護(hù)和集中管理困難、硬件頻繁更新導(dǎo)致的高成本、單一終端設(shè)備的接入、數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)安全等問(wèn)題。但是虛擬化技術(shù)和應(yīng)用需求的差異決定了云桌面類型的選擇，高校在部署云桌面后存在下列問(wèn)題：用戶體驗(yàn)并非十分友好，出現(xiàn)終端運(yùn)行卡頓、視頻不流暢、過(guò)度或盲目投資、無(wú)法滿足特定專業(yè)需求變化等問(wèn)題。在市場(chǎng)上，不少云桌面技術(shù)商家有夸大宣傳和誤導(dǎo)問(wèn)題，是選云桌面還是選PC變成了橫亙?cè)诟咝ｎI(lǐng)導(dǎo)面前的難題[4]。2.2主流的云桌面類型。目前主流的云桌面包括：RDS（RemoteDesktopService）、VDI（VirtualDesktopInfrastucture）、IDV（IntelligentDesktopVirtualization）和VOI（VirtualOSInfrastructure）四種。主要特點(diǎn)如表1所示。從表1可以看出，每種云桌面都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。從架構(gòu)來(lái)看，分為兩類：一是真正意義的云桌面，如VDI和RDS，實(shí)現(xiàn)了在服務(wù)器集中運(yùn)行和管理虛擬機(jī)，在客戶端設(shè)備使用桌面顯示協(xié)議與遠(yuǎn)程服務(wù)器中的虛擬機(jī)進(jìn)行連接，每個(gè)用戶獨(dú)享一個(gè)遠(yuǎn)程虛機(jī)的桌面虛擬化技術(shù)。其中RDS的典型技術(shù)是微軟的“遠(yuǎn)程桌面服務(wù)”，支持多個(gè)用戶同時(shí)登錄到自己桌面，每個(gè)用戶都有自己會(huì)話通道、自己的個(gè)人主目錄，并且用戶之間的個(gè)人文件是隔離的。RDS的用戶遠(yuǎn)程桌面實(shí)際是在原服務(wù)器上運(yùn)行，多個(gè)用戶共同使用同一份服務(wù)器資源，其文件系統(tǒng)、進(jìn)程系統(tǒng)也是共用的，也會(huì)相互影響，因此有一定的用戶限制和局限性。而VDI技術(shù)在物理層實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的虛擬化，將服務(wù)器端的畫(huà)面、圖像、音頻等傳輸?shù)浇K端，盡一切可能地提高畫(huà)面的還原度、流暢性、高清視頻、聲音的高保真。同時(shí)，通過(guò)VDI使實(shí)驗(yàn)室云終端進(jìn)行軟件維護(hù)時(shí)可以通過(guò)云桌面后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一軟件升級(jí)[5]。二是桌面系統(tǒng)運(yùn)行在本地客戶端，可以保護(hù)原PC的資源并充分利用本地高速計(jì)算的功能，而云桌面服務(wù)器只起管理客戶端和推送鏡像數(shù)據(jù)等作用。單臺(tái)終端非常接近于PC的整體性能，即使單臺(tái)故障不影響整體系統(tǒng)的運(yùn)行，在專業(yè)應(yīng)用和大量數(shù)據(jù)并發(fā)場(chǎng)景中有著廣泛的應(yīng)用，如IDV和VOI。目前VDI和VOI兩種云桌面的技術(shù)發(fā)展迅速而被各行業(yè)廣泛部署。2.3影響云桌面性能的關(guān)鍵因素。不同類型的云桌面性能用戶體驗(yàn)的差別較大。要實(shí)現(xiàn)高效良好的云桌面性能，如果最終用戶是高質(zhì)量多媒體需求或復(fù)雜圖形計(jì)算的使用需求，則不適合應(yīng)用云桌面技術(shù)來(lái)建設(shè)。其關(guān)鍵因素有：2.3.1服務(wù)器性能。提升或增加CPU、GPU增強(qiáng)服務(wù)器處理能力，擴(kuò)大內(nèi)存容量和采用高速SSD固態(tài)硬盤(pán)等設(shè)備提升I/O數(shù)據(jù)傳輸速率。2.3.2高速穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是很重要的因素，如使用六類線構(gòu)造千兆網(wǎng)或光纖網(wǎng)、增大交換機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)率和背板帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，保證云桌面的高速數(shù)據(jù)傳輸。2.3.3傳輸協(xié)議。云桌面方案的關(guān)鍵技術(shù)是桌面顯示傳輸協(xié)議。每種不同的桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議對(duì)帶寬有不同要求。傳輸協(xié)議能夠?yàn)橛脩籼峁┡c物理界面難以區(qū)別的虛擬桌面，協(xié)議的優(yōu)化程度將直將影響到云桌面的流暢性與用戶體驗(yàn)，比如出現(xiàn)畫(huà)面卡頓、丟幀等現(xiàn)象。如基于思杰公司的顯示協(xié)議ICA、微軟的RDP協(xié)議和RemoteFX技術(shù)、ReadHat的智能協(xié)議SPICE、HP的遠(yuǎn)程圖形軟件協(xié)議RGS和VMware的高效數(shù)據(jù)交換協(xié)議PCoIP等。帶寬受限制迫使各廠商設(shè)計(jì)和優(yōu)化各種遠(yuǎn)程顯示協(xié)議，推崇極少傳輸數(shù)據(jù)量，旨在提升性能的同時(shí)降低帶寬需求，從而為移動(dòng)接入、圖形視頻的數(shù)據(jù)傳輸提供最小的延遲和最好的用戶體驗(yàn)。

3云桌面的應(yīng)用場(chǎng)景

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用場(chǎng)景分為三大類型。3.1公共或基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和圖書(shū)館開(kāi)放教室。公共或基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)或開(kāi)放全校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程數(shù)目多，使用效率高，同時(shí)還承擔(dān)學(xué)?；蛉珖?guó)的各類大型機(jī)考。實(shí)驗(yàn)室具有規(guī)模及數(shù)量大、分布不集中、型號(hào)配置不同、購(gòu)置時(shí)間有先后、硬件更新?lián)Q代較頻繁、軟件安裝維護(hù)工作量大等特點(diǎn)，從而導(dǎo)致維護(hù)工作量大、集中管控較為困難。在此基礎(chǔ)上運(yùn)用云桌面技術(shù)進(jìn)行建設(shè)和改造，能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的部署以及統(tǒng)一的管理，滿足了不同校區(qū)以及不同實(shí)驗(yàn)室集中管理的需求[6]。通過(guò)部署云服務(wù)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息化與智能化管理，減少人工干預(yù)和人員數(shù)量，提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的響應(yīng)能力和效率。3.2學(xué)院專業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。隨著各應(yīng)用專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用需求增加，學(xué)院也擁有各類專業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。而專業(yè)應(yīng)用對(duì)設(shè)備性能的要求不同和軟件的應(yīng)用場(chǎng)景具有特殊性：如計(jì)算機(jī)專業(yè)的虛擬機(jī)及網(wǎng)絡(luò)配置、機(jī)械的ProE及3D圖形處理、美術(shù)或音樂(lè)的圖像及聲音處理、電子專業(yè)的電子設(shè)計(jì)軟件等，都要求機(jī)器本地計(jì)算性能高、用戶體驗(yàn)好。這些場(chǎng)景要求消耗大量計(jì)算資源,其在云端運(yùn)行還有困難或難以完全實(shí)現(xiàn)。其使用還需要進(jìn)一步研究探索和實(shí)際測(cè)試[7]。3.3多媒體電教室。高校多媒體教室都基本配置功能簡(jiǎn)單的電腦，基本是單機(jī)運(yùn)行，地點(diǎn)分布散、使用效率不高、更新周期較長(zhǎng)，遠(yuǎn)程管理和維護(hù)較為困難。實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)如表2所示。

4云桌面的選型與建設(shè)部署

目前高校在建設(shè)新機(jī)房和改造舊機(jī)房時(shí)都重視云桌面的建設(shè)和加大投入，也取得了顯著的成效。高?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用場(chǎng)景各不相同，選擇合適的云桌面是很有必要的。要根據(jù)教學(xué)體系和專業(yè)配置的特點(diǎn)，慎重選擇能滿足學(xué)校機(jī)房管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的桌面虛擬化系統(tǒng)[8]。因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有一種云桌面提供的架構(gòu)和傳輸協(xié)議可以適用于全場(chǎng)景及所有環(huán)境下的桌面交付，云桌面和傳統(tǒng)PC的互補(bǔ)必然存在著。目前高校云桌面的選型主要有VDI和VOI兩種類型。4.1云桌面VDI的選型。VDI是云計(jì)算技術(shù)和云桌面的典型應(yīng)用。桌面云通過(guò)將后臺(tái)計(jì)算資源虛擬化形成統(tǒng)一的資源池，管理員根據(jù)實(shí)驗(yàn)的桌面環(huán)境要求，通過(guò)桌面云集中管理平臺(tái)統(tǒng)一創(chuàng)建虛擬桌面并分配給對(duì)應(yīng)的學(xué)生和教師[9]。VDI主要是通過(guò)調(diào)用服務(wù)器的資源進(jìn)行運(yùn)算的，終端桌面性能的強(qiáng)弱主要取決于服務(wù)器配置、云桌面軟件功能的強(qiáng)大與否。VDI的優(yōu)勢(shì)在于可以解決規(guī)?；?、終端配置要求低、集中管理、應(yīng)用多樣化、多種終端接入設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全高、維護(hù)便捷等問(wèn)題。但它高度依賴于服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，所以適合在對(duì)性能要求低、應(yīng)用環(huán)境單一的行業(yè),對(duì)于大量圖像傳輸、依賴網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境則不適合[10]。VDI適用于中高等學(xué)校的基礎(chǔ)課程教學(xué)、可移動(dòng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用或多樣化的需求應(yīng)用、數(shù)據(jù)安全要求較高的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等場(chǎng)景。4.2云桌面VOI的選型。VOI基于純軟件虛擬化技術(shù)，不需要高配置的硬件，普通PC、瘦客戶機(jī)或者舊電腦均可以[10]。它充分利用本地PC高性能計(jì)算帶來(lái)的速度優(yōu)勢(shì)，且外設(shè)兼容性好，減少虛擬化層的開(kāi)銷(xiāo)帶來(lái)的低損耗。VOI還可利用已有的PC進(jìn)行云桌面的部署，保護(hù)現(xiàn)有設(shè)備的投資，提高管理的效率，適用于不需要多終端接入，并且對(duì)計(jì)算性能要求較高、有3D渲染處理的設(shè)計(jì)專業(yè)、影音動(dòng)畫(huà)、高性能計(jì)算機(jī)的相關(guān)專業(yè)。同時(shí)，VOI桌面也可適應(yīng)全國(guó)性的各類大規(guī)模機(jī)器考試等場(chǎng)景，可以避免VDI桌面因數(shù)據(jù)集中并發(fā)可能造成的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)故障引發(fā)的考試問(wèn)題。4.3高校云桌面實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。將云桌面技術(shù)的安全、高效、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)引入到虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)中[11]，成為高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和管理的方向。目前云桌面的技術(shù)還在不斷發(fā)展中，各廠家的云桌面產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，高校在云桌面的建設(shè)模式也在不斷探索中。因此，高校云桌面的建設(shè)應(yīng)從成本、維護(hù)、管理、功耗、安全、性能、資源利用和應(yīng)用場(chǎng)景等方面評(píng)估，從而在云桌面建設(shè)方面有的放矢，達(dá)到最佳的建設(shè)效果。實(shí)驗(yàn)室類型的多樣性、學(xué)科專業(yè)的應(yīng)用需求差異化、不同類型的新老電腦設(shè)備等問(wèn)題決定了高校在部署云桌面應(yīng)著重考慮：應(yīng)用場(chǎng)景需求、終端接入、教學(xué)需求、網(wǎng)絡(luò)帶寬、維護(hù)管理、成本核算、未來(lái)發(fā)展需要等因素。實(shí)驗(yàn)室可采用不同的建設(shè)方案，目前建設(shè)的方案主要有以下幾種：4.3.1搭建新云桌面平臺(tái)。針對(duì)新建的計(jì)算機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室，搭建VDI云桌面平臺(tái)，將云桌面的所有數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)集中在遠(yuǎn)端服務(wù)器，通過(guò)虛擬桌面?zhèn)魉蛡€(gè)性化的應(yīng)用，終端只負(fù)責(zé)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等外設(shè)輸入輸出操作，數(shù)據(jù)和管理集中化，具有數(shù)據(jù)安全、資源共享等特點(diǎn)。4.3.2改造成云桌面平臺(tái)。利用已有的設(shè)備資源，改造成云桌面，保護(hù)現(xiàn)有投資。通過(guò)搭建VOI云桌面，實(shí)現(xiàn)本地高性能計(jì)算、云數(shù)據(jù)管理的功能。在這種模式下甚至可實(shí)現(xiàn)盤(pán)網(wǎng)雙待功能（即使無(wú)網(wǎng)或無(wú)硬盤(pán)狀態(tài)下也可正常運(yùn)行），保證系統(tǒng)的健壯性和安全性。4.3.3多種桌面平臺(tái)混合在目前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中，由于應(yīng)用場(chǎng)景的差異化，建設(shè)混合的云桌面平臺(tái)是較好的解決方案。有些廠商可以實(shí)現(xiàn)3V（VDI、VOI、IDV）混合平臺(tái)的集中管理。一方面適合專業(yè)的應(yīng)用需求和個(gè)性化計(jì)算，另一方面利用已有的軟、硬件資源整合到云平臺(tái)中心。建設(shè)時(shí)可分步實(shí)施，逐步整合，從而完成整個(gè)學(xué)校的智能化和信息化管理，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的高效能管理。4.4高校云桌面實(shí)驗(yàn)室的部署。高校存在各類的實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用場(chǎng)景較廣泛，有著不同的專業(yè)需求和計(jì)算環(huán)境，因此依據(jù)不同的專業(yè)需求和應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)行不同類型的云桌面部署。表3所示的是集美大學(xué)在實(shí)施云桌面建設(shè)時(shí)采用的部署方案。從表3中可以看出，不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)選擇云桌面有實(shí)際的參考意義，以場(chǎng)景為主線選擇云桌面是目前比較可行的辦法。高校計(jì)算機(jī)公共部分實(shí)驗(yàn)室采用VDI云桌面模式，它將虛擬桌面的計(jì)算資源與高校實(shí)踐教學(xué)資源融合在一起，通過(guò)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的集中化、共享化來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室云桌面的建設(shè)[12]。VDI具備簡(jiǎn)單高效的系統(tǒng)維護(hù)、資源的動(dòng)態(tài)分配、多樣性的終端接入和更新?lián)Q代時(shí)較低成本等優(yōu)點(diǎn)，是今后高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展方向。但各專業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)的廣泛性和特殊性決定了不可用單一的管理模式來(lái)建設(shè)云桌面，因此利用VOI云桌面技術(shù)也是現(xiàn)行高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)所需要考慮和部署的。

5結(jié)束語(yǔ)

在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用云桌面技術(shù)是實(shí)驗(yàn)室智能化建設(shè)的發(fā)展需要。通過(guò)云服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)用及數(shù)據(jù)的桌面終端推送，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一軟件升級(jí)和數(shù)據(jù)的集中管理。云桌面基于虛擬化技術(shù)的終端操作系統(tǒng)交付與管理方案，可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，產(chǎn)生不同標(biāo)準(zhǔn)的云桌面模式并廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。由此針對(duì)高校資源虛擬化管理的大量產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，如何根據(jù)高校實(shí)驗(yàn)室自身的建設(shè)和管理需求選擇合適的虛擬化平臺(tái)顯得尤為重要。

本文從高校的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀出發(fā)，比較了各種云桌面技術(shù)的特性和各實(shí)驗(yàn)室及專業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景，提出云桌面技術(shù)的不同選型并在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室加以部署。云桌面的選擇不可隨大流和趕時(shí)髦，應(yīng)以實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景為首要出發(fā)點(diǎn)，兼顧管理效率和成本，避免盲目性和超額配置，最大發(fā)揮云桌面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和保證教學(xué)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

作者:梁志強(qiáng) 林秀珍 陳建海 單位:集美大學(xué)計(jì)算機(jī)工程學(xué)院