陳澤恩

摘要：在我國社會現(xiàn)代化發(fā)展程度不斷提高以及科學(xué)技術(shù)能力不斷深入的背景下，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)憑借自身具有的多元化優(yōu)勢在各行各業(yè)發(fā)揮了不可替代的作用。特別是在高校公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房數(shù)量不斷增多的環(huán)境下，公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的日常維護(hù)和管理工作中存在的問題逐漸增多。作為云計算的一種應(yīng)用形態(tài)，桌面云是在云計算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷發(fā)展過程中產(chǎn)生的，以超融合架構(gòu)為基礎(chǔ)的桌面云應(yīng)用與設(shè)計，能夠使桌面云技術(shù)的完善程度進(jìn)一步提升。該文針對以超融合框架為基礎(chǔ)的桌面云設(shè)計與應(yīng)用展開詳細(xì)分析，為我國現(xiàn)代化計算機(jī)技術(shù)水平的進(jìn)一步普及提供積極幫助。

關(guān)鍵詞：超融合架構(gòu);桌面云;計算;應(yīng)用

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）33-0141-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

在現(xiàn)代化教育領(lǐng)域，多媒體教學(xué)憑借自身具有的多元化優(yōu)勢得到了普遍應(yīng)用，作為高校開展多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)平臺，多媒體基礎(chǔ)設(shè)施平臺的數(shù)量也越來越多。多媒體教學(xué)是否能夠正常開展，直接取決于公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，而相關(guān)技術(shù)架構(gòu)直接決定了公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房是否能夠處于正常運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)實(shí)際調(diào)查研究能夠發(fā)現(xiàn)，很多高校開設(shè)的公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房所使用的技術(shù)架構(gòu)隨著相關(guān)設(shè)施設(shè)備數(shù)量的不斷提高，在管理和維護(hù)工作中存在的問題也越來越多。采取何種手段對高校公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房建設(shè)模式進(jìn)行探索，使高校公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房具有的使用效率和管理效率得到進(jìn)一步提升，已經(jīng)成為目前高校開展信息教學(xué)過程中亟待解決的問題之一。為了有效解決這個問題，將桌面云技術(shù)合理運(yùn)用其中，通過對桌面云技術(shù)進(jìn)行有效設(shè)計，充分研究桌面云的應(yīng)用方式，不僅能夠提高多媒體教師的使用效率和管理效率，而且還能確保公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的運(yùn)行始終處于正常狀態(tài)，為學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代化信息技術(shù)提供幫助。

1 超融合架構(gòu)技術(shù)

對于超融合構(gòu)架技術(shù)而言，主要指的是將一臺或多臺物理服務(wù)器進(jìn)行整合，使其形成一個統(tǒng)一的資源庫，然后運(yùn)用虛擬化技術(shù)對若干臺具有較為完整功能以及獨(dú)立功能的服務(wù)器進(jìn)行模擬，使物理服務(wù)器的硬件資源得到充分應(yīng)用。以此虛擬化的服務(wù)器作為底層構(gòu)架，在此基礎(chǔ)上，延伸出儲存虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化，然后利用所畫即所得的模式，對具體業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行快速構(gòu)建。其中儲存虛擬化主要指的是不同類型和分布在不同物理服務(wù)器中的硬盤在網(wǎng)絡(luò)組成分布式文件系統(tǒng)的作用下，以一個具有較高邏輯性的虛擬存儲單元的身份呈現(xiàn)出來，從而通過集中管理，為用戶提供統(tǒng)一分配使用權(quán)限。對于網(wǎng)絡(luò)虛擬化而言，主要指的是在物理網(wǎng)絡(luò)以及虛擬機(jī)之間建立一套具有較高完整性和邏輯性的連接、設(shè)備、服務(wù)，其中虛擬網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備主要包含虛擬路由器、分布式虛擬交換機(jī)、虛擬下一代防火墻。不僅能夠使虛擬資源的靈活拓展以及動態(tài)調(diào)度指令得到有效落實(shí)，而且還能確保全網(wǎng)流量實(shí)現(xiàn)可視化，相關(guān)配置具有較高檢疫性和直觀性，運(yùn)營維護(hù)工作具有較高便捷性和靈活性。

2 超融合架構(gòu)技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 集群優(yōu)勢

根據(jù)對超人和構(gòu)架技術(shù)展開的大量實(shí)際調(diào)查研究能夠發(fā)現(xiàn)，將多臺物理主機(jī)整合成一個管理平臺，加入其終端，從而形成一個內(nèi)容豐富的資源庫，對各模塊展開統(tǒng)一管理。如圖1所示，這樣不僅能夠確保相關(guān)業(yè)務(wù)部署具有的復(fù)雜程度大幅度降低，而且還能進(jìn)一步提升虛擬資源的空間范圍。通過對超融合構(gòu)架技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠在很大程度上使資源的利用率得到提高，而且如果某一臺主機(jī)出現(xiàn)故障問題，其他主機(jī)依然可以對相關(guān)工作進(jìn)行無縫對接，不會產(chǎn)生任何影響。

2.2 虛擬化優(yōu)勢

對于超融合構(gòu)架技術(shù)而言，不僅能夠使一臺或多臺服務(wù)器以一個資源庫的方式呈現(xiàn)出來，而且還能通過對虛擬化技術(shù)的有效應(yīng)用，將無數(shù)個具有較高完整功能的服務(wù)器進(jìn)行抽象轉(zhuǎn)換。因此相關(guān)人士可以通過對這一物理服務(wù)器相關(guān)硬件資源的充分利用，提高運(yùn)行、維護(hù)、管理效率。

2.2.1 服務(wù)器虛擬化

將多臺物理服務(wù)器組建成統(tǒng)一化的資源管理系統(tǒng)，通過虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，將抽象性的服務(wù)器模擬出來，要求服務(wù)器的功能較為完整，多臺服務(wù)器之間獨(dú)立存在，通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)，能夠有效運(yùn)用物理服務(wù)器所具有的內(nèi)在硬件資源，全面提高超融合框架的管理質(zhì)量和運(yùn)行效率。

2.2.2 存儲虛擬化

將固態(tài)盤、機(jī)械盤等不同類型的硬盤，從現(xiàn)有的物理服務(wù)器中進(jìn)行虛擬化操作，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的便利性，將其組合到一起形成分布式的文件管理系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)邏輯轉(zhuǎn)化，使其變?yōu)樘摂M存在的存儲單元，實(shí)現(xiàn)用戶的集中管理和統(tǒng)一分配。

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

在虛擬機(jī)和物理網(wǎng)絡(luò)之間構(gòu)建完整的邏輯性網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，負(fù)責(zé)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)連接，提供便捷式的技術(shù)服務(wù)，將虛擬的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備建立在該模塊，進(jìn)行VXLAN 等網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)協(xié)議的簽訂，簡化網(wǎng)絡(luò)管理流程，助力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目梢暬l(fā)展。

3 桌面云應(yīng)用價值

3.1 集中化管理

在運(yùn)用傳統(tǒng)桌面辦公模式的過程中，其具有的使用成本中管理成本和維護(hù)成本占據(jù)了較大部分。其中管理成本涉及內(nèi)容較多，包括轉(zhuǎn)硬件的備份成本、數(shù)據(jù)恢復(fù)成本、修復(fù)成本、升級成本、安裝配置成本等。這些工作在傳統(tǒng)桌面的使用過程中需要在每一個桌面上只做一次，導(dǎo)致工作量和工作復(fù)雜性極高。將桌面云技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)桌面應(yīng)用，通過其具有的集中化管理特征，能夠使信息運(yùn)維工程師只需對控制中心進(jìn)行管理，即可完成對成百上千虛擬桌面的有效管理。此時在對所有桌面系統(tǒng)進(jìn)行更新的過程中，只需要對一個基礎(chǔ)鏡像模板進(jìn)行更新，就可以使其他桌面同步完成該項(xiàng)操作。

3.2 高安全性

對于桌面云而言，是一種云設(shè)計的應(yīng)用形態(tài)，是云計算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)在不斷發(fā)展與推廣過程中產(chǎn)生的結(jié)果，通過對基于超融合架構(gòu)桌面云系統(tǒng)進(jìn)行全面設(shè)計和有效應(yīng)用，能夠確保該技術(shù)得到進(jìn)一步完善。該系統(tǒng)具有較高的安全性，主要表現(xiàn)在具備能夠?yàn)樯矸菡J(rèn)證提供具有較高安全性和可行性的解決方案，使系統(tǒng)能夠?qū)δ繕?biāo)用戶進(jìn)行認(rèn)證并給予授權(quán)，能夠?yàn)橛脩舻慕巧M(jìn)行設(shè)定，幫助用戶進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的添加、刪除以及密碼設(shè)置，對不同角色賦予不同權(quán)限，為用戶修改具體內(nèi)容提供權(quán)限。

如圖2所示，想要保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要組建業(yè)務(wù)網(wǎng)，創(chuàng)建虛擬桌面進(jìn)行業(yè)務(wù)系統(tǒng)的合法訪問，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，需要保證每臺虛擬機(jī)（VM）都配備獨(dú)特的IP地址，并借助服務(wù)器業(yè)務(wù)口與外部環(huán)境建立連接關(guān)系，建立終端接入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對虛擬桌面網(wǎng)絡(luò)的終端訪問，擺脫對虛擬機(jī)IP的過度依賴。

3.3 低成本

運(yùn)用傳統(tǒng)辦公模式的過程中，由于相關(guān)設(shè)備的生命周期難延續(xù)，還會受到環(huán)境問題、氧化問題、顯卡問題的影響存在各種不良現(xiàn)象。特別是計算機(jī)設(shè)備頻繁地開關(guān)機(jī)操作，無法保證系統(tǒng)具有較高安全性。利用桌面云對教學(xué)軟件和辦公桌面進(jìn)行集中化處理，不僅能夠使相關(guān)數(shù)據(jù)資源的使用率進(jìn)一步提高，有效降低運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜性，使管理工作得到有效簡化，最大程度降低碳的排放量，提高教師和學(xué)生的工作效率與學(xué)習(xí)效率，而且還能確保借力的桌面資源庫具有較高彈性伸縮特征，使學(xué)生和老師能夠隨時隨地實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源、計算資源的分配或回收。

4 桌面云教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

4.1 桌面云方案的選擇

根據(jù)實(shí)際調(diào)查研究能夠知道，能夠?qū)ψ烂嫒朔桨高M(jìn)行有效解決的措施較少，大部分是從桌面虛擬化方案轉(zhuǎn)變而來，目前主要有的 VMware Horizon View、Citrix XenDesktop，開源的 Ulteo、eyeOS。其中，VMware 與 Citrix主要是在VDI的基礎(chǔ)上構(gòu)建而成，也就是每一臺用戶的桌面都有一臺對應(yīng)的云端虛擬技術(shù)面，該項(xiàng)技術(shù)目前具有較高的成熟性。eyeOS 是 Web Desktop，主要是通過瀏覽器對用戶的桌面進(jìn)行模擬，從而對Web程序進(jìn)行運(yùn)行，因此并不能作為桌面兒的真正操作系統(tǒng)，所以用戶體驗(yàn)感較差。Ulteo主要是以VDI為基礎(chǔ)，能夠?qū)ψ烂嬖葡到y(tǒng)進(jìn)行拓展，能夠?yàn)橛脩粼谄桨咫娔X或移動手機(jī)等任何設(shè)備的云端服務(wù)器上下載Linux 與 Windows程序。Ulteo主要是通過對程序代管技術(shù)的有效應(yīng)用，在同一桌面下確保Linux 與 Windows能夠共同執(zhí)行命令[1]。

4.2 桌面云教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的核心技術(shù)主要以Ulteo為主，分為客戶端和云端，相關(guān)服務(wù)器能夠通過對客戶端規(guī)模大小的確認(rèn)，對資源進(jìn)行合理的擴(kuò)展和整合?；诔诤霞軜?gòu)的桌面云系統(tǒng)不僅能夠?qū)τ脩襞c應(yīng)用程序進(jìn)行有效分組，而且還能確保分組之后的用戶能夠與外部LDAP、Active Directory進(jìn)行集成對應(yīng)。同一分組中，用戶可以結(jié)合自身的實(shí)際喜好與需求對云桌面進(jìn)行個性化配置，從而在計算機(jī)中建立一個私人的文件空間。通過這樣的方式，能夠?qū)⒕哂邢嗤枨蟮慕處焺澐值酵唤M，使這些教師能夠同時對同一云桌面進(jìn)行訪問，從而使教師能夠更加便捷地實(shí)現(xiàn)自身動態(tài)化需求[2]。

4.3 桌面云教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

對于公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的云桌面系統(tǒng)而言，相關(guān)服務(wù)器主要運(yùn)行集中在云端，云端的基礎(chǔ)設(shè)施涉及內(nèi)容較多，主要包括儲存、網(wǎng)絡(luò)、計算。將開源OpenStack作為桌面云的操作系統(tǒng)，使底層物理設(shè)備以計算資源庫的狀態(tài)呈現(xiàn)，從而展開統(tǒng)一的管理與使用。Ulteo環(huán)境部署主要在OpenStack云平臺生成的虛擬機(jī)上運(yùn)行，以形式最簡單的運(yùn)行環(huán)境為例，一共需要架設(shè)兩臺服務(wù)器，將文件服務(wù)器、Linux應(yīng)用程序服務(wù)器、Web Portal、規(guī)劃管理安裝在第1臺服務(wù)器中，將Windows應(yīng)用程序安裝在第2臺服務(wù)器中。

4.3.1 “私有桌面云+共有云存儲”的輔助教學(xué)

想要實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式的創(chuàng)新，就需要憑借學(xué)?，F(xiàn)有的云平臺技術(shù)，完善防火墻等安全網(wǎng)絡(luò)措施，在教學(xué)過程中憑借域名訪問進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入，桌面云的外部接入能夠構(gòu)建計算機(jī)操作平臺，為學(xué)生營造一個良好的教學(xué)環(huán)境，打破傳統(tǒng)教學(xué)時間與空間的限制，全面提高計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)操作能力。

4.3.2 云平臺保證學(xué)生作業(yè)連續(xù)性

如圖3所示，在教學(xué)開展的過程中，通過云平臺技術(shù)的操作，能夠憑借遠(yuǎn)程技術(shù)操控，將在校期間的實(shí)驗(yàn)操作與學(xué)生的課后作業(yè)任務(wù)開展，建立便捷式連接，全面提高學(xué)生的計算機(jī)操作能力，教師要保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的連續(xù)性，避免出現(xiàn)學(xué)生作業(yè)間斷問題，尤其是一些整體性要求較強(qiáng)的編程連續(xù)作業(yè)任務(wù)，不需要通過數(shù)據(jù)內(nèi)容復(fù)制和數(shù)據(jù)庫的遷移，就能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的連續(xù)操作。

4.3.3 通過云平臺接入利用校內(nèi)資源

出于對數(shù)據(jù)資源使用安全的考量，一些企業(yè)內(nèi)部的資源信息具有不對外開放性，但在實(shí)訓(xùn)教學(xué)開展的過程中，可以通過安全的云技術(shù)接入，能夠更好地運(yùn)用校內(nèi)軟硬件資源，保證教學(xué)流程的多元化。

4.4 教室桌面云管理

第一，對應(yīng)用程序服務(wù)器進(jìn)行注冊。注冊安裝在系統(tǒng)中的 Linux 與 Windows應(yīng)用程序服務(wù)器，并將安裝的服務(wù)器轉(zhuǎn)換到生產(chǎn)狀態(tài)。

第二，對用戶與用戶組進(jìn)行創(chuàng)建?？梢詫lteo的本地用戶進(jìn)行創(chuàng)建，并將這些用戶進(jìn)行分組，也可以通過與外部的 LDAP、 Active Directory進(jìn)行集成，對其中的用戶與用戶組進(jìn)行使用。

第三，對應(yīng)用程序進(jìn)行分組和分組。對云桌面需要使用的程序進(jìn)行選擇并分組，使程序組和用戶組之間存在對立關(guān)系，然后為具體用戶可使用程序的范圍進(jìn)行定義，在此基礎(chǔ)上，對程序組進(jìn)行發(fā)布[3]。

4.5 教室桌面云面應(yīng)用

對于云桌面的教學(xué)系統(tǒng)而言，能夠?yàn)橐苿釉O(shè)備以及PC端的訪問提供支持，其中包含種類多元內(nèi)容豐富的教學(xué)方式不僅能夠使多媒體基礎(chǔ)教學(xué)需求得到充分滿足，而且還能使教師與學(xué)生的泛在學(xué)習(xí)需求得到充分滿足。通過對云桌面教學(xué)系統(tǒng)的有效應(yīng)用，能夠使Linux 與 Windows在同一桌面環(huán)境下充分整合和運(yùn)行的目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，能夠使相關(guān)課程的教學(xué)效率得到進(jìn)一步提升[4]。

4.5.1 接入終端

桌面云接入終端需要以相關(guān)設(shè)備為基礎(chǔ)，建立能夠獨(dú)立操作的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通過安全協(xié)議簽署，將其與服務(wù)器桌面云設(shè)備建立連接關(guān)系，同時，在運(yùn)行過程中為了有效運(yùn)用現(xiàn)有的桌面云資源，需要充分應(yīng)用IT資產(chǎn)，對移動設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)桌面進(jìn)行必要插件的安裝，使其能夠與運(yùn)行狀態(tài)下的服務(wù)器桌面建立連接。

4.5.2 網(wǎng)絡(luò)接入

桌面云能夠?yàn)橛脩籼峁┒嘣慕尤敕绞?，用戶可以在有線局域網(wǎng)和無線廣域網(wǎng)的連接過程中，選擇適合自己的連接方式，在這里為了保證網(wǎng)絡(luò)連接的安全性，推薦使用安全連接方式。

4.5.3 控制臺

控制臺能夠配置運(yùn)行狀態(tài)下的虛擬桌面服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)置和存儲設(shè)備配置的操作流程，充分發(fā)揮出控制臺的多樣化配置功能，同時，控制臺能夠?qū)崿F(xiàn)對服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)的全程監(jiān)控，監(jiān)督服務(wù)器基礎(chǔ)性能指標(biāo)的變化規(guī)律，定時將服務(wù)器的使用情況反映到用戶面前。

4.5.4 應(yīng)用程序

結(jié)合實(shí)際教學(xué)過程中，對桌面云設(shè)計的根本要求，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)桌面應(yīng)用程序的部署，以控制臺管理員的身份，將教學(xué)過程中需要用到的軟件，發(fā)送到虛擬操作界面，學(xué)生只需要通過桌面連接就能夠進(jìn)行軟件使用，構(gòu)建真實(shí)性較高的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時，為學(xué)生帶來良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，具備與傳統(tǒng)桌面完全一致的使用流程。

5 結(jié)束語

在高校公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房數(shù)量不斷增多的過程中，由于各種因素導(dǎo)致多媒體教學(xué)效果始終無法達(dá)到令人滿意的程度。因此為了將這些問題有效解決，將運(yùn)用開源軟件構(gòu)建的云桌面教學(xué)平臺合理結(jié)合其中，憑借其具有的快速部署以及較低成本等優(yōu)勢，能夠使高校在維護(hù)和管理公共實(shí)驗(yàn)室機(jī)房過程中，相關(guān)工作具有的復(fù)雜性得到大幅度降低。與此同時，基于超融合架構(gòu)的桌面云技術(shù)能夠?yàn)楦咝ｉ_展多媒體教學(xué)提供多元化的教學(xué)方式，有效實(shí)現(xiàn)提高多媒體教學(xué)質(zhì)量的目的。因此相關(guān)人士不僅要加強(qiáng)對桌面云技術(shù)在高校多媒體教學(xué)中具有重要性的重視力度，而且還要通過對桌面云技術(shù)進(jìn)行不斷探索，明確了解桌面人在使用過程中存在的問題以及導(dǎo)致相關(guān)問題產(chǎn)生的原因。在此基礎(chǔ)上，采取多元化的有效措施將存在的問題逐一解決，進(jìn)一步提高桌面云技術(shù)性能的同時，有效實(shí)現(xiàn)提高高校信息化教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。

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