摘要：在計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)管理中應(yīng)用云桌面技術(shù)，通過(guò)將計(jì)算資源集中在后臺(tái)服務(wù)器上，可以降低實(shí)訓(xùn)室內(nèi)設(shè)備的硬件要求，節(jié)約成本并提高資源利用率。同時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)桌面，學(xué)生可以隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)云端軟件服務(wù)，提高學(xué)習(xí)的便捷性和靈活性。還可實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的動(dòng)態(tài)分配和管理，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活調(diào)整，提高資源的利用效率。該文通過(guò)闡述了云桌面技術(shù)的概念和組成，提出了云桌面系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算資源規(guī)劃、運(yùn)行測(cè)試等方面的應(yīng)用方法。通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)管理中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠提升管理效率和教學(xué)體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室；云桌面技術(shù)；VDI虛擬云桌面技術(shù)；RDS集中存儲(chǔ)與運(yùn)算技術(shù)；VOI虛擬系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.09.050

中圖分類(lèi)號(hào)：TP 308 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）09-0-03

Research on the Application of Cloud Desktop Technology in the Construction and Management of Computer Training Rooms

ZHENG Haifeng

（Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology， Hangzhou 310000， China）

Abstract： Applying cloud desktop technology in the construction and management of computer training rooms can reduce the hardware requirements of indoor equipment， save costs， and improve resource utilization by concentrating computing resources on backend servers. Meanwhile， through remote service desktops， students can access cloud software services anytime and anywhere， improving the convenience and flexibility of learning. It can also achieve dynamic allocation and management of computing resources， flexibly adjust according to actual needs， and improve resource utilization efficiency. The article elaborates on the concept and composition of cloud desktop technology， and proposes application methods for cloud desktop system architecture design， computing resource planning， and operational testing. Through practical verification， cloud desktop technology has significant advantages in the construction and management of computer training rooms， which can improve management efficiency and teaching experience.

Keywords： computer training room; cloud desktop technology; VDI virtual cloud desktop technology; RDS centralized storage and computing technology; VOI virtual system architecture technology

0 引言

基于信息技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室在教學(xué)活動(dòng)中扮演著重要的角色。但傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)管理方法存在諸多問(wèn)題，如硬件資源浪費(fèi)、軟件安裝與維護(hù)困難等?，F(xiàn)階段，云桌面技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)與管理中有著重要的作用。其借助公有云桌面和私有云桌面等工具，可達(dá)到遠(yuǎn)程連接的目的，確保云端軟件服務(wù)能與網(wǎng)絡(luò)電腦、平板、智能手機(jī)等硬件設(shè)備進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交換和功能互動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)整合后臺(tái)服務(wù)器資源、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)單元等硬件設(shè)備，可以有效構(gòu)建虛擬主機(jī)平臺(tái)，并提供遠(yuǎn)程服務(wù)桌面功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的分布式處理，從而提高計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的可用性和故障性。據(jù)此，本文在闡述云桌面技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)管理中云桌面技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入探究，旨在為提高實(shí)訓(xùn)室的管理效率和教學(xué)質(zhì)量提供借鑒與參考。

1 云桌面技術(shù)

1.1 技術(shù)概念

云桌面技術(shù)（Cloud desktop technology）即桌面虛擬技術(shù)，是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)與虛擬化應(yīng)用的桌面系統(tǒng)[1]。在實(shí)際應(yīng)用中，云桌面技術(shù)可以通過(guò)虛擬化處理內(nèi)存、顯卡等，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)、虛擬服務(wù)軟件，將用戶(hù)的桌面環(huán)境、操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序等存儲(chǔ)在云服務(wù)器上。同時(shí)，用戶(hù)可以在終端設(shè)備上訪(fǎng)問(wèn)云桌面系統(tǒng)，進(jìn)行不受跨時(shí)間和空間限制的個(gè)人桌面操作。云桌面技術(shù)的應(yīng)用，無(wú)需依賴(lài)特定硬件設(shè)備，且能夠通過(guò)加密與其他安全措施保護(hù)用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全性，減少數(shù)據(jù)丟失和泄露的風(fēng)險(xiǎn)。另外，云桌面技術(shù)能將桌面環(huán)境集中存儲(chǔ)在云服務(wù)器上，可以更好地管理和分配計(jì)算資源、軟件更新和配置變更，提高管理效率和資源利用率。

1.2 技術(shù)組成

1.2.1 VDI虛擬云桌面技術(shù)

VDI（Virtual Desktop Infrastructure）是基于VMware vSphere的虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)。

該架構(gòu)可以應(yīng)用View Manager服務(wù)器、vSphere平臺(tái)，將終端操作系統(tǒng)集中部署在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上，并對(duì)用戶(hù)的桌面進(jìn)行虛擬化（可批量虛擬化）[2]。用戶(hù)可以通過(guò)客戶(hù)端設(shè)備遠(yuǎn)程連接協(xié)議，與虛擬桌面進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)跨設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)個(gè)人桌面操作系統(tǒng)。同時(shí)，用戶(hù)可以在每個(gè)終端設(shè)備上，按照實(shí)際需求分配CPU、硬盤(pán)和內(nèi)存資源。

1.2.2 RDS集中存儲(chǔ)與運(yùn)算技術(shù)

RDS集中存儲(chǔ)與運(yùn)算技術(shù)（Relational Database Service）是一種具有穩(wěn)定性、可彈性伸縮、即開(kāi)即用的在線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)技術(shù)。

RDS集中存儲(chǔ)與運(yùn)算技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中，可根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際應(yīng)用需求，將后臺(tái)服務(wù)器當(dāng)中的虛擬機(jī)載入至客戶(hù)端，以供客戶(hù)操作[3]。同時(shí)，通過(guò)鏡像處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)后臺(tái)服務(wù)器與多個(gè)客戶(hù)端數(shù)據(jù)的同步。另外，該架構(gòu)允許客戶(hù)端依據(jù)任務(wù)執(zhí)行的實(shí)際情況，自主選擇適應(yīng)需求的虛擬機(jī)加載。以實(shí)際應(yīng)用環(huán)境視角而言，RDS集中存儲(chǔ)與運(yùn)算技術(shù)常用于構(gòu)建基于Windows或Linux操作系統(tǒng)的云桌面環(huán)境中。

1.2.3 IDV智能桌面虛擬化技術(shù)

IDV智能桌面虛擬化技術(shù)（Intelligent Desktop Virtualization）是一種服務(wù)器驅(qū)動(dòng)的計(jì)算模式，采用了精簡(jiǎn)的客戶(hù)端模型，可以迅速為用戶(hù)提供桌面虛擬環(huán)境，使用戶(hù)獲得完整的PC機(jī)使用體驗(yàn)。

從結(jié)構(gòu)上看，IDV屬于集中存儲(chǔ)、分布運(yùn)算的架構(gòu)，主要目標(biāo)是降低數(shù)據(jù)中心的建設(shè)量，并利用智能客戶(hù)端的快速處理能力，進(jìn)一步提升用戶(hù)的使用滿(mǎn)意度。同時(shí)，通過(guò)多媒體重定向的本地執(zhí)行，可以進(jìn)一步提升用戶(hù)體驗(yàn)感受，并降低技術(shù)使用成本。另外，該架構(gòu)可以智能提供層映像。在技術(shù)專(zhuān)家的操作下，桌面鏡像可被精細(xì)地分解為獨(dú)立的邏輯層，以便于逐個(gè)進(jìn)行高效管理，有效壓縮映像的數(shù)量。該架構(gòu)的另一特點(diǎn)是可運(yùn)用外置通道（Out Of Band）的訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)獨(dú)立操作的管理途徑，且提升了技術(shù)應(yīng)用的安全性[4]。

1.2.4 VOI虛擬系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)

VOI虛擬系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)（Virtual Operatingsystem Infrastructure）是以客戶(hù)端虛擬容器技術(shù)為底層基礎(chǔ)，建立一個(gè)虛擬容器池，再進(jìn)行部署操作的技術(shù)架構(gòu)。

VOI虛擬系統(tǒng)架構(gòu)中無(wú)任何硬件虛擬化層，其本身即無(wú)盤(pán)工作站，集成了存儲(chǔ)、分布運(yùn)算[5]。同時(shí)，該架構(gòu)在服務(wù)器端存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在客戶(hù)機(jī)上有效運(yùn)行桌面。在啟動(dòng)客戶(hù)機(jī)時(shí)，用戶(hù)只需將操作系統(tǒng)與應(yīng)用從服務(wù)器端一次性載入本地存儲(chǔ)，就可以在本地機(jī)器上流暢運(yùn)行已上傳的桌面系統(tǒng)。另外，該架構(gòu)允許離線(xiàn)操作，具備桌面系統(tǒng)的集中安全管理功能，且桌面性能與傳統(tǒng)PC體驗(yàn)完全一致，兼容性問(wèn)題不復(fù)存在。

2 計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)管理中云桌面技術(shù)的應(yīng)用

2.1 云桌面系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

為提升管理效率與優(yōu)化運(yùn)營(yíng)效果，云桌面系統(tǒng)架構(gòu)需進(jìn)行升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件資源的集中統(tǒng)一管理，以及對(duì)虛擬和物理桌面的即時(shí)監(jiān)控。具體措施包含設(shè)計(jì)高效的數(shù)據(jù)中心，提供桌面連接解決方案，并確保能夠接入多種類(lèi)型的客戶(hù)端。

以高校計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)為例，可以采用云桌面服務(wù)，以提升硬件設(shè)施和軟件功能的整合與管理。該架構(gòu)可由基礎(chǔ)設(shè)施層、服務(wù)與管理層以及用戶(hù)操作層構(gòu)成（見(jiàn)圖1），確保高效穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

云桌面系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施層位于最底層，涉及終端服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、路由器等硬件，以及VDI、RDS或ICA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和虛擬化資源池等軟件工具。所有組件通過(guò)I/O接口相互連接，共同實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)虛擬化、數(shù)據(jù)處理任務(wù)和信息整合服務(wù)。

云桌面平臺(tái)的軟件服務(wù)體系結(jié)構(gòu)包括服務(wù)管理層，主要涉及身份驗(yàn)證模塊、配置管理模塊、資源管理模塊、權(quán)限管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、軟件服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及性能檢測(cè)模塊。各模塊各自獨(dú)立，分別負(fù)責(zé)不同的功能。云桌面管理系統(tǒng)中的身份驗(yàn)證模塊，在用戶(hù)登錄時(shí)執(zhí)行權(quán)限驗(yàn)證，同時(shí)提供用戶(hù)交互界面、軟件應(yīng)用控制以及數(shù)據(jù)共享的管理功能，以保障云桌面系統(tǒng)使用的安全性。

在師生用戶(hù)的交互過(guò)程中，前端用戶(hù)應(yīng)用層扮演著關(guān)鍵中介的角色，整合了主機(jī)申請(qǐng)、人機(jī)互動(dòng)以及模擬實(shí)驗(yàn)等多個(gè)核心功能，以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)操作的全面性與高效性。該系統(tǒng)依據(jù)用戶(hù)的權(quán)限規(guī)范，執(zhí)行數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)、處理任務(wù)以及實(shí)驗(yàn)仿真的請(qǐng)求，通過(guò)與服務(wù)管理的多級(jí)架構(gòu)進(jìn)行功能對(duì)接和任務(wù)執(zhí)行，建立跨計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的仿真試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效獲取與存儲(chǔ)管理。

2.2 云桌面系統(tǒng)計(jì)算資源規(guī)劃

根據(jù)上述架構(gòu)設(shè)計(jì)，本部署計(jì)劃包括1臺(tái)桌面云管理平臺(tái)服務(wù)器和240臺(tái)客戶(hù)端PC。具體配置要求如下：

（1）桌面云管理平臺(tái)服務(wù)器。①設(shè)備類(lèi)型：采用標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)級(jí)機(jī)架結(jié)構(gòu)；②CPU：內(nèi)置雙核心Intel E5-2620v4處理器；③內(nèi)存：配置16 GB內(nèi)存，且具備擴(kuò)展?jié)摿?，預(yù)置3個(gè)內(nèi)存擴(kuò)展插槽；④存儲(chǔ)：配置包括240 GB企業(yè)級(jí)SSD及8TB SATA3.0企業(yè)級(jí)硬盤(pán)；⑤網(wǎng)絡(luò)接口：設(shè)計(jì)包括1個(gè)千兆管理接口和1個(gè)千兆數(shù)據(jù)接口；⑥支持連接1 000個(gè)不同操作系統(tǒng)鏡像的終端。

（2）客戶(hù)端PC。①架構(gòu)：x86架構(gòu)；②CPU：配置Intel第六代I5系列處理器或其以上版本；③主頻：處理器基礎(chǔ)頻率需達(dá)到或超過(guò)2.0 GHz；④內(nèi)存：至少8 GB；⑤顯卡：采用Intel HD 530顯卡；⑥存儲(chǔ)：提供500 GB機(jī)械硬盤(pán)作為基礎(chǔ)存儲(chǔ)。

2.3 云桌面系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試

在本策略中，筆者對(duì)每一個(gè)客戶(hù)機(jī)都實(shí)施了定制化的桌面環(huán)境，如Win7（基礎(chǔ)辦公用途）、Win7（圖形設(shè)計(jì)）以及Win7（軟件開(kāi)發(fā)），以深入驗(yàn)證部署策略的效能。會(huì)制定一套具有可靠性、功能完整性、用戶(hù)親和力、維護(hù)效率以及運(yùn)行性能在內(nèi)的5大評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)來(lái)解析測(cè)試結(jié)果。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，在Windows桌面環(huán)境的部署過(guò)程中，已實(shí)現(xiàn)約60 s的快速配置時(shí)間。該平臺(tái)具備對(duì)各種終端的統(tǒng)一管理功能，確保了功能的全面性和使用的直觀(guān)性。還兼顧了客戶(hù)端的本地環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)便的管理和維護(hù)流程。即使面對(duì)服務(wù)器故障、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或網(wǎng)絡(luò)中斷的情況，終端仍能保持其正常操作，顯示了其高度的可靠性。

2.4 基于云桌面系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)管理體系

在采納云桌面技術(shù)的環(huán)境下，應(yīng)以實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，基于云桌面技術(shù)打造先進(jìn)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)管理框架。

在實(shí)踐訓(xùn)練室的構(gòu)建上，院校需分期、逐步對(duì)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)實(shí)踐訓(xùn)練室進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，以確保實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)踐訓(xùn)練室的高質(zhì)量建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在逐步改建過(guò)程中，技術(shù)專(zhuān)家應(yīng)充分利用原有軟件和硬件設(shè)施的剩余潛力，不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)充分成熟、條件適宜時(shí)，逐步推進(jìn)計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)云平臺(tái)的擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)全校范圍的覆蓋。

在實(shí)訓(xùn)室的管理工作中，管理者需預(yù)先與各個(gè)實(shí)訓(xùn)科目教師進(jìn)行溝通，以熟知實(shí)訓(xùn)過(guò)程中所需的操作平臺(tái)及軟件工具?？山柚破脚_(tái)，批量獲取和優(yōu)化各種操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件，使得用戶(hù)在訪(fǎng)問(wèn)云桌面系統(tǒng)時(shí)，能直接在指定功能區(qū)切換或下載必要的軟件，有效防止因誤操作造成的系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。同時(shí)，管理者需將計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的管理重心從單機(jī)管理與運(yùn)行環(huán)境控制，轉(zhuǎn)為對(duì)云服務(wù)器集群的管理，主要關(guān)注云服務(wù)器的防護(hù)，如防止黑客攻擊、病毒擴(kuò)散，以及確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

云桌面技術(shù)作為一種革新性的應(yīng)用模式，在建立個(gè)性化訓(xùn)練平臺(tái)、優(yōu)化資源分配及保障網(wǎng)絡(luò)安全等關(guān)鍵領(lǐng)域展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，因此被視為計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室的發(fā)展方向。在云桌面系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用VDI虛擬云桌RGvblvZKtMq9dKhM+6z0UeViO5a1zwll8n53ucG/LIQ=面技術(shù)、RDS集中存儲(chǔ)與運(yùn)算技術(shù)、IDV智能桌面虛擬化技術(shù)、VOI虛擬系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算資源的合理規(guī)劃和分配。同時(shí)，在云桌面系統(tǒng)的運(yùn)行測(cè)試中，可通過(guò)測(cè)試和優(yōu)化，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能?；谠谱烂嫦到y(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)管理體系的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)訓(xùn)室資源的充分利用和教學(xué)活動(dòng)的順利開(kāi)展。

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