虚拟桌面技术在高校实验室机房升级改造中的应用研究

学生人数较少，或者实验课课时较短，这样势必就会导致实验设施空置，造成浪费。而另外一方面，还有一些专业，实验课时有限，由于实验室机房资源的有限性，现有条件下仅能保证老师上课的需求，而学生自己在平时课下练习的时候缺少相应的环境支持。

1 高校实验机房使用现状及发展

解决实验室利用率的问题，可以考虑多个专业共用一个实验室，即建立通用实验室。这类通用实验室的基本技术构架主要有两种，即有盘系统以及无盘系统，这也是我们国内大多数高校实验机房现阶段所采用的主流的两种解决方案。有盘系统顾名思义就是指系统内的每个终端节点都带有硬盘存储设备。这类实验机房，可以将其看作是第一代实验机房。其特点是系统稳定性比较好，数据安全性在采用硬盘保护卡的前提下也是相对较好的，但是缺点就是不易于维护，而且相比于无盘系统还要多出了硬盘的开销。随着技术的发展第一代的有盘系统所支撑的实验机房慢慢的被更易于维护的无盘系统所逐渐替代。在这里可以把由无盘系统所支持的实验机房看作是第二代实验机房。而无盘系统是指由无盘工作站所组成的局域网系统，就是说局域网内的所有工作终端都不安装硬盘，而教师上课教学所需要的软件安装全部在服务器端，所有的工作终端和服务器共处于一个局域网内。这样每当工作终端开机后，会通过网络首先请求服务器端传送预先指定的系统镜像。在镜像被加载之后无盘终端可以像有盘终端一样工作，区别是无盘终端一般无法把软件运行的结果存储在本机的硬盘上，通常需要老师和同学自备优盘或其他的存储设备。而无盘系统相对于有盘系统的优点首先在于更好的可维护性，更加节省了人力，其次是在成本上由于省去了各个工作终端的硬盘也要比优盘系统更低廉一些。但是无盘系统相对于有盘系统也有一个非常重要的缺点，就是系统的稳健性要低于有盘系统，在投入使用的初期这个劣势还不是十分的明显，但是到了后期会体现的非常突出。这是因为无盘系统的基本工作原理导致的，因为无盘工作站是由网卡的启动芯片（Boot ROM，该逻辑已经镶嵌于主板的BIOS中）以不同的形式向服务器发送启动请求。服务器在收到请求信号后再根据不同的机制向工作站发送必要的启动数据。工作站在下载完这些必要的启动数据后，系统控制权再由Boot ROM转移到内存的某些特定区域继续引导操作系统[1]。而上述的这个过程是要依赖局域网来进行数据传输的，所以局域网内的任意一个环节都可能对整体的稳健性构成影响。比如网内的交换机，路由器，服务器，甚至于网线等等。任意一个环节的故障都可能导致对整体系统的性能的影响。所以当设备投入使用一定时期后，无盘系统的故障率会激增，远高于有盘系统。

那么是否能有一种解决方案，既能有良好的可维护性，又兼顾到系统的稳定性，同时还能保证学生自己在课下练习。这就引入另外一种解决方案，虚拟桌面解决方案。虚拟桌面概念（Virtual Desktop，简称VD）最早由厂商VMware提出，现在已实现标准化。其特点是对所有的桌面信息进行统一集成管理，同时保证用户的使用性能[2]。理论上用户可以通过虚拟桌面技术的支持，用手机、电脑或平板，在任意网络支持的环境下访问自己网络上的个人桌面系统。这样由虚拟桌面技术支持的实验机房就可以完美的解决可维护性和系统稳定性的问题了。可以在现有的条件基础下对实验室进行升级改造，实验室的客户端可以是有盘也可以是无盘的，如果是有盘的，那么即使网络的某个环节发生问题也一样可以通过本机的硬盘系统启动机器，都绝对不会发生机房内设备全部瘫痪而无法使用的情况，哪怕是无盘的客户端，只要能够提供互联网接口，不管是有线的还是无线的，都可以通过互联网访问服务器上对应的桌面[3]。此外学生还可以在其他的互联网环境下用个人电脑或手机来访问自己的桌面。所以也可以把这种更加优化的由虚拟桌面技术所支持的实验机房看做为第三代实验机房。

2 虚拟桌面系统的技术构架

虚拟桌面基础构架（Virtual Desktop Infrastructure，缩写为VDI）这一架构是基于微软的远程演示协议即RDP协议而扩展产生的。远程演示协议可以通过TCP/IP进行数据传输，并且保证客户端支持多种资源的缓冲及图片数据的压缩处理。关于虚拟桌面系统的整体架构可以从以下几个方面来讨论[4]。

（1）基础构架，基础构架主要支持多台设备的物理资源共享，允许在单个服务器上生成多个虚拟服务器，客户端通过对虚拟服务器的访问来实现资源的共享。

（2）桌面配置，在基础架构的基础上生成了操作系统的镜像并将其提供给虚拟桌面。在用户每次启动了自己的虚拟桌面后，其操作都会通过网络传送给后台的虚拟服务器，虚拟服务器会通过这些操作信息对基本的操作系统的镜像进行扩展，以保证在用户下一次启动虚拟桌面时这些改动会体现出来。

（3）用户定制，允许用户按照自己的需求来定制自己的工作环境。不同的用户会有不同的应用需求，这些特定的应用将由控制器负责识别分配给不同的用户。把应用和桌面系统的镜像分别管理可以极大的简化维护，减少数据信息的负担。这样也能极大的满足用户的个性化需求，是之前的无盘系统所无法做到的。

在此需要特别提到的是，虚拟桌面系统虽然和无盘系统类似都是由前台的客户端进行操作而在后台的服务器端进行数据保存，但是其中有个本质的区别就是在无盘工作站上进行的操作都是本地操作本地执行，即操作系统实际上是在客户端的无盘工作站上面运行的。无盘工作站在每次开机后都由网络启动并从服务器上下载操作系统镜像然后在本机上运行，每次关机时一般不保留操作运行的结果，除非是对后台服务器端的镜像进行更新修改，否则在下次运行时服务器端发送过来的系统镜像是跟以前一致的没有任何区别，而同一组群内所有客户端工作站上所加载的镜像也都是一致的没有任何区别。而对于由虚拟桌面技术支持的系统则完全不同，每次系统启动后操作信息由前台的客户端通过网络发送给后台的服务器端，并且由后台与虚拟桌面所对应的虚拟服务器所执行，这些操作所带来的变动也由虚拟服务器所保存。所以虚拟桌面技术支持后台执行，这是两者之间的一个显著的差别，然后再来看看这两代系统之间在其他方面的对比[5]。

3 由虚拟桌面技术所支持的系统对比无盘技术所支持的系统（见表1）

4 结语

通过上面的比较不难看出虚拟桌面技术所支持的系统在上述所比较的几个方面的表现全都要优于无盘系统。如果说还有不足的话，那么首先就是其对服务器性能的要求较高，因为基本上绝大部分数据都在后台服务器端运行的。此外还有一点就是对网络带宽的要求较高，但是在互联网高度普及的今天这个问题必将会在可预期的时间内得到解决。不难想象以虚拟桌面技术为支撑的第三代实验机房必将是各大高校未来积极发展的方向。

参考文献

[1]吴兰华.高校计算机实验机房建设中虚拟化技术的应用分析[J].学园：教育科研，2011（16）：35.

[2]宋海光，卢畅.虚拟云终端在机房建设中的可行性研究[J].电脑知识与技术，2013（1）：219-221.

[3]陈绍煌.高校计算机实验机房建设虚拟技术应用浅析[J].信息与电脑：理论版，2014（2）.

[4]陈泽恩.虚拟技术在计算机实验机房建设中的应用与分析[J].湖北科技学院学报，2014（5）：13-14.

[5]宋蕾.虚拟技术在高校计算机机房实验室中的应用[J].实验室研究与探索，2013（6）：274-278.

[6]高飞.虚拟化桌面技术在高校机房管理中的应用[J].中国现代教育装备，2013（23）：15-17.

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