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1目前實驗室存在的問題

傳統實驗室主要存在以下問題，實驗室內PC機數量多、型號不統一維護難度大。需要安裝的教學軟件也在不斷地增加，軟件安裝與運行環境要求不同。在日常維護管理工作過程中有許多的問題暴露出來，保護卡不能滿足當下的需要。1.1軟件部署。每一學期開設的專業更加細化，軟件都在不斷地增加，每個學期都要更具實驗室課程重新部署相關課程的軟件。軟件需要的配置環境不同，需要多種操作系統，每個系統下發都需要大量時間。個別應用會發生軟件沖突問題，如果發生軟件沖突，保護卡防護模式很難快速恢復。有些時候需要在上課前快速安裝部署軟件，由于還原系統內部設計缺陷需要下發整個系統鏡像，短時間內無法快速完成。克隆時間較長需要拿出一整塊的時間來維護系統，工作時間都有課程的安排，很難找到一整塊時間進行教室電腦系統維護，只能利用中午休息或深夜進行維護，維護人員做的重復性工作較多。1.2硬件配置。實驗室規模在不斷地擴大，機器數量不斷的增多，分批次采購計算機品牌、型號不同，新舊各異，老機器硬件限制系統的升級，相同的軟件需要對不同型號、品牌計算機制作不同的樣板機。實驗室計算機使用時間長，頻率高，設備老化快，硬件設備故障頻發。計算機硬件損壞更新后，很多硬件不兼容保護卡。現有的保護模式無法滿足復雜網絡情況，一般高效的實驗室的網絡都非常復雜，網絡帶寬從10M到1000M不等，并且由于每棟樓都是單獨的網段，所以多媒體教室都是跨網段結構，用保護卡根本無法跨網段傳輸。1.3安全性。實驗室使用人員多，計算機知識參差不齊在使用USB外設的過程中增加了中病毒的幾率，有時還會感染ARP和穿透型病毒，使得整個實驗室癱瘓。傳統的保護卡防護模式做不到全面的安全防護。

2DAWNSTOR虛擬化桌面應用

2.1DAWNSTOR虛擬桌面系統。DAWNSTOR快速預置基于Windows桌面，讓師生任何設備便捷的訪問所需要的內容。管理者可以在多用戶，用戶多需求的情況下集中管理，統一配置。及時推送不同環境的需求，為師生統一的軟件部署、版本升級、系統遠程、軟件調試、遠程診斷等服務。在原有設備建立一個高能、便捷的管理結構，整合先前分散化的計算機，集中管理和控制。2.2DAWNSTOR虛擬桌面系統的特點。1）更加集中管理由于教學方案的不同，所需要實驗軟件也不一樣，導致各個實驗軟件的運行環境不同實，維護管理人員需要每個機房安裝不同的系統環境和實驗軟件效率低、消耗大量人力，直接影響到教學秩序。DAWNSTOR系統實現了集中管理，單獨控制的功能，消除了分散式管理的弊端。在DAWNSTOR的服務器控制平臺上可以直觀地看到每個學生的使用狀態，在使用中遇到問題可以從平臺上控制學生機器。可以把原來分散在各個機房的點有效的控制起來、集中式的管理。運維管理人員可以在DAWN⁃STOR平臺單點操控實驗室計算機的環境，新增機器直接下發環境即可。2）快速應用升級和更新補丁DAWNSTOR系統對于修補Windows系統漏洞，更新病毒庫是非常的便捷，維護人員在自己的電腦旁就可以完成，實驗室全部計算機下一次啟動生效，避免了感染病毒的風險，提高了計算機的安全性。應用升級只需要在實驗室任意地找一臺計算機安裝新的應用，應用升級完成后，服務器也更新結束，剩余的計算機正常開機就會看到新的應用。不需要像保護卡模式同步傳輸一個系統。3）無需同傳一般情況下DAWNSTOR不需要對計算機進行Windows系統維護，節約了Windows系統維護的時間和同傳的時間。DAWNSTOR系統只有給計算機部署操作系統時才會采用分組廣播的模式下發操作系統，可以比保護卡模式節省60%時間。4）支持啟動多種系統DAWNSTOR系統擁有系統容器，可以在教學需要的某種系統地同時運行人員下發所需要的系統。學生開機后自動推送到學生面前。5）多樣化的用戶使用體驗可以為教師、學生、教學、考試在DAWNSTOR系統定制不同的桌面，通過簡單的設定，開機后學生和教師可以自己選擇所需要的桌面。如果在考試期間，可以屏蔽其他桌面單獨顯示考試系統，將考試系統推送到計算機。6）遠程維護診斷學生如果遇到一般性的問題，DAWNSTOR系統平臺可以直接根據機器名遠程協助，不需要到計算機旁維護，提高了工作效率。7）備份在部署新軟件的時候，系統會有很多原因導致崩潰例如應用的兼容性、病毒，系統只要回選上一個的節點就可以正常使用。8）網絡安全性DAWNSTOR系統提供了啟動還原、不還原、N次啟動后還原，每次還原都會從服務器加載一個新的系統。降低了因外設存儲感染導致的計算機中毒。9）支持兩種啟動方式支持網絡啟動和本地啟動，網絡啟動在遇到網絡問題或者服務器問題的時候可以切換到本地啟動，實現熱切換。服務器會給計算機提前下發相同系統鏡像，可以在網絡不暢的時候調用本地鏡像，保證教學的穩定進行。10）完善的管理輔助服務運行人員可以對軟件、網站、USB設備、光驅統一管理，在不需要的時候選禁用。DAWNSTOR系統還有遠程開關機、同步時間、屏蔽網絡等功能。11）環境適應性DAWNSTOR系統可以支持跨虛擬局域網的網絡環境，根據BOOT啟動技術直接跨虛擬局域網啟動。學校的采購批次不一樣，學校的計算機種類不同，傳統的管理模式無法實現集中化管理。應用DAWNSTOR系統的虛擬化技術，可以解開硬件的束縛，只需要對兩種硬件差異較大的計算機多做一個鏡像即可。DAWNSTOR系統不使用保護卡，所以不存在不兼容保護卡的問題。12）節省應用授權經費應用的授權不被固定的計算機占有，DAWNSTOR系統可以通過虛擬化技術按需分配軟件License，提高了軟件的有效利用率，節省應用的總成本。

3桌面虛擬化的結構

3.1桌面虛擬化。虛擬桌面應用主要包含三個關鍵技術，虛擬化技術、用戶個性化配置、桌面顯示協議。虛擬桌面是把所有的虛擬機運算集中在服務端進行，運用桌面顯示協議將桌面直接顯示到用戶面前，客戶端負者把輸入的數據傳送到服務器，顯示服務器傳輸來的輸出，客戶機本身不參與任何應用的計算，用戶體驗和本地PC機一樣。目前虛擬桌面技術架構常見的VOI和VDI。VDI（virtualdesktopinfrastructure）虛擬桌面基礎架構，是通過數據中心服務器的虛擬化，數據中心服務器批量創建虛擬機，虛擬機內部署需要的系統環境及其相關軟件，通過桌面顯示協議給使用者的瘦終端。但是VDI存在一定的局限性，對網絡的依賴性太大、對存儲性能要求高、不適用于對顯卡要求高的軟件。同時在大規模啟動的客戶機時，會出現“登錄風暴”。VOI（virtualOSinfrastructure）虛擬操作系統架構，將操作系統（OS）、應用軟件（APPS）、用戶資料（UserProfiles）分散的資源集中在平臺服務器統一管理、按需交付、安全存儲。將服務器虛擬化建造一個系統容器，容器內部署多個操作系統，系統內安裝應用軟件。將操作系統看作應用，形成整個系統的數據流下客戶端，儲存在客戶機的本地硬盤。實現了應用軟件交付提高到系統的標準化分發。將客戶機虛擬化，之前的操作系統被虛擬層替代，系統運行在客戶機的虛擬層之上，系統相當于之前的應用軟件。通過IVDP技術將系統和客戶機硬件固定關系中分離出來，實現系統的跨平臺交付。客戶機硬件和操作系統被管理平臺統一調配。系統計算運行在客戶機上，解決了VDI的顯卡要求高的軟件不能使用的問題和高度依賴網絡的問題。國內外供應商提供了多種解決方案，例如Citrix、VM⁃ware、OS-Easy、XenDesktop、華三、和信、DAWNSTOR。3.2系統鏡像。原理虛擬容器是VOI的底層基礎，將客戶端徹底虛擬化，建立一個虛擬容器池，虛擬容器池上安裝各種教學所需要的操作系統。客戶端采用網絡啟動，使用者開機選擇需要的系統，客戶端由虛擬容器發送到推送器，推送器到使用者面前。3.3虛擬系統緩存機制。客戶端與服務器交互系統映射，統計映射數據是否重復訪問，如果重復訪問會將該片數據段轉儲到客戶端的硬盤，虛擬磁盤再次向服務器請求系統映射時，會先比對本地硬盤數據是否相同，如果數據相同直接調用，不再對服務器發出申請。在與服務器斷開時，將調用本地緩存，可以實現離線工作模式。3.4鏡像原理。圖3第一次安裝系統時，需要找一臺客戶端安裝一個純凈的操作系統，完成后把操作系統到服務器上，生成基本鏡像。在基本鏡像的節點上在部署常用的教學軟件形成快照增量，快照增量和基本鏡像結合生成邏輯鏡像，其他客戶端選擇邏輯鏡像啟動，軟件自動到客戶端。這個邏輯鏡像在下一次安裝其他軟件時就是新的基礎鏡像。如果在軟件使用過程中出現問題可以切換到上一個基礎鏡像，保持客戶端的穩定運行。3.5虛擬化項目實施所需網絡架構。桌面虛擬化需基于網絡進行數據的傳輸，安全、穩定、快速的網絡是多媒體教室內客戶端進行數據交互的保證。在實施桌面虛擬化項目之前，應充分考慮網絡架構、樓宇鏈路、接入層的交換與傳輸能力。為了保證良好的用戶體驗，根據目前主流的桌面虛擬化對網絡的基本要求，數據中心服務器端之間采用雙鏈路冗余光纖交換機，以防服務器與存儲間因通信線路出故障而導致所有應用宕機。各個樓宇間要有一個千兆以上的上聯，接入交換機的端口為全千兆。我校核心區域已部署2太銳捷RG-S8606核心交換機；在匯聚層部署有增強型SFP接口千兆交換機（銳捷RG-S5750）。銳捷RG-S5750通過光纖鏈路核心交換機，端口可進行萬兆上行，接入層交換機為全千兆銳捷RG-S2952G，交換機實現大容量業務數據的傳輸。核心匯聚層交換設備和各教學樓交換設備的數據交換能力分別達到了萬兆和千兆，完全可以滿足本次云桌面的部署。

4結束語

隨著高校的實驗教學更加被重視，計算機應用也更加的廣泛，為了給教學提供更優質的體驗，就要不斷提升實驗教學的管理水平。網絡不在束縛著技術的腳步，虛擬桌面技術的出現徹底解決了這一矛盾。過去師生使用和管理綁定在機房內，隨著機房、計算機不斷地增加，管理工作體現出了分散化、復雜化。今天在虛擬桌面技術的幫助下師生們可以在任何連通校園網絡的任何設備的情況下都可以獲得PC一樣的體驗，管理也只需要維護服務即可。并且虛擬桌面技術能夠更好地保證數據安全，降低設備采購的成本。信息化建設的不斷加快，使得虛擬桌面技術迅速的發展。

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作者:李剛 單位:內蒙古財經大學經濟管理實驗實訓中心