云教育平臺建設(shè)中的桌面虛擬化

何銀平，曹郁輝，鮑承榮

（1.十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黨委工作部；2.十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 后勤與資產(chǎn)管理處，湖北 十堰 442000）

從云計算的起源來看，它最初出現(xiàn)就是為教育與科研服務(wù)的。該技術(shù)源于GOOGLE與IBM在美國大學(xué)校園推廣的項目，通過該項目降低了分布式計算技術(shù)在學(xué)術(shù)研究方面的成本，并為這些大學(xué)提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支持。云計算技術(shù)的關(guān)鍵是虛擬化技術(shù)，它包括服務(wù)器的虛擬化、存儲虛擬化、應(yīng)用程序的虛擬化和桌面虛擬化。虛擬化技術(shù)所來帶的好處體現(xiàn)在兩個大的方面：一是大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運行的成本，提高網(wǎng)絡(luò)當中硬件的使用效率，真正實現(xiàn)資源共享、節(jié)能降耗。二是簡化了網(wǎng)絡(luò)管理員的管理操作和應(yīng)用配置操作，使網(wǎng)絡(luò)管理維護的復(fù)雜程度降低。

圖1 云計算的虛擬化技術(shù)示意圖

對于云計算當中的虛擬化技術(shù)，與用戶直接相關(guān)的是桌面虛擬化技術(shù)，該技術(shù)關(guān)系到用戶能否得到最佳的使用體驗，同時也是能否實現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)運行成本，真正發(fā)揮云平臺優(yōu)勢的關(guān)鍵。

1 桌面虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)出現(xiàn)的原因，就是解決日益突出的硬件資源浪費的問題。隨著計算機硬件性能的不斷提升，用戶軟件對硬件的要求并沒有隨之提高，由此帶來了硬件資源——主要是CPU計算能力和存儲器存儲能力的大量閑置。采用虛擬化的技術(shù)可以合并服務(wù)器并使多個操作系統(tǒng)運行在一個虛擬服務(wù)器中，多用戶可以共享硬件資源，使硬件資源浪費的問題得到解決。

桌面虛擬化是指將計算機的桌面進行虛擬化，以達到桌面使用的安全性和靈活性。可以通過任何設(shè)備，在任何地點，任何時間訪問在網(wǎng)絡(luò)上的屬于我們個人的桌面系統(tǒng)。通俗地講就是使用不同接入設(shè)備的用戶在接入云平臺后，都能獲得和使用個人計算機一樣的使用效果［1］。

桌面虛擬化技術(shù)從工作方式上來看和無盤工作站很相似。無盤工作站是指沒有硬盤的計算機，性能較低，成本比配置齊全的個人計算機低很多，它采用終端方式與性能強大的服務(wù)器相聯(lián)，由服務(wù)器提供主要的運算和存儲，可以得到與個人計算機差不多的操作體驗，組成網(wǎng)絡(luò)后，總投資要比全部由個人計算機組成的網(wǎng)絡(luò)低的多。硬件資源浪費的問題存在已久，最典型的就是在教育培訓(xùn)領(lǐng)域，因為教學(xué)用的計算機一般不需要大量的運算和高性能的硬件。為解決這一問題，一些資金比較缺乏的學(xué)校就是采用無盤工作站組成教學(xué)網(wǎng)絡(luò)的工作方式，減少資金投入，同樣可以取得較好的教學(xué)效果。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，桌面虛擬化技術(shù)比無盤工作站使用更穩(wěn)定、更方便，效果更好。因此桌面虛擬化技術(shù)很適合在學(xué)校推廣使用。并且有許多廠家的豐富產(chǎn)品支持這項技術(shù)。

2 桌面虛擬化方案的比較

隨著云計算技術(shù)的發(fā)展，虛擬化技術(shù)的產(chǎn)品也很豐富，以市場占有率來說，當前虛擬化的主要產(chǎn)品是VMware的vSphere、微軟的 Hyper-V以及Citrix的XenServer／XenDesktop。

VMware是全世界第三大軟件公司，全球500強企業(yè)中，有98%都使用VMware，可見其影響力，其產(chǎn)品VSphere號稱是一個云端操作系統(tǒng)。Citrix則是桌面虛擬架構(gòu)的領(lǐng)域中最有名的公司，其中文名字是“思杰”，該公司創(chuàng)建于1989年，是應(yīng)用交付基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案提供商。微軟的大名相信大家都知道。這三家公司都有虛擬化技術(shù)從服務(wù)器端到桌面端的一整套產(chǎn)品，每一家的產(chǎn)品都各有其特點。為了能夠更清晰地進行對比，我們用表1列出三家公司桌面虛擬化產(chǎn)品的特性：

表1 桌面虛擬化產(chǎn)品比較

通過該表我們看到，微軟的MED-V主要是解決自身產(chǎn)品兼容的問題，與我們的需要還相距甚遠。Citrix XenDesktop則是一個用戶口碑良好的產(chǎn)品，具有最好的用戶體驗，該產(chǎn)品的用戶反映，使用iPAD連入云平臺都能獲得和使用個人計算機一樣的效果。而且由于Citrix公司與微軟結(jié)盟，使其產(chǎn)品極具競爭力。Vmware View則依靠Vmware服務(wù)器產(chǎn)品更大的市場占有率，擁有龐大的忠實用戶群，并且Vmware公司也在不斷地改進它們產(chǎn)品的性能。在選擇方案時我們需要根據(jù)項目的規(guī)模，包括軟件授權(quán)費用等因素綜合考慮。對于學(xué)校教學(xué)來說，我們認為Citrix XenDesktop更能滿足需要。

3 云教育平臺接入設(shè)備的選擇

桌面虛擬化技術(shù)的使用，使連入云平臺的設(shè)備有了多種選擇。無論是Vmware View還是Citrix XenDesktop都支持從瘦客戶機到智能手機的多種設(shè)備。瘦客戶機是一種廉價、低功耗、配置有限的計算機，但在云平臺中，使用瘦客戶機的用戶可以得到和平常使用個人計算機一樣的體驗。對于一個成熟的云計算平臺而言，它的用戶端可以是瘦客戶機、數(shù)據(jù)終端，甚至是智能手機、平板電腦這類便攜式設(shè)備。這類設(shè)備與普通的個人電腦相比，價格和能耗都要低得多［3］。

就我院現(xiàn)有的電腦使用情況來看，除個別部門外，辦公用的電腦大部分都用于文字處理（使用Word和Excel等軟件）、上網(wǎng)（使用IE等瀏覽器軟件）和即時通信（使用QQ或飛信等軟件），即使使用一些專用的辦公軟件，對計算機性能的要求也不高。在云教育平臺下，這些辦公電腦完全可以采用瘦客戶機或終端設(shè)備。這些辦公電腦占到我院全部辦公電腦的90%以上。

而我院教學(xué)實驗實訓(xùn)所用的電腦，除信息與智能工程系圖形與圖像專業(yè)和藝術(shù)設(shè)計系外，其他各系的實訓(xùn)用電腦對性能的要求都不高，在云教育平臺下，這些電腦也可以采用瘦客戶機或終端設(shè)備。

也就是說，在云教育平臺下，我院原有的教學(xué)和辦公電腦大部分可采用瘦客戶機或終端設(shè)備來代替。

4 桌面虛擬化可以降低網(wǎng)絡(luò)運行費用

在云教育平臺的建設(shè)中，因為有設(shè)備投資，還有正版軟件的投資，因此，初次建設(shè)時在經(jīng)濟上恐怕一時難以顯現(xiàn)出比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教育平臺的優(yōu)勢。但是，如果從長遠的角度來看，由于運行費用降低而產(chǎn)生出來的效益是巨大的。

以我院為例，教學(xué)實驗用的電腦有二千多臺，一般的淘汰周期為六年，現(xiàn)在全部為個人電腦，以平均每臺三千元計算，平均每年用于電腦更新的資金至少為一百多萬元。而如果在云教育平臺下采用桌面虛擬化技術(shù)，有90%以上的教學(xué)電腦可以用瘦客戶機或終端替換，如果購買全新的瘦客戶機或終端，每臺的平均價格一般不會超過一千元，而且一些淘汰的電腦也可以改造成瘦客戶機。粗略估算，每年電腦更新的費用至少節(jié)約70%以上。另外瘦客戶機及終端比普通臺式電腦更加節(jié)能。一臺終端的耗電量只有幾十瓦，一臺瘦客戶機的耗電量只有胖客戶機的一半。假設(shè)原有電腦平均功率為200W，每天運行5小時，改造成瘦客戶機后，每臺每天節(jié)電0.5度，2000臺電腦每年節(jié)約的電費就會超過30萬元。

另外從保護知識產(chǎn)權(quán)的角度看，采用瘦客戶機或終端的共享方式，需要正版軟件的授權(quán)，軟件的投資折算到每臺機器并不高，而且對于解決軟件的盜版問題具有正面的意義。

5 桌面虛擬化需要合理推進

既然采用桌面虛擬化技術(shù)，用戶端大多采用瘦客戶機或終端設(shè)備，是不是在云教育平臺建設(shè)中原有的計算機設(shè)備都要立即進行更換呢？如果是那樣，新的浪費就產(chǎn)生了。為了達到節(jié)約投入的目的，原有的計算機設(shè)備要有一個合理的處理方式。如果原有計算機性能良好，強行更換必將造成浪費，即使性能無法滿足需要，只要是沒有完全損壞，還是可以改造成瘦客戶機，接入云計算平臺，繼續(xù)發(fā)揮作用。在我院，根據(jù)計算機的使用壽命和計算機硬件對軟件的支持程度，辦公用電腦大約平均六到八年就要更換，實驗教學(xué)用電腦大約平均四到六年就要更換一批。當云教育平臺建成后，對于狀況良好的電腦，可以以胖客戶機（功能完善的計算機，是相對于瘦客戶機而言）的方式連接到網(wǎng)絡(luò)中，云端服務(wù)器可以根據(jù)需要減少開機數(shù)量，降低能源消耗。雖然以閑置部分云端服務(wù)器為代價，但是可以為今后設(shè)備更新?lián)Q代留有余量。而對于新添置的，無需強大計算能力的電腦，可以采用瘦客戶機和終端設(shè)備。對于需要更新淘汰的電腦，首先考慮改造成瘦客戶機，如果無法改造，才更新為全新的瘦客戶機或終端設(shè)備。

另外，各系的機房一般來說都會有一兩臺性能突出的計算機作為服務(wù)器。在云教育平臺建設(shè)完成后，這些服務(wù)器的作用就不大了。可以在云教育平臺整體規(guī)劃時將這些機器劃入數(shù)據(jù)中心，這樣在云教育平臺建設(shè)投入時，減少購買服務(wù)器的數(shù)量，更進一步地節(jié)約投資。

6 桌面虛擬化技術(shù)與用戶觀念轉(zhuǎn)變

目前來看，云計算對于大部分國內(nèi)高校來說還是陌生的，尚缺乏成熟的樣板，用戶思想轉(zhuǎn)變也很重要。在桌面虛擬化技術(shù)的應(yīng)用中，用戶對瘦客戶機和終端的操作可能和原來操作個人計算機方法略有不同，文件的存儲需要放在云端的存儲器（也就是網(wǎng)盤）上，軟件的安裝采用集中安裝、統(tǒng)一管理的方式。從個人計算機轉(zhuǎn)移到云平臺下，用戶一開始會有些不適應(yīng)，而且也有可能產(chǎn)生錯誤的心態(tài)，認為使用的用戶端設(shè)備檔次下降了，會抱有抵觸心理。因此在云教育平臺投入使用前就需要對用戶進行培訓(xùn)，讓用戶認識到云教育平臺的優(yōu)越性，了解云教育平臺下用戶端瘦客戶機或終端與個人計算機操作的一致性，能夠輕松地從傳統(tǒng)操作方式過渡到云教育平臺的虛擬桌面。對于計算機使用非常普及的現(xiàn)在，這種轉(zhuǎn)變應(yīng)該是很容易完成的。

學(xué)校的校園網(wǎng)管理部門也要認識到采用桌面虛擬化技術(shù)后，用戶的工作方式和傳統(tǒng)的個人計算機連入網(wǎng)絡(luò)的工作方式是有不同的，應(yīng)當編寫針對云教育平臺客戶端的操作使用說明，以保證每一個初次接觸云教育平臺的人都能很快地掌握使用方法。另外，還要在應(yīng)用程序虛擬化方面做足文章，讓用戶得到完善的操作環(huán)境，盡情地享用云教育平臺帶來的便利和豐富的資源。

［1］黃 華.桌面虛擬化技術(shù)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展研究［J］.福建電腦，2009（9）：38.

［3］崔煒榮.桌面虛擬化技術(shù)在高校公共機房中的應(yīng)用探討.電子世界［J］2012（6）：8.