云桌面解決方案在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

崔舒寧 薄鈞戈

摘要：針對(duì)高校計(jì)算機(jī)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室機(jī)房在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題，介紹了基于云桌面的共享平臺(tái)相關(guān)技術(shù)架構(gòu)，概述了云桌面實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，介紹了云桌面實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：云桌面；云技術(shù)；虛擬化；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）03-0263-02

目前，大部分高校在信息化建設(shè)方面已經(jīng)完成了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，可以借助先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源共享[1]。

一、傳統(tǒng)機(jī)房在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題[2]

（1）實(shí)驗(yàn)室機(jī)房分散在不同的校區(qū)、教學(xué)樓，PC機(jī)數(shù)量大，位置分散，軟件部署任務(wù)繁重；（2）PC分批采購，在部署機(jī)房軟件時(shí)不能統(tǒng)一部署；（3）承擔(dān)多門不同課程上機(jī)需求，一臺(tái)PC機(jī)需安裝大量的軟件；（4）無法滿足一些對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境有特殊要求的實(shí)驗(yàn)（比如多機(jī)多操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、病毒防護(hù)實(shí)驗(yàn)等），這些實(shí)驗(yàn)只能被迫簡化或者取消。

二、云桌面實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)解決方案

（一）云桌面技術(shù)以及教學(xué)用云桌面體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

云計(jì)算技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模擬，并且運(yùn)行在物理計(jì)算機(jī)設(shè)備上，共享軟硬件資源和信息，使其具有完整的硬件系統(tǒng)功能，它是基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過網(wǎng)絡(luò)以按需獲取、容易擴(kuò)展的方式獲得的服務(wù)[3]。云桌面技術(shù)利用服務(wù)器集群策略，通過虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了桌面和后臺(tái)工作系統(tǒng)的連接訪問。一套完整的云桌面實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)需包括：云計(jì)算平臺(tái)、云桌面管理系統(tǒng)、安全網(wǎng)關(guān)以及客戶端軟件（PC端、手機(jī)端、平板端）。系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求動(dòng)態(tài)配置云桌面，將不同課程所需的云桌面推送到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室機(jī)房，老師和學(xué)生可以通過客戶端訪問使用云桌面[4]。

（二）云桌面實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

（1）利用虛擬技術(shù)提高硬件教學(xué)效率。學(xué)生可以隨意進(jìn)行硬盤分區(qū)、參數(shù)設(shè)置，即使操作錯(cuò)誤導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，也能快速恢復(fù)，不會(huì)破壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；（2）在一臺(tái)PC機(jī)上運(yùn)行多個(gè)云桌面，學(xué)生可以通過虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)任務(wù)；（3）在給學(xué)生推送的虛擬機(jī)上通過主動(dòng)植入一些病毒文件，將病毒的傳播過程進(jìn)行演示，能夠很清楚地講解如何消除病毒、建立防御體系，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，銷毀虛擬機(jī)，不影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的使用。

三、應(yīng)用案例

（一）云桌面部署和使用情況

西安交通大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心（以下簡稱中心）采用了廣州云晫信息科技有限公司針對(duì)教學(xué)領(lǐng)域提出的一套“智慧教學(xué)云桌面”解決方案，該解決方案在硬件上由3臺(tái)寶德PR2715G服務(wù)器組成（1個(gè)控制節(jié)點(diǎn)、2個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)），服務(wù)器具體配置及相關(guān)參數(shù)如表1所示，軟件上由云平臺(tái)虛擬化管理軟件、云安全網(wǎng)關(guān)以及虛擬化桌面軟件組成。中心采用的這套解決方案可以同時(shí)支持150個(gè)云桌面使用。

該解決方案自2017年1月部署以來，已經(jīng)使用了3個(gè)學(xué)期，包括高級(jí)程序設(shè)計(jì)課、可視化程序設(shè)計(jì)、小學(xué)期項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)等，上課情況如表2所示。具體管理過程是根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體應(yīng)用需求，定制符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)方案的云計(jì)算系統(tǒng)，向客戶端推送具有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境（包括Win7、Win10、Win XP、Linux等多個(gè)操作系統(tǒng)，且安裝好實(shí)驗(yàn)所需軟件），一個(gè)云桌面可以同時(shí)推送到多個(gè)不同配置的硬件設(shè)備，并且也可以給一個(gè)硬件設(shè)備推送多個(gè)云桌面。

（二）課程云桌面

課程云桌面是支持傳統(tǒng)的定時(shí)上下課的上課場(chǎng)景，學(xué)生上課前需對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)環(huán)境以及課程等信息進(jìn)行設(shè)置，其設(shè)置過程如圖1所示，其中，導(dǎo)入學(xué)生名單和制作課程鏡像模板只需在開學(xué)初期設(shè)置一次，然后在每次課程上課前管理系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)學(xué)生推送一個(gè)課程所需的一個(gè)系統(tǒng)，學(xué)生只需輸入正確的用戶名及密碼就能使用，課程結(jié)束后學(xué)生云桌面收回。管理系統(tǒng)除了對(duì)課程云桌面進(jìn)行創(chuàng)建、修改、刪除等功能，還能在課程進(jìn)行過程中隨時(shí)對(duì)某個(gè)學(xué)生的云桌面進(jìn)行重啟、還原、延長實(shí)驗(yàn)時(shí)間、關(guān)閉等操作，讓學(xué)生在云桌面的體驗(yàn)過程中顯得更靈活。

四、結(jié)語

云桌面實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建成，使我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在實(shí)驗(yàn)室機(jī)房管理過程中由分散的管理模式轉(zhuǎn)化為高效的集中式管理，并且使一些老舊的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了有效的升級(jí)，更能使實(shí)驗(yàn)室機(jī)房管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理提升到了“云時(shí)代”的高效體驗(yàn)。下一步我們要充分的利用此平臺(tái)的功能，將一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、科研管理、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理等方面融入進(jìn)來，充分發(fā)揮其在科研和教學(xué)中的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.中國基礎(chǔ)教育發(fā)展概況[DB/OLE].

http：//old.moe.gov.cn//publicfiles/business /htmlfiles /moe/mo

e_163/200408/2907.html.

[2]林飛躍，林先津.云桌面在教學(xué)管理中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，（10）.

[3]毋妙麗.基于云桌面技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室資源共享平臺(tái)建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33（12）：290-294.

[4]溫荷，萬里.基于KVM的云桌面虛擬化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016，33（5）：132-134.