俞雪永 陳丹 王云武

摘 要： 云計算是計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個趨勢。分析了高校實驗室的規(guī)劃現(xiàn)狀，就計算機實驗室在更新配置時資金投入過大、資源利用率不高的問題，研究了當(dāng)前云計算的相關(guān)技術(shù)，提出了基于云計算的虛擬桌面實驗室的解決方案。通過在數(shù)據(jù)中心高性能計算機刀片群集上建立虛擬化資源池的方式，利用Web進行資源預(yù)約，以及對平臺的訪問和資源的調(diào)用，實現(xiàn)服務(wù)器虛擬化管理和應(yīng)用，提高資源利用率，節(jié)約建設(shè)成本，降低設(shè)備管理和維護的工作量，進而提高了計算機實驗室的服務(wù)能力和支撐水平。

關(guān)鍵詞： 云計算； 虛擬桌面； 虛擬化； 數(shù)據(jù)中心

中圖分類號：TP3-05 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）09-29-04

Planning and research of virtual desktop environment based on cloud computing

Yu Xueyong， Chen Dan， Wang Yunwu

（School of Computer and Computing Science， Zhejiang University City College， Hangzhou， Zhejiang 310015， China）

Abstract： Cloud computing is a trend in the development of computer networks. This paper analyzes the present situation of the university laboratory. On the problem of the large investment of funds when update configuration and the low resource utilization rate in the computer lab， the related technology of cloud computing is studied， and the solution of virtual desktop laboratory based on cloud computing is put forward. By building a pool of virtualized resources on the HPC blade cluster， using the Web for the resource reservation， the platform accessing and the resource invoking， virtualized server management and application is implemented， which increases the rate of resource utilization， reduces construction costs， reduces the workload of equipment management and maintenance， and improves the service ability and level of support of the computer lab.

Key words： cloud computing； virtual desktop； virtualization； data center

0 引言

近年，計算機軟件規(guī)模越來越大，軟件對運行環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)安全的要求日益提高，云計算的出現(xiàn)已經(jīng)改變了網(wǎng)絡(luò)時代的腳步。在云計算環(huán)境下，虛擬化層向應(yīng)用層提供平臺的物理資源映射，使得平臺中的應(yīng)用與硬件設(shè)備之間的關(guān)系解耦，虛擬化技術(shù)為云計算平臺提供了調(diào)節(jié)服務(wù)規(guī)模的能力，并使得管理操作更加靈活有效。Xen，vMware等虛擬化平臺都在近年推出了其云計算版本，提供針對云計算環(huán)境下的虛擬化資源管理支持。而隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬和硬件能力的不斷發(fā)展，基于云計算的虛擬化技術(shù)日趨成熟，用戶使用虛擬PC主機或虛擬應(yīng)用桌面取代傳統(tǒng)電腦，能夠以更低的成本獲得更好的使用體驗。隨著虛擬化技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用和瘦客戶機的大規(guī)模采購，將可以大幅度降低虛擬PC主機和虛擬應(yīng)用桌面的建設(shè)成本，用戶可以更經(jīng)濟的獲得PC資源。如何充分應(yīng)用新技術(shù)成果，構(gòu)建更為高效的計算機實驗室及實驗教學(xué)系統(tǒng)，已成為當(dāng)務(wù)之急。本文就目前在云計算環(huán)境下如何構(gòu)建高校虛擬桌面計算機實驗室環(huán)境進行規(guī)劃與研究。

1 研究的現(xiàn)狀與意義

1.1 計算機實驗室規(guī)劃現(xiàn)狀

目前，我國各高校計算機實驗室建設(shè)已初見成效，在一定程度上改善了計算機實驗的軟硬件環(huán)境，也提升了計算機實驗教學(xué)的質(zhì)量。通過分析我院計算機實驗室的建設(shè)和管理不難發(fā)現(xiàn)，高校計算機實驗室建設(shè)中普遍存在不足[1]。

首先，硬件設(shè)施建設(shè)和更新成本巨大，且更新?lián)Q代較慢。計算機實驗室在建設(shè)初期需要投入大量的資金購買硬件產(chǎn)品，很多情況下由于資金有限，計算機實驗室的建設(shè)被擱置。同時，實驗設(shè)備換代快，導(dǎo)致被淘汰的設(shè)備閑置，也是很大的浪費。

其次，軟件維護與更新困難。計算機實驗室要滿足各計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生的實驗需求，對實驗環(huán)境要求的多樣性使得實驗室對設(shè)備的維護和管理提出了巨大的挑戰(zhàn)。通常，計算機實驗室的每臺學(xué)生機上都預(yù)安裝了幾個操作系統(tǒng)以適應(yīng)不同專業(yè)對不同系統(tǒng)的需求，但是由于同一學(xué)生機上安裝多個專業(yè)的實驗軟件，這往往導(dǎo)致軟件沖突，系統(tǒng)反應(yīng)緩慢。與此同時，各專業(yè)開設(shè)的實驗課需要不同的教學(xué)軟件，這些軟件版本更新很快，使用較短時間之后又需要更新到新版本才能適應(yīng)教學(xué)要求。盡管目前可以通過網(wǎng)絡(luò)同傳、增量拷貝等技術(shù)手段進行批處理，但學(xué)校實驗設(shè)備一般都是分批招標(biāo)購置的，系統(tǒng)品牌型號不一，操作各異，也因此使得計算機實驗室軟件維護與更新非常困難，往往不能滿足教學(xué)要求。

虛擬資源池[10]是通過不同的技術(shù)將相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或近似同構(gòu)的虛擬資源池；可以屏蔽掉物理資源的復(fù)雜性，實現(xiàn)從物理資源向邏輯資源的轉(zhuǎn)化。把物理資源整合成與位置和實物無關(guān)的方式進行調(diào)用，可提高資源的利用率，并降低維護管理的復(fù)雜度。比如：在兩臺服務(wù)器上分別利用虛擬軟件虛擬出30臺虛擬機，動態(tài)分配虛擬的CPU、內(nèi)存、硬盤、I/0設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)資源，并分別在這些虛擬機上安裝不同的操作系統(tǒng)及配置相應(yīng)的應(yīng)用程序，從而建立出來30臺服務(wù)器建成的虛擬資源池的云計算環(huán)境。

3.2 vSphere

VMWare虛擬化平臺[11]系列產(chǎn)品提供了完善的虛擬化資源發(fā)布、運行、管理平臺?；贓SX的虛擬機hypervisor以及vCenter的虛擬機管理功能，vSphere提供了針對大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一管理。被管理實體包括虛擬機運行實例、鏡像、物理機資源池、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等等，幾乎囊括了所有數(shù)據(jù)中心實體。圖3是vSphere客戶端界面截圖，可見該平臺對云計算數(shù)據(jù)中心提供了細粒度而全面的管理支持。

3.3 客戶終端管理

在高校計算機實驗室建設(shè)模型中所說的云客戶端主要是使用瀏覽器和應(yīng)用程序接口，因而使用云客戶端就可以快速便捷地訪問云中的資源。云客戶端通常安裝在實驗室的終端計算機中，對計算機的硬件要求不高，這樣可以不必投入很大資金到本地的終端上去，就可以使用云計算平臺的大量信息資源，就可以使用遠程終端性能上限的高強度計算工作和存儲能力。管理的客戶終端界面如圖4所示：

3.4 虛擬桌面應(yīng)用商店

當(dāng)在云端數(shù)據(jù)中心發(fā)布好相應(yīng)的虛擬桌面后，用戶終端設(shè)備通過移動網(wǎng)絡(luò)就可以直接獲取數(shù)據(jù)中心的相關(guān)虛擬資源[11-12]，包括相關(guān)的客戶端應(yīng)用軟件及所需要的其他應(yīng)用程序，或者通過應(yīng)該商店的方式，根據(jù)不同的需求從商店中獲取不同的應(yīng)用程序，如圖5所示。

4 結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，云計算技術(shù)不斷成熟。建設(shè)基于云計算的虛擬桌面環(huán)境實驗室，可輕松實現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享，為用戶提供無限的存儲空間和計算性能，并保證數(shù)據(jù)的安全、可靠?？捎行д舷嚓P(guān)的教學(xué)資源，提高高校實驗資源的利用率，從而為高校實驗室建設(shè)積累經(jīng)驗，也進一步拓展了云計算的相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。

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