李海嬋
高職院校利用計算機(jī)來輔助教學(xué)已經(jīng)是很普遍的事情,傳統(tǒng)機(jī)房一般由多臺真實的物理機(jī)構(gòu)建而成,利用機(jī)房進(jìn)行實訓(xùn)有利于提高教學(xué)效果。但傳統(tǒng)機(jī)房的部署在實際運行中存在管理難度大、靈活性較差、耗電和輻射大等問題。
隨著云計算的出現(xiàn),虛擬化技術(shù)得到了飛速發(fā)展,作為虛擬化技術(shù)其中的一個組成部分,桌面虛擬化也發(fā)展迅猛,成為教育、企業(yè)等各行業(yè)的焦點。基于云計算建立的桌面云機(jī)房具有維護(hù)簡單、管理成本相對較低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,解決了傳統(tǒng)機(jī)房存在的部分問題。不少高職院校逐漸利用桌面虛擬化技術(shù)部署桌面云機(jī)房應(yīng)用在教學(xué)中。
桌面虛擬化的基礎(chǔ)是服務(wù)器虛擬化,服務(wù)器虛擬化就是在傳統(tǒng)服務(wù)器上安裝虛擬機(jī)系統(tǒng),由虛擬機(jī)系統(tǒng)模擬出操作系統(tǒng)運行所需要的硬件資源,包括硬盤、網(wǎng)卡、內(nèi)存、CPU等資源,可實現(xiàn)多個虛擬機(jī)操作系統(tǒng)共享物理服務(wù)器的硬件資源,從而提高資源利用率。
桌面云機(jī)房采用的是桌面虛擬化架構(gòu)VDI,VDI架構(gòu)主要由服務(wù)器端、用戶端所構(gòu)成,用戶端通過云終端和桌面協(xié)議連接到服務(wù)器端,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)在服務(wù)器集中處理和管理,用戶端只用于分布顯示,但用戶利用云終端進(jìn)行操作與平時操作傳統(tǒng)PC機(jī)幾乎沒有任何的區(qū)別,體驗效果完全一致,桌面云機(jī)房的架構(gòu)如圖1所示[1]。
圖1 桌面云機(jī)房架構(gòu)圖
云機(jī)房硬件資源是提供部署桌面云機(jī)房的硬件基礎(chǔ)設(shè)施,主要包括服務(wù)器集群、存儲模塊、機(jī)柜、UPS、交換機(jī)等設(shè)備。
(1)服務(wù)器端一般放在網(wǎng)絡(luò)管理中心,服務(wù)器端安裝操作系統(tǒng)和教學(xué)軟件,通過虛擬技術(shù)建立虛擬機(jī),虛擬機(jī)共享服務(wù)器的所有硬件,每一臺虛擬機(jī)對應(yīng)一個用戶桌面端。
(2)存儲模塊主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份及故障切換。
(3)UPS主要是防止市電突然中斷時仍可繼續(xù)供電給服務(wù)器,保證服務(wù)器正常運作。
(1)虛擬化基礎(chǔ)平臺軟件
通過虛擬化基礎(chǔ)平臺軟件可以在網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲模塊構(gòu)建一個統(tǒng)一的虛擬化層,實現(xiàn)資源的整合,使得資源能夠被池化地共享和動態(tài)分配,可實現(xiàn)集中調(diào)度和管理虛擬網(wǎng)絡(luò)、虛擬計算、虛擬存儲等虛擬資源。
(2)虛擬桌面云管理軟件
虛擬桌面云管理軟件提供了圖形化的管理界面,管理員通過管理界面可快速為用戶發(fā)放、維護(hù)、回收虛擬桌面,實現(xiàn)虛擬資源的彈性管理,提高資源利用率[2]。
云終端是替換傳統(tǒng)桌面PC的設(shè)備,用于登錄虛擬桌面。所有用戶端配置一臺云終端設(shè)備、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等,云終端具有USB口、網(wǎng)卡接口,用戶端可以通過云終端的網(wǎng)絡(luò)接口連接到服務(wù)器,實現(xiàn)登錄虛擬桌面。
云終端具有X86架構(gòu)和ARM兩種架構(gòu),X86架構(gòu)云終端性能會比ARM架構(gòu)好,但價格會比ARM架構(gòu)貴,而ARM架構(gòu)云終端在功耗方面比X86架構(gòu)云終端低,功耗一般決定著設(shè)備的壽命,從性價比進(jìn)行考慮,現(xiàn)在市場上一般選擇ARM架構(gòu)的云終端來部署桌面云機(jī)房[3]。
桌面顯示協(xié)議主要的作用是把服務(wù)器端虛擬機(jī)的虛擬桌面顯示到用戶端,使用戶像使用真實的物理機(jī)一樣。不同的廠家使用的協(xié)議不同,好的顯示協(xié)議會讓用戶有較好的使用感受,各種協(xié)議主要從圖像顯示性能、傳輸帶寬、視頻支持、安全性等方面進(jìn)行比較。選擇廠家,意味著選擇協(xié)議,因此使用者可根據(jù)自身的需求選擇產(chǎn)品。
桌面云機(jī)房部署主要包括服務(wù)器端和用戶端的部署、網(wǎng)絡(luò)部署等,具體如下:
(1)搭建服務(wù)器端集群
服務(wù)器配置決定著桌面云機(jī)房的性能,高校桌面云機(jī)房一般配置60個用戶端,為了保證性能和穩(wěn)定,至少需要2臺服務(wù)器,采用服務(wù)器集群方式實現(xiàn)共同管理。每臺服務(wù)器搭建30臺(虛擬機(jī)數(shù)量=用戶數(shù)/服務(wù)器數(shù)量)虛擬機(jī),在選擇產(chǎn)品時,學(xué)校主要從性價比和教學(xué)兩方面進(jìn)行綜合考慮,至少要采用中等偏上的服務(wù)器配置才能保證性能。由于現(xiàn)在服務(wù)器CPU接口最多只有2個,因此首次配置CPU時應(yīng)選擇高主頻的檔次,基本要達(dá)到十核以上,否則不利于以后的擴(kuò)展。內(nèi)存配置要達(dá)到128G以上,由于內(nèi)存插槽一般有16個,數(shù)量較多,以后可根據(jù)需求擴(kuò)展性能。服務(wù)器一般采用冗余雙電源和配置UPS,保證服務(wù)器的可用性和穩(wěn)定性。同時,為了保證數(shù)據(jù)存取的速度,操作系統(tǒng)和桌面云軟件的安裝應(yīng)選擇SSD的固態(tài)硬盤。同時配置多一塊SSD硬盤,用于緩存熱點數(shù)據(jù),其他的數(shù)據(jù)存儲可以選擇SATA機(jī)械硬盤。
(2)安裝存儲模塊
有些品牌廠家采用軟件實現(xiàn)分布式虛擬存儲,通過軟件將服務(wù)器硬盤資源池化,實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份及故障切換。有些品牌廠家采用的是硬件存儲服務(wù)器,硬件存儲服務(wù)器價格會比較貴,主要是根據(jù)學(xué)校的實際情況進(jìn)行選擇。
(3)在服務(wù)器端安裝虛擬化基礎(chǔ)平臺軟件和虛擬桌面云管理軟件,構(gòu)建虛擬化層,實現(xiàn)虛擬資源的管理。
(4)安裝用戶端設(shè)備,用戶端設(shè)備包括云終端、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等。
(5)安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括雙絞線、網(wǎng)卡、交換機(jī)、路由器等。由于距離近,可通過雙絞線從云終端、服務(wù)器端連接到機(jī)房的交換機(jī),交換機(jī)之間通過級聯(lián)或星形等方式實現(xiàn)互聯(lián),實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相通。中心交換機(jī)可以把機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)絡(luò)管理中心,從而實現(xiàn)多間機(jī)房的互聯(lián)。
用戶可根據(jù)學(xué)校的財政支持和性能需求選擇服務(wù)器品牌。國外產(chǎn)品雖然比較成熟,但隨著國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展,華為、深信服等廠家在云桌面應(yīng)用也很廣泛,也值得選擇。如深信服公司,通過大幅改進(jìn)傳輸協(xié)議,利用專利技術(shù)SRAP協(xié)議,實現(xiàn)傳輸效率比傳統(tǒng)的微軟RDP技術(shù)提高6倍以上,不僅可獲得高效的桌面響應(yīng)速度,而且極大地降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗。
桌面云機(jī)房管理主要包括服務(wù)器管理、虛擬機(jī)管理、云終端管理、用戶管理等。
服務(wù)器的管理主要是包括網(wǎng)絡(luò)配置,如進(jìn)行虛擬網(wǎng)橋的創(chuàng)建、IP地址的配置等,還要進(jìn)行存儲配置、監(jiān)控CPU性能、內(nèi)存使用情況、I/O的使用情況、網(wǎng)絡(luò)性能等,如果某一方面出現(xiàn)問題,可以及時發(fā)現(xiàn),并根據(jù)具體問題進(jìn)行優(yōu)化。
虛擬機(jī)管理主要包括創(chuàng)建虛擬機(jī)模板、創(chuàng)建虛擬機(jī)池、批量創(chuàng)建虛擬機(jī)、虛擬機(jī)連接管理等。根據(jù)教學(xué)需求,可創(chuàng)建上課時所需要用到的WIN7、LINUX等操作系統(tǒng)模板,還可以創(chuàng)建考試專用的考試操作系統(tǒng)模板。使用虛擬機(jī)模板克隆分發(fā)的功能就可以快速地部署好整個機(jī)房的操作系統(tǒng),相當(dāng)有效率。
云終端管理主要包括云終端配置、分組和關(guān)閉終端等功能,云終端配置主要為每一臺終端設(shè)置計算機(jī)名、IP地址等,實現(xiàn)分組是為了方便管理云終端,實現(xiàn)快速查找。
用戶管理包括對授權(quán)用戶登錄的管理,實現(xiàn)用戶綁定虛擬機(jī)、USB接口管理等,用戶綁定虛擬機(jī)后,使用者不需要每次啟動都輸入用戶名和密碼登錄,可以在開機(jī)時自動登錄到相應(yīng)的虛擬桌面,實現(xiàn)自動認(rèn)證登錄。
筆者所在學(xué)校是廣州現(xiàn)代信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,本校已有二三十間傳統(tǒng)機(jī)房,為了改進(jìn)機(jī)房管理,學(xué)校也逐步建立多間桌面云機(jī)房,因此筆者對于桌面云的使用情況具有較深的體會。
(1)提高了服務(wù)器的使用率,實現(xiàn)一臺服務(wù)器上運行多臺虛擬機(jī),有效利用了服務(wù)器的空閑資源,同時支持動態(tài)部署,后期可根據(jù)教學(xué)的需求實現(xiàn)快速重配置服務(wù)器。
(2)減少了機(jī)房管理員工作量,機(jī)房管理只需要重點維護(hù)服務(wù)器,不需要維護(hù)單機(jī),提高了服務(wù)器與管理員的比率。同時利用虛擬機(jī)克隆分發(fā)的功能,重配置系統(tǒng)速度快,大大提高工作效率。
(3)可實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保,傳統(tǒng)PC功率每臺約220W,學(xué)校機(jī)房電腦眾多,而且電腦基本每天6小時不停運轉(zhuǎn),耗電很大。云終端功率約5W,無噪音,不但節(jié)省開支,同時也為師生創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。
(4)有利于后期擴(kuò)展,以后隨著教學(xué)的需求,需要提高云機(jī)房性能,升級桌面云機(jī)房,只需要提高服務(wù)器的性能就可實現(xiàn),不需要更換其他任何設(shè)備,方便簡單。
(1)機(jī)房管理員人才流動大,新管理員管理初期,缺少技術(shù),會無所適從,因此要加強(qiáng)管理員技術(shù)的培訓(xùn)。
(2)部分課程對視頻處理要求較高,但云機(jī)房對視頻的支持較有限,會引起卡機(jī)現(xiàn)象,因此要合理安排合適的課程在云機(jī)房進(jìn)行實訓(xùn)。
部署桌面云機(jī)房,從管理、維護(hù)和升級等方面有著極大的優(yōu)勢,雖然也存在不足之處,但只要根據(jù)存在問題采取相應(yīng)的解決辦法,桌面云機(jī)房將會是機(jī)房實訓(xùn)室的發(fā)展趨勢。