樊昌秀

(武汉工业学院网络中心，湖北 武汉 430023)

随着现代教育技术的不断发展，计算机多媒体技术不断取代传统媒体.各高校先后建立了多媒体教室，它们在教学中的地位越来越重要，其运行正常与否直接关系着教学工作是否能顺利开展.多媒体教室的有效管理已经成为高校面临的一大难题.

1 传统多媒体教室常见问题

1.1 分布广，管理人员少

多媒体教室数量多，且分布在校园中的多个教学楼，出现问题的时间相对集中，但管理人员一般较少，很难快速反应、解决问题.

1.2 硬件配置不统一

不同时期采购的计算机硬件配置不一，即使采购初始是一模一样，在使用一段时间后也会更换配件，最后计算机也不会完全相同.

1.3 软件安装与更新难

因课程教学需要和教师个人需求的不同，每个多媒体教室计算机系统中都需要安装各式各样的软件程序，甚至同一个软件程序的不同版本.程序之间极易冲突，难以满足教学所需.

1.4 操作系统维护工作繁琐，灾难恢复时间长

多媒体教室计算机操作系统的安装、补丁更新工作繁琐.多媒体教室越多，问题越严重.加上使用者众多，水平参差不齐，有时错误操作导致系统出错崩溃，重新恢复系统耗时长，影响教学.

1.5 病毒难以防护

网络与移动存储设备的广泛使用，造成病毒的迅速传播，防不胜防.尽管有各种杀毒软件，但其更新通常滞后于病毒，难以保障系统安全.

桌面虚拟化技术运用到多媒体教室管理中来，将在相当大的程度上解决这些问题.

2 桌面虚拟化

2.1 桌面虚拟化的概念

桌面虚拟化(Desktop Virtualization)是一种基于服务器的计算模型，借用传统的瘦客户端的模型，让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点:将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理;同时用户可以通过瘦客户端或类似设备在局域网或者远程访问获得与传统计算机一致的用户体验.将来我们可以通过任何设备，在任何地点、任何时间访问在网络上的属于我们个人的桌面系统.

2.2 桌面虚拟化的特点

第一代桌面虚拟化技术将远程操作和虚拟技术结合，实现系统操作环境与实际运行环境拆分，在灵活使用的同时实现集中控制.第二代桌面虚拟化技术实现桌面系统的运行环境与安装环境的物理拆分，两者不必在同一位置;通过应用虚拟化技术，实现应用程序与桌面系统进行拆分，应用不是安装在桌面系统，而是动态组装到桌面上;将应用程序、桌面系统与配置文件进行拆分，使用户访问相同桌面镜像时，仍能保有个性化的配置和数据.

3 多媒体教室的桌面虚拟化架构

考虑多媒体教室管理的难点，结合桌面虚拟化技术特点，多媒体教室的桌面虚拟化架构如下图所示.

图1 多媒体教室的桌面虚拟化架构

3.1 终端访问层

为合理利用资源，已有的多媒体教室计算机可作为虚拟桌面终端继续使用.在简易多媒体教室(只安装有投影仪和话筒)中则安装瘦客户机，减小终端维护难度.

远程访问终端包括教师个人的计算机、手机以及平板电脑等.

3.2 接入管理层

接入网关，保障终端设备访问安全性，控制接入流量大小.其解决方案包括:Cisco ASA，Citrix Access Gateway，Microsoft Intelligenyt Access Gateway以及Juniper SSL VPN.

连接管理器和AD(Active Directory)集成，根据策略判断应该连接到哪个虚拟桌面资源;动态了解服务器资源的负载情况，保证将用户连接到负载最轻的服务器;有服务器出现故障时，将用户引导到正常工作的服务器.终端设备不用关心连接到哪个后台的虚拟机池中的虚拟机实例，只需记住统一的连接入口.

AD域控制器安装活动目录，建立域控制器，将所有服务器和终端加入这个域中.

3.3 桌面虚拟层

虚拟桌面基础架构(VDI，Virtual Desktop Infrastructure)，包括物理服务器架构和虚拟化软件系统.在物理服务器上安装虚拟化软件系统，通过虚拟化软件模拟出操作系统运行所需要的硬件资源(CPU、内存、网卡、存储等)，再虚拟出多个虚拟桌面组成虚拟桌面池，为终端用户提供独立的桌面操作系统和应用程序环境.终端用户通过远程协议(RDP、ICA、PCoIP)访问桌面，鼠标移动、点击及键盘操作都通过数据的形式传输至服务器，服务器在后台执行相关操作.

软件管理中心将所有数据存储和管理统一到数据中心，简化了监控、管理、报告和远程访问等一系列操作，提高了管理效率;通过模板快速创建虚拟机或根据策略自动生成虚拟桌面池，可快速新增多媒体教室;借助后台的共享存储实现故障切换、在线迁移和动态资源调配，保障教学的连续性;实现对所有虚拟桌面的系统级别和文件级别的备份恢复，快速处理故障，恢复教学.

3.4 数据存储层

用户配置文件(User Settings)服务器，为每个用户提供一个独立的、安全的网络存储目录，用于保存用户的个性化资料(教学文档、个人配置等).当用户连接到一个桌面虚拟机时，VDI系统会自动将用户所属的网络目录与桌面虚拟机实例中的文档目录进行对接，并将其个性化信息应用到虚拟桌面上，使用户看到的是自己最熟悉的个性化桌面环境.

操作系统流技术交付(OS Provision)服务器，实现操作系统的镜像集中管理.它将客户端桌面系统制作为—个独立的虚拟磁盘镜像文件存储在服务器上，通过网络按需交付完整的桌面系统.一个镜像可被多种环境的终端设备使用，一个终端也可选择多种操作系统镜像.

应用程序虚拟化(Application Streaming and Virtualization)服务器，用于管理各种虚拟化后的应用程序.应用程序被隔离封装为EXE或MSI文件，从操作系统分离出来.可在单个操作系统上运行同一应用程序的多个版本，也可在多个操作系统上运行应用程序的同一版本［1］.用户在自己的虚拟桌面上能够看到和使用哪些应用程序，完全由微软活动目录控制，实现软件使用权限动态授权.

在多媒体教室的应用程序软件分两类，一类是word、ppt等常用应用程序，用户量大，数据传输量小，运行所占资源少，存储于应用程序虚拟化服务器.用户登录之时可以将用户配置文件、虚拟应用程序和操作系统动态组合出一个运行桌面交付给用户.另一类是CAD、Photoshop、3D等特定用户需求的应用程序，数据传输量大，运行所占资源多.这些程序的用户专门建立一个组，组中的用户登陆时，桌面虚拟系统生成一个独立的直接装有这些应用程序的桌面操作系统.这样用户对桌面的管理能力增强，效率提高，操作更流畅.多媒体教室的管理者可以根据不同需求将两种方式结合使用.

4 桌面虚拟化技术在多媒体教室管理中的应用效益

桌面虚拟化不仅可以一一解决前面提到的多媒体教室维护问题，还给多媒体教室管理带来了新的活力，主要表现在以下几个方面:

4.1 解除访问限制

所有的计算都在服务器上发生，大大降低了对终端设备的要求.智能手机、上网本和电视等都可成为终端设备.用户对桌面的访问将不受设备、时间和地点的限制.

4.2 降低维护成本

一是瘦客户端比计算机便宜，且报废周期为6－8年，长于计算机.较少的终端投资获得更长的使用周期.已有计算机也可成为普通终端，延长设备使用周期，减少资产报废.服务器端的高昂成本，可通过长期使用和维护成本的降低来弥补.

二是可节省购买软件(应用程序、杀毒软件等)版权的费用.桌面虚拟化使我们有可能按实际使用量或按安装的拷贝数来支付版权费用，而不是按可能的使用量支付版权，大大降低软件版权费用.

4.3 桌面管理难度降低

统一的镜像管理，给每个教师提供规范的桌面环境和统一的设置，有效地保护了系统的安全性;病毒感染、应用程序和系统运行异常等问题，在重启或关闭服务器时可自动解决;所有桌面系统和应用程序的配置和管理(系统升级、应用安装等)都由管理员在后台数据存储中心进行，避免了多媒体教室分散造成的管理维护困难［2］.

4.4 集中存储和备份数据，安全性能提高

所有的数据和计算、桌面及应用的管理和配置都发生在数据存储中心，传递到终端桌面的只是最终运行图像，数据安全性得到保障.管理员不用考虑多媒体教室终端，只需在数据中心备份桌面、应用和配置文件，简化了数据安全保护工作.虚拟桌面架构环境组成了桌面资源池，其中一个虚拟桌面出现故障，将快速为故障终端分配新的虚拟桌面，不会对教师的访问造成大的影响，确保教学继续进行.

4.5 能耗降低，节能环保

传统计算机的功率一般在200W，而瘦客户端在25W左右，耗电量减少近90%.服务器端会有较大的耗电量，但客户端数量庞大且会越来越多，与之相比，其耗电量可忽略不计.耗电减少，将减少碳的排放，能更好地保护环境.

当然桌面虚拟化还有一些问题需要解决.桌面虚拟化对网络依赖性强，无法在脱机状态下使用，需确保互联网的畅通和数据传输的快速.部分应用程序(CAD、Photoshop等)用户体验质量降低;但通过桌面虚拟化技术，可以降低多媒体教室管理成本，同时提高现有设备的效率、利用率，增强教学的灵活性、安全性和可靠性，是多媒体教室管理的新趋势.

［1］成静静.基于虚拟化的云桌面技术方案研究与设计［J］.广东通信技术，2011，(6):36 －39.

［2］刘正朋.桌面虚拟化技术在实验室仪器管理中的应用［J］.实验室科学，2011，(1):151 －153.