张钧泰

[摘 要]在中职学校中，随着专业课程的增多，慕课、反转课堂等网络教学方式的应用以及移动办公、多校区业务等应用模式的增多，教学机房、多媒体教室规模不断扩充，更新维护量大，已成为管理员极其繁重的工作。另外在大数据的环境下，数据的稳定、可靠、安全也成为目前学校面临的新挑战。通过桌面云技术可以满足上述需求，进一步加快建设智慧校园的步伐。笔者针对中职学校桌面云应用与发展设想进行阐述。

[关键词]云桌面；桌面云；智慧校园；中职

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.04.120

[中图分类号]TP393 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）04-0-03

0 引 言

全球信息化技术在爆炸性的发展，目前，已出现多种现代计算机技术，如云计算、物联网、大数据等，而且“十三五”规划也提出了教育信息化，软件的应用引领信息化的改革，许多学校充分利用先进技术，带动现代教育和管理的发展，进一步提高教学科研水平。

新一代的信息化技术以及桌面云技术为实现智慧校园提供了强有力的支撑，如何让桌面云技术为智慧校园建设提供助力，使教育信息化技术更好地为师生提供优质的资源和访问体验，实现智慧校园的快速发展是学校面临的新挑战。桌面云技术已逐渐成熟，相比传统PC的应用方案，它能够确保教师日常办公业务的正常运行、有效管控和维护云桌面系统，节能减耗，实现绿色办公。另外它还具有考虑冗余能力、高可靠性等特点，在智慧校园建设中越来越受青睐。

1 学校计算机实训室、办公设备现状分析

中职学校计算机实训室共10个，承载着全校所有专业的计算机课程，包括计算机应用基础、CAD绘图、汽车商务营销、物流和GPS应用等课程。首先，采用传统的硬盘还原卡，对不同专业的教学、考试、操作等场景，分别定义种类繁多的操作系统模板。在传统模式中，每间教室只能支持某种特定的模板，一旦场景应用发生了变更，学校需要投入大量的人力、物力、财力以满足教师和学生对计算机教学和应用的刚性需求，从而造成重复建设，导致教学资源大量闲置和浪费。其次，计算机已成为学校各专业教师授课和学生操作的基本工具，但日常需要的各种教学桌面都不得不由具备相当IT专业技能的人员协助发布和更新，同时IT管理人员又要花费大量的精力用来调试与安装。这会让管理的教师们通宵加班、叫苦不迭。再次，在中职学校，学生动手能力都比较好，敢于尝试，经常会把操作系统搞坏，或者因为中病毒而导致系统崩溃，无法继续应用于教学。最后，基于保护卡的统一发布和管理，每次更新模板或是添加删除应用程序时，不得不面对传输成功率低、更新时间长的困境。同样的，办公使用的电脑，由于外部存储设备频繁使用，网上流氓软件泛滥，一般使用者时常会操作不当，导致系统受病毒感染或损坏，导致维护人员的维护量激增。

要改变高故障率，降低维护成本投入，完善网络教学平台，为学生提供灵活的学习模式，建立为学校的教学、管理、科研和服务提供良好的信息化平台，必须寻找一种新的技术，满足学校桌面虚拟化（以下简称桌面云）项目的建设需求，涵盖所有PC的桌面云交付，为各类用户提供全面的、个性化的校园桌面服务。桌面云技术的所有应用程序、桌面、数据均运行于数据中心，客户端设备弱化为访问终端，管理员仅需在数据中心内即可实现对用户应用、桌面的统一运维，这包括日常的故障排查、补丁更新、软件安装、系统升级等各项操作，简化了客户端的运维管理工作，实现集中化、高效、统一的桌面IT运维。

2 桌面云技术带给学校信息化发展的变革

桌面云技术是基于服务器的一种计算模式，它能够提供与目前用户使用的PC一样的各种功能，比如：流畅地播放视频、通过即时通讯软件进行多媒体通信（包括双向语音）、流畅地观看带有flash的网页、高清视频播放，同时使用各种外设如USB设备、串并口、打印机、安全认证设备等，无需改变用户的使用习惯。用户可以通过不同类型的网络，如高带宽的LAN、低带宽的WAN、Internet/3G等，在任意时间、地点访问自己的桌面系统，相当于随时随地都带着一台电脑在身边。桌面云技术与传统的桌面系统相比，有着显著的特点。

2.1 良好的用户体验，不受时间、空间限制的灵活访问

虚拟桌面是在后台部署和运行的，带给用户的使用体验与传统PC是一样的，比如：流畅地播放视频、流畅地观看带有flash的网页及各类应用，使用各种外设等。用户只要有网络，就可以随时随地连接到虚拟桌面。由于桌面软件都是在服务器端运行，用户的客户端设备可以使用各种操作系统和配置的硬件设备（如笔记本、PC机、瘦客户机、各种智能手机、PDA、iPad等）来访问桌面或应用和数据。

2.2 实现智能监控、集中管理，提高监测能力，快速排除故障

桌面云技术简化设备的运行管理与维修维护，让管理人员具备了监测能力，可以评估最终用户状态和排除故障，准确找出问题，并能快速反应，调整受到影响的服务质量。服务器还能提供冗余的虚拟桌面，从硬件软件上双重保护，确保设备在线运行。操作系统采用单一模板部署，用户自行安装的软件和数据重定向特定的个人盘，当操作系统更新时不会影响用户安装的软件和个人数据。在更新与维护操作时，管理员只需在后台服务器上完成配置，统一下发，即可一次更新所有虚拟桌面。对于需要更新计算机中的防病毒软件、系统补丁、安装软件等情况，这一优势非常明显，所以云桌面即满足用户个性化需求，同时减化管理员工作量。

2.3 建立高效、快速、灵活、可发展的桌面系统

桌面云技术可以实现桌面系统集中快速部署，使用户的操作系统和所有应用程序及数据处理都在后台服务器统一安装、运行。当需要增加一台虚拟桌面时，只需几分钟就可以自动在后台实现资源的分配与部署。

2.4 全方位的安全堡垒防护

从硬件上，专用服务器的硬盘阵列技术能提高数据的安全性，以避免由于硬盘损坏而导致数据丢失，稳定性与耐用性比桌面PC的高。从软件上，桌面和应用全部运行在数据中心的服务器上，集中进行安全管控，减少了由于用户硬盘故障造成的损失，也防止用户数据被非法访问或取走涉密信息。另外，基于角色的权限控制，可以通过制定严格的访问策略，细粒度地控制最终用户对桌面应用的访问权限，例如：是否可以打印、复制粘贴或将文件保存到本地，不怕教师、学生随意安装卸载软件带来的问题，不再担心流氓软件和病毒，提高计算机实训室的应用安全性。更能针对关键应用系统的用户操作录像审计，跟踪和记录用户操作过程，方便回溯，无论硬件还是软件应用都达到立体防护，保障安全。

2.5 桌面云技术降低信息化成本、减少了能源消耗

增加服务器成本虽然让桌面云前期投入增大，但终端用户直接使用瘦客户机替代传统PC。使用的终端数量越多，平均成本越低。而且瘦客户机对未来系统的升级、更新等操作能最大程度地减少终端设备的更新。它生命周期更长且软硬件免维护，最大化减少客户端的维护管理工作，并有效节省运营成本，所以长远来说既能减少投资，更能节约维护成本。另外，从能源消耗角度分析，桌面虚拟云完全使用瘦客户机做终端，而瘦客户机的功耗只有普通PC机的四分之一，能有效减少电力能源的消耗，降低计算机、空调等用电设备的维护费用，减少二氧化碳排放，符合国家节能环保，绿色办公的大方向。

3 桌面云在智慧校园中的应用

在中职校智慧校园建设中，实现对学校现有500台电脑环境改造，其中包含5个教学机房300台电脑、一个电子阅览室60台电脑、100台课室电脑和40台图书馆共用查询电脑的桌面虚拟化，通过10台桌面云服务器，即可管理学校500台终端的所有教学实验环境、考试环境、办公环境等的云交付，满足其他现有公共机房及电子阅览室、课室等未来教学应用的本地化计算性能需求。

中职学校的桌面云方案主要有以下几个应用场景。

第一，集中应用场景。教学电脑机房原有13个，其中大部分教学任务以基础软件使用教学、专业课程软件教学为主，没有大型3D应用，因此，先把5个电脑都已经比较旧，不能使用主流操作系统及软件的电脑机房，采用利旧的方案更换为桌面云。由于云桌面底层操作系统只需要Linux核心就可以，占用资源小，抗病毒能力强，软故障机率小，故此完全能利用原有电脑改造为云桌面系统。

第二，地点零散，多VLAN分布应用场景。这分为两种：①分布在各栋楼层中的教室（多媒体课室），中职学校共有100个教室，每个教室都配有电脑，方便教师教学使用。但每位教师的需求各不相同，使用的软件也乱。以传统的PC配以保护卡的模式，运维人员经常需要加班加点，疲于奔命地更新分布在各栋楼层的PC，增加超大的工作量也难以一一满足所有教师的软件需求。而且教师上课会使用U盘，大量的病毒传播也从这里开始，使用桌面云系统可以解决上述问题。②办公使用电脑，它属于部分集中但会多VLAN分布的应用场景，教师日常办公，很多时候使用不同的业务系统，现在的B/S结构的应用系统对浏览器有各种各样的不同要求，让用户无所适从，使用过程中会有这样那样的问题。操作系统在感染病毒或崩溃时，恢复时间较长，影响办公效率；在系统瘫痪时用户数据容易丢失，给用户带来无法估量的损失。为了解决这一系列的问题，可以通过桌面云系统的方法，如快照功能，在分钟级别的时间内快速恢复崩溃的系统。通过统一部署功能，一次性为所有教师安装软件，解决软件应用问题。在桌面云系统中用户数据存储在服务器，集中进行安全管控，减少了由于用户硬盘故障造成的损失，也防止用户数据被非法访问或取走涉密信息。

第三，移动办公应用场景。教师下班备课、异地培训或假期间，可以通过该系统接入学校内部网络继续开展工作。桌面云系统可以满足用户移动办公的需求，用户无论在任何地点、使用任何终端设备（如家用PC、笔记本、iPad平板电脑、iPhone智能手机、Android系列平板及智能手机等）均可安全高效地接入学校内网，访问学校内部应用，很好地满足了移动办公及在家办公的应用需求。

所以，中职学校选择桌面云系统技术优化信息化建设，让信息技术为教学科研带来更多的便捷，创造更好的体验。

4 中职学校实施桌面云系统的方案

4.1 桌面云系统主要构成部分

作为实现桌面云系统的主体，方便未来扩容，中职学校放弃传统的VDI架构，采用超融合架构，虚拟桌面、虚拟化服务器、虚拟化分布式存储均融合为一个软件包内置于底层虚拟化平台Hypervisor中。能将一台物理服务器虚拟化成多台逻辑上独立的虚拟机，不用绑定操作系统便可搭建虚拟化平台，采用Hypervisor精简结构，基于Intel VT /AMD-V以上X86指令集架构的处理器。集群采用分布式架构，多集群模式下，可实现父子集群功能。管理人员可通过总部集群统一管理所有分支集群，每个集群的管理信息为分布式存放，分支集群用户访问总部集群可自动重定向到用户所在集群验证和访问。

云桌面系统能在统一的Web页面中，对用户、虚拟计算机、模板、脚本、进行全面便捷的管理。可将传统VDI架构需集中存储的桌面数据，分散放置在各台服务器的本地存储中，不仅提高了数据读写速度，提升了用户体验，而且进一步分散了数据损坏丢失的风险，从而加强了数据的安全性。中职学校桌面云系统整体架构设计如图1所示。

4.2 桌面云硬件平台

服务器采用10台DELL PowerEdge R720、双路6核CPU、160GB内存，双固态硬盘，一做系统缓存，二做模板缓存，配置4路千兆以太网卡。桌面云系统采用分布式存储结构，分布在10台服务器中，每台服务器可支持50个云桌面在线运行。云桌面终端一部分是利旧以节省成本，另一部分采用瘦终端，统一使用1 000M网络连接。

5 桌面云在智慧校园中的发展与设想

5.1 每位师生职工分配云桌面并与企业云盘无缝融合

为校内所有师生职工按用户，每个人分配一个云桌面，首先是办公、备课、上课、做作业等，只要有网络，用户可以在任意终端设备上通过自己的账户来访问自己的资源，资源随人走，解除了人与设备的关系，使所有师生在内网任意地点、任意终端设备均可开展学习与办公，实现桌面永远在线，工作与学习都可无间断进行。其次，以先进的信息技术推动教学研究的改革，如慕课、反转课堂等新教学手段也可依赖云桌面实现。

企业云盘是私有共享文件的集合，教师职工与学生每人可分配一个独立的使用空间，持久使用，学生有自己的作业空间，教师职工有自己的工作空间，无论云桌面在哪里或桌面发生故障时，均不会影响云盘内的数据。然后云盘也具有独立访问的功能，如通过浏览器、手机、iPad等终端进行访问，并且数据发生变化应该是相互同步，达到互相融合。那么用户就相当于随身带有U盘，只要有网络，U盘就在身。云桌面与云盘的相互融合，即可单独使用，也能相互补充，把智慧校园的功能发挥到极致。

5.2 多应用场景混合使用及异地多活数据中心

桌面云系统从使用场地分类主要有集中、部分集中、零散3种，从网络结构上分为内网、外网。在这两大类的组合下共有6种应用场景，通过这6种场景混合使用，可实现安全高效、灵活移动办公，提升用户工作效率和便捷性，同时也能满足电脑机房的集中应用，批量更新，减轻管理人员的运维压力。

此外，在外网是否能建设异地多活数据中心，让多个校区互联，同时也能起到容灾热备的作用，大大提高云系统的可靠性。但在这方面带宽的消耗也必须考虑，压缩图像的功能，减少以流媒体的方式传输等技术手段必不可少。

5.3 网络丢失处理办法及内外网安全隔离

桌面云可以说是极度依赖网络环境的，在集中式应用的教学场景里，物理设备的损坏，导致丢失网络连接，所有桌面云都无法访问，这种问题能否解决呢？笔者设想在这种电脑机房集中应用场景下，瘦终端可采用X86结构，带有32GB固态硬盘，安装WindowsXPe/WES7及必要的教学软件，配合投影机等多媒体设备，以保障正常教学。

在网络安全应用场景中，特殊部门，如财务、档案保密等，他们的桌面、数据服务是需要与其他用户隔离，按用户需求，特殊部门需要内部组网，与平时的办公及互联网业务隔离，但同时他们也需要一个桌面处理办公及互联网业务，通过虚拟化云桌面组建内网私有云桌面，通过Vlan等方法实现逻辑隔离，用户的应用、桌面、数据与终端设备无关，那么可以使用两个账号，一个是用于部门内部私有云，一个是内部云桌面使用，而且瘦终端成本低，部署与维护都优于传统PC。

5.4 未来按用户来分配云桌面时，服务器如何扩容才能保障用户体验

国外桌面云系统如思杰、VMware等方案，由各种复杂的硬件及各种第三方软件组成，整个安装实施步骤复杂，某一个环节出现问题就会影响整个项目的进度及稳定性。当需要进行传统桌面虚拟化系统扩容时，各组件、系统相互牵连，往往需要重新评估和升级，不然无法满足现有业务需求。作为用户，希望系统支持无缝线性按需的扩容功能，线性投入和完整的集群管理，在一台X86工业标准服务器中，安装桌面云系统，并以此为基础单元实现线性、海量扩容，扩容时只需增加服务器和软件许可，无需对原有硬件进行升级或扩容，做到即插即用，从而降低整体成本。

5.5 可否结合实际情况展开校企合作项目

中职学校与企业合作已形成多个订单班，以桌面云为引子，能否在汽车商务营销、物流等多个服务类行业的订单里，与企业深度合作，与企业的一线运营系统对接，利用桌面云快速部署，无缝网络连接的特点，把计算机机房变为真正的营销售后服务点、物流订单客服部等场所，让学生在学校就能完全与企业一线工作相融合，提高实习效果，增加学生的社会适应力与竞争力。

6 结 语

桌面云技术能让桌面系统具有部署速度、，高可靠，高安全性，桌面、应用及数据统一管理，且不受时间、地点的限制就能使用桌面资源，所有桌面运行速度稳定和流畅，达到传统PC的使用体验。还能同时适用于多种应用场景，满足教学机房、所有教学教室、日常办公、移动办公等，更能使管理员在繁重的维护工作中解放出来。中职学校共启用500个云桌面，计划后继的信息化建设中，以用户数为设计蓝本，每个师生均分配1个云桌面。

主要参考文献

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