欧阳燕，李晓昀，杨剀

（南华大学，湖南 衡阳 421001）

0 引言

随着信息化的普及，在高校正常教学中，不仅是计算机学科领域需要进行大量编程类的实践教学，其他一些专业也要求在相应辅助软件上进行实践教学。实践教学是理论知识的验证与运用，实验环境的好坏直接影响实验教学效果。

1 现状

高校的实践类课程是专门培养学生相应学科实际操作技能的课程，该课程担负着培养学生专业应用能力、创新实践能力的重任。因此对实践课程教学探讨以提高教学效果就显得尤为重要。在机房管理和实验授课过程中，发现高校实践教学中存在以下不足。

1.1 无法有效保障实验教学秩序

和理论课堂不一样，实验课堂具有开放性、自由性特点。随着智能便携通讯工具的广泛使用，实验过程中时常有学生玩手机、玩游戏或者做一些与课堂实验无关的事，任课老师往往无法同时监督班级所有学生。学校教学管理部门，实验授课教师和机房管理人员，都希望制定相应机房上机行为策略，以此约束学生上机，确保良好的实验教学秩序进而提高实验教学效果。

1.2 无法满足实验环境需求的多样性

通常情况下，高校机房除了承担计算机学科课程教学任务以外，有时还需承担非计算机专业辅助软件教学任务，且不同专业的实验教学环境，所需要的操作系统和应用软件均不相同，而传统的单机计算机安装多操作系统或更新应用软件都依赖于还原卡同传，耗时久、效率低，难以有效满足多专业实验环境需求。

1.3 无法保障实验教学的延续性

传统实验室的机器采用的是还原卡系统保护，在上机机器使用期间所做修改在系统重启后全部取消，因此学生课后无法对实验内容存盘，无法保证实验的延续性[1]。而任课老师则需要在每次上课时携带外置存储设备，通过拷贝的方式进行上传课件和作业，因此传统的实验室机器同时也给任课教师带来了诸多不便。

2 云计算与云桌面

云计算，是由Google和IBM于2007年联合推出的一种新型网络服务计算模型计划，国外多个高校都参加了该计划。2008年清华大学的加入标志着云计算正式进入我国教育研究领域[2]。

2.1 云计算的概念

云计算(C lo u d s C o m p u tin g)是分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）和网络计算（Grid Computing）的新发展，是依托互联网，面向客户提供安全、快速、便捷数据存储和网络计算的服务模式，是一种新的IT基础设施的交付和使用模式[3]。

云计算把大量的分布式计算机上的内存、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池-“云”，用户可在任意位置使用各种终端通过网络以按需、易扩展的方式从“云”端资源池获取所需要的资源。云计算最大的特点就是虚拟化技术。用户请求的资源并非来自于固定的实体，而是被虚拟的各种IT资源集合。虚拟化技术打破了固有的物理硬件之间的隔离，通过管理程序将网络中的设备资源统一管理，形成共享资源池从而实现资源分享、资源定制和按需报务。

2.2 云桌面技术

云桌面技术又叫做虚拟化、云电脑，是传统PC桌面经过云计算技术转型升级后的技术产物，是一种基于虚拟化技术的终端操作系统交付与管理方案，包括终端客户端和云端服务器。终端客户端可以通过远程桌面传输协议、虚拟磁盘读写指令、虚拟地址映射等多种技术访问云端服务器实现系统模板的本地化呈现，从而有效提升终端操作系统部署与运维效率[4]。

当前市面上主要有如下三种技术架构的云桌面产品，包括：虚拟桌面基础架构（VDI）、虚拟操作系统基础架构（VOI）和智能桌面虚拟化（IDV）。

（1）虚拟桌面基础架构（VDI）。VDI架构通过在物理服务器上应用虚拟化技术，为虚拟机分配硬件资源并发布给终端用户使用。通俗点来说就是硬件资源和操作系统都是在服务器端。

（2）虚拟操作系统基础架构（VOI）。在VOI架构中，服务器负责OS镜像管理、镜像上传下载、以及终端的管理工作，终端负责计算任务，通俗来说就是硬件资源都在终端设备。

（3）智能桌面虚拟化（IDV）。IDV架构的显著特点是服务器只负责用户操作系统的托管，存储和计算则是放在终端设备。

3 噢易教育桌面云

3.1 桌面云架构

南华大学信息技术实训中心，于2019年采购噢易教育桌面云产品，布置实施于红湘、雨母两个校区机房。

噢易桌面云是一套融合VDI、VOI、IDV三种桌面技术架构的新型桌面云产品，主要包括基础设施层、平台层、桌面层、终端层、用户层五层架构，并通过单一的融合管理平台实现对机房、终端设备、桌面统一管理和集中运维[5]。主体架构如图1所示。

从图1可以看出，服务器集群将硬件资源集中到服务器端，通过虚拟化软件按照需求将后台数据中心的软硬件资源采用网络传输分配给前端的各终端设备。主要包括下面五层：

（1）基础设施层。基础设施层通过服务器集群将存储设备、网络设备、显示设备等硬件资源集中到服务器端构成基础设施层。采用全集群架构设计实现了网络统一规划、计算资源统一规划、存储资源统一规划等资源融合。主机和磁盘硬盘均有冗余部署机制，能够确保桌面业务安全、稳定运行并支持灵活的磁盘容量扩展[6]。

（2）平台层。采用B/S架构的统一融合管理平台，从学生上机行为管控、远程终端和桌面控制、精细化网络管控、软件资产审计、教学过程记录、桌面分组策略管理这六大块出发，实现对实验教学的统筹管理。

（3）桌面层。噢易桌面云提供基于VDI、VOI和IDV三种技术架构的桌面类型，并且还可针对不同专业班级配置教学桌面、个人桌面及漫游桌面三种不同类型桌面，满足不同专业教学环境需求。每种桌面类型都可流畅支持WinXP/Win7/Win8/Win10等Windows系统、Ubuntu等Linux系统。

（4）终端层。支持多种类型终端设备，如云一体机、云终端、胖终端、PC机、触摸屏一体机。

（5）用户层。可根据实际教学需求，配置多元化、个性化教学场景，如基础实验教学、语音教学、专业实训、多媒体教学、专业考试等。

3.2 云桌面技术的优势

噢易桌面云整套设备的投入使用已经一年有余，结合实验教学过程中机房管理人员、任课老师、上机学生使用心得总结噢易桌面云在实验教学中的优势如下。

（1）高效化的管理平台。在使用运桌面技术之前，南华大学承担公共实践课程的实验室主要以传统的PC机为主。由于购置年份、品牌、配置、操作系统以及软件等的不同为实验室管理人员部署实验环境带来了一定困难。现如今雨母校区统一使用噢易融合管理平台，实验管理人员只需要通过局域网内任何一台机器的浏览器访问服务器IP地址，即可登录后台管理平台，实现对整个校区实验室的统一管理。融合管理平台如图3所示。

首先，实验室管理人员可轻松对机房内所有终端电脑通过一键唤醒、重启、关闭等操作进行集中式管理。其次，如软件的安装和更新，由以前使用传统网络同传的方式，转变为一键更新安装模式，同时支持在线更新，因此在使用终端的过程中，不仅能够节约管理人员的更新时间，也大大提高了实验室管理效率，也保障了实验教学的正常进行。另外，通过管理平台可实现多操作系统灵活切换。除基本的教学任务以外，实验室每年都承担了一些考试任务，如全国计算机等级考试、大学生心理素质测试、全国英语四六级口语考试、衡阳市中考阅卷、卫生局医师资格考试等，桌面云的多镜像方式技术支持同一终端部署多操作系统桌面从而满足不同考试软件环境需求，可短时间内灵活切换考试场景[7]。

（2）多元化的教学模式。随着信息化的普及，传统单一的教学模式已不能满足实验教学需求。云桌面技术的推行带来了多元化的教学模式。首先，可以通过对终端的行为管控功能，如禁用U盘、桌面程序黑名单等建立相应的机房上机行为策略，从而约束学生上机以确保良好的实验教学秩序[8]。其次，传统的实验教学依赖于实验室环境，一对多的师生教授模式在有限的两小时上机时间内无法实现老师与全体学生的互动交流。使用桌面云后，可根据教学的需要，分配给教师及学生相应个人桌面账号，做到移动式学习、办公。教师可随时随地发布作业任务，学生可不受时空限制阅览布置的任务，这种异步互动式教学模可保障实验教学的时效性和延续性。

（3）多样化的实验环境。噢易桌面云提供的桌面类型可支持多操作系统，因此可根据专业课程的需求，部署不同的软件环境系统从而满足多样化实验环境需求。

4 结语

在高校实验室建设中采用云桌面技术是高校信息化建设的趋势，根据一年多噢易桌面云在本校计算机实验机房的使用，对于终端用户，桌面云带来了比传统PC机更好的用户体验。对于机房管理人员，桌面云给高校机房的运维工作提供了很大便利。但是，桌面云技术在高校实验教学中的应用仍存在一些不足，比如说对服务器的依赖、对网络的依赖、虚拟终端显卡性能体验差等问题。因此，高校实验室机房管理人员，在高校实验室建设及桌面云产品用户需求问题上需要综合考虑上述不足，同时希望未来的桌面云系统能更加完善进而更高效地用于高校实践教学中。