云桌面在高校实践教学中的应用前景及优势

云桌面在高校实践教学中的应用前景及优势摘要：随着云计算技术的日益发展，技术的成熟以及单位成本的下降，其大规模商用已成为可能。作为云计算技术的一个重要应用分支，虚拟化技术带来的云桌面应用，已经逐步进入教育、医疗、办公等各个领域。针对高等教育这种专业化应用场景，云桌面的使用可以较常规教学设备，从投资、环保、管理等各方面带来质的提升。文章从行业趋势入手，针对既定的应用环境，从规划设计成本控制、个性化教学场景交付与优化、绿色IT，节能降耗四个方面，做了粗浅的分析，论述了云桌面场景的应用，在高校教育教学工作中带来的益处，同时，也论述了云桌面应用中需要注意的事项，技术的应用是大层面的普惠，只有将细节进行合理的优化，使之能够契合实践，才能够将技术的优势发挥到极致。关键字：云计算、高校、实践教学、虚拟化二十一世纪，信息技术在教育领域中的应用，已经从理论性研究或特殊学科应用逐步渗透普及到日常、全学科教学工作中。世界各国普遍关注教育信息化在提高国民素质和增强国家创新能力方面的重要作用。国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）明确指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。为落实纲要中提出的战略要求，教育部于2012年正式颁布教育信息化十年发展规划（2011-2020年），从总体战略、发展任务、行动计划、保障措施共四方面，提出具体要求，促进现代信息技术与教育的全面深度融合，以信息化引领教育理念和教育模式的创新，充分发挥教育信息化在教育改革和发展中的支撑与引领作用。加强高校数字校园建设与应用，作为教育信息化工作的重要任务，在规划中被明确提出，将高等学校数字化校园建设的规范化和特色化，推进移动互联网、物联网、云计算技术等支持的智能学习环境建设，列入高等学校“十二五”信息化建设参考标准与评价指标体系。 云计算是由分布式计算、网络计算、网络存储、备份冗余等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，是一种以数据为中心的数据密集型超级计算模式，在大数据存储与管理、超级计算、虚拟化仿真等领域有着独到的技术，其中云桌面技术是其在虚拟化方面的主要应用之一。云桌面技术是将用户本地操作系统及应用软件迁移至云端服务器集群所建立的虚拟机中，用户使用过程中所需的各类运算处理及数据服务皆由服务器处理完成，本地终端仅负责传递用户的各类IO操作并将云端运算结果返回用户终端。随着云桌面技术的日益成熟、大规模应用的积累及规模性成本的下降，其应用领域也在近年得到极大的拓展。教育行业属于规模密集型IT应用领域，由传统实体PC建设模式到云桌面建设模式的过渡，正不断深化开来。新技术的应用将在总所有成本（TCO）控制、个性化教学场景交付、集中运维管理、绿色IT节能降耗等诸多方面带来深入的变革。数字化校园建设，包含校园网改造升级、信息化管理系统建设、教学环境升级等诸多方面。云桌面作为云计算技术的重要应用，其在教育行业的推广，正为高校教学环境升级带来重大变革。通过云桌面应用规划与实施，将解决传统建设方式伴随的整体结构松散、用户体验及环境适应性差、后期维保工作复杂、使用效率低等问题。高校云桌面系统规划初期，需综合考量的主要方面为：对应用需求做出科学分析，合理规划建设方案；力求建设个性化、方便、快捷的教学环境，降低后期运维管理人员工作压力；实现绿色IT节能降耗的环保政策。针对前述云桌面的技术优势及设计规划中面临的若干问题，笔者结合实践经验，作如下阐述：1、规划设计成本控制传统计算机教室建设与云桌面计算机教室建设均需要底层网络环境的支持，故网络建设要求及相关成本并无差异。硬件配置方面，传统计算机教室采用的实体PC（含还原卡）采购成本较为低廉，而云桌面环境下需要配置瘦客户机、服务器及存储设备，初期投资较传统方式有相应提高。软件投入方面，传统计算机教室需配置的机房管理软件价格较云桌面授权软件低廉很多。所以，从前期一次性投入角度测算，采用云桌面技术建设计算机教室的方式，成本较高。如何进行成本控制，有效取得性价比最佳平衡点，降低先期投入，主要依赖于细致详尽的需求调研分析。需要对教学软件的类型及负载情况，进行实体PC环境与云桌面环境下的横向比较，以及对不同软件在云桌面环境下进行纵向比较，通过数据分析，确定瘦客户机、服务器、存储设备的配置参数选型及数量要求，力求在满足教学需求的前提下，压缩投资成本。2、个性化教学场景交付与优化传统实体PC构建的计算机教室，在操作系统安装及软件分类管理上会较为繁琐、效率低，且用户体验较差。若单机同时需要安装windows、linux、Mac OS操作系统，实现过程较为复杂且故障率高。同时，由于无法安装较多的操作系统，只能按照应用分类或学科方向，建立2-3个操作系统，并将所有属此范畴内的应用软件全部安装在同一个操作系统下。此种规划方式，导致操作系统庞大，启动速度慢，软件众多，用户选择繁琐，存在软件冲突的隐患等众多问题。所以，如何实现个性化教学场景交付与优化，是突出云桌面技术优势的重要方面，同时也是系统设计及实施过程中需要考虑的重点问题。通过云桌面技术，可以在服务器集群硬件虚拟层上，安装近乎所有类型的操作系统，且不会相互产生干扰。由于采用无状态桌面即时部署方式，管理员可以为每一位任课教师建立个性化教学桌面，仅安装本学期该老师上课需要的教学软件，系统运行速度快，界面简洁。还可以根据教师运行软件的资源消耗情况，个性化调整云桌面的硬件配置，如CPU、内存资源等，达到不用应用场景的需求。同时，可以通过计划任务的方式，根据上课时间和任课教师的不同，自动为每一间教室挂载上课需要的桌面环境，实现自动化桌面即时交付。此外，采用云桌面技术，还可在课前或课间的短时间内，迅速增加、修改、删除应用软件，以满足教学环境需求。上述云桌面的技术优势，将显著提升师生的使用体验。3、集中式后台管理传统实体PC建设方式带来的繁杂的运维工作，一直是机房管理人员面临的核心问题。对于前台终端，伴随着使用时间的增加，超过3年使用时间的PC机，由于部件老化，故障率会显著提高，硬件维护任务繁重。而采用嵌入式构架的瘦客户机，由于极低的功耗设计和配件选型，在5年以上的长期使用过程中，可保持较低的硬件故障频率，减少硬件维护的人力成本。此外，应用软件的维护，占据了管理人员大量的工作时间，管理员更新教学软件，需要停止教室使用，采用网络同传的方式进行软件部署，100座规模的教室，一次软件维护至少需要4-6小时时间。而采用云桌面技术构建的计算机教室，由于用户桌面均由模板文件动态生成，管理员仅需对模板文件进行维护操作，用户即可获得需要的软件资源，无需中断教室使用即可在极短时间内达到用户使用要求。所以，通过对云桌面技术的深入研究，可以从减低计算机教室运维难度，减少维护人员工作量的角度，获得丰硕的收益。4、绿色IT，节能降耗传统实体PC的使用功耗在150w-250w之间，瘦客户机的使用功耗在10-15瓦之间，服务器的使用功耗在300w-750w之间。由于传统实体PC计算机教室教学课程对设备性能的要求及使用时间不一，统一配置设备必然导致资源利用不足，能源浪费较大。而采用云桌面技术建设的计算机教室，由于耗能占比较大的运算工作皆由服务器完成，资源使用集中，同时瘦客户机的能耗极低，所以计算机教室整体使用能耗，较传统方式有较大降低。此外，传统机房由于设备多、单体能耗大，整体散热导致教室内温度较高，需要空调制冷降温。而云桌面计算机教室，由于其低功耗的特性，避免了使用空调造成的二次能耗开销，其常年产生的累积效应，可抵消甚至大幅降低建设初期产生的成本开销。云桌面规划与建设，在现阶段实践过程中，全国仅有十余所高校具有先行先试经验，已建成项目规模均在100-300点位之间，建设规划多为单集群模式，整体仍处在理论探索与规模化应用的过渡阶段。在部署规模数增加至千点以上量级，集群地址分散的情况下，将会面临系统承载能力瓶颈、个性化交付、桌面自动调配、多点容灾配置、统一运维管理等诸多问题，这些问题都需要在系统规划初期予以重点考量、论证，并且在实践过程中不断进行修正与优化。参考文献：王晨萌-虚拟云桌面在高校中的运用研究-信息技术与信息化2015, Issue 04, pp.29-30陈志华、周伟平-云桌面在高校实验室的智能应用-信息技术与信息化2015, Iss