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VDI+VOI融合的多媒体教室桌面云设计与实践

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:! ! (:N 3l~l707/T 官脸宝研 匀撂赤 RESEAR( Il ANIJ E)‘I’I_()J;^ J1JO lN LAl{(JRA.r0R、 第36卷第1O髓V0I.36 No.10 2017年10 j (Jr1.2OI7 VDI+VOI融合的多媒体教室桌面云设计与实践 张 颖, 凌仕勇 (华尔交通大学现代教育技术I ,南R 33001 3) 摘 要:随着云计算和虚拟化技术的快速发展,桌面云为高校教学用计算机和办公 用计算机的管理和维护带来一种全新的技术架构和管理模式。分析和比较VD1和 VOI两种主流桌面虚拟化技术,并根据学校实际应用需求,设计实现了VDI+VOl 融合的多媒体教室桌面云解决方案,给出具体实施方案及个性化需求,并介绍桌面 云环境搭建。实践表明,桌面云的应用实现运维管理、用户数据、用户体验完美融 合,保障了教学的安全性和连续性,提供了个性化的桌面服务,实现桌面统一管理 关键词:虚拟桌面基础架构;虚拟操作系统基础设施;多媒体教室;桌面云 中图分类号:TP 393 文献标志码:A 文章编号:l006—7l67(2017)l0—0l45—04 Design and I mplementation of Desktop Cloud by Combining VDl with V0I in Multimedia Classroom ZHANG Ying.LING Shiyong (Mode1.I1 Educational Teehn()logy Center,Easl China Jil()tong Univm’sity,Nanehang 33001 3,China) Abstract:With the rapid development of cloud computing and vii‘tualization technology,desktop cloud brings a new leetmieal fra:lnework and nranagement Ill{’(1e fol’the nlanagement and nlaintentmee of teaching c'omputers and offi(e omputers. Based()n the a【 ̄tual nee(Is all(]the【-1)nlI)leIllentati【)n 0f advantHges of the V1)l and VO1, one soluti()f1 of (1esktop ClOtid is designed I)y combining VDI and V()1 in multi)nedia elassl’oon1.The concrete implementing sehelne Hnd in(1ividualized needs HI‘e given.and the desktop vii’tUaIization iviI‘onmenl is introduce(t. l'he pl‘acti(:e shows that the a1)f4ieation of desktop ch)ud realizes the perfee.t eolllbination ol’operation all(1 nlaintenanee management,user data,and I_ISt l’expel’ienee.it also makes snre the safety alld【、ontinuity ol teaching,provides pel sIrealized desktop service,and 1.ealizes unified Inanagenlen1. 一∥ Key words:virtual desktop infrastructure(v D1);virtual operating systeHI infl’aslueture(VOI);muhimedia classrooms:desktop elou(1 0 引 言 随着信息化教学的深入,多媒体敦窀成为高校主 要的教学环境 多媒体教窜地理位置分散,终端数量 多、 置多样化、灾难恢复时 长等问题给多媒体教窀 的管理和维护r:作带来诸多不便 ,通过传统模式管 理和维护终端}殳备已经变得越发闲难,无法满足教学 需求、,此外,廊川软件币¨教学资源难以迁移,教师如果 临时调整教 ,必须存新的PC机上重新安装和部署 收稿日期:201 74)2—28 软件,重新_f 传教学资源,课程的调整也严重受限。 此,急需寻求一种集 化、易于管理、易于资源迁移和 获取的解决方案 、 近年来,桌 其“集中管理、灵活访问、数据 基金项目: 竹教育厅利学技术研究项fi(GJJI 61 672); 东交 通人学校立科67t项I i(1 5Q r0I) 作者简介:张 额(1987一).奠.汀两I.饶人.砸 ,勐弼!『 稗帅,主 研究方向为 if 莽 j虚拟化 re1.:1 357696I 987;E—mail:836549563@‘I【1l(.Oll 安令、绿色1,能”的特点,为岛校教学川多媒体计算机 宫睑宝研亩与据森 和办公用计算机的管理和维护带来了一种全新的技术 架构和管理模式。利用桌面云可以有效分离用户物理 终端和逻辑桌面,便于集中部署与丁作、教学相关的逻 辑桌面环境,达到统一管控 。。 本文分析和比较VDI和VOI两种主流的桌面虚 第36卷 性化需求,为每位授课教师分配一个与教学桌面一致 的个人桌面,教师可以将教案、课件和科研文献等资料 集中存储在云端,通过任意设备在任何时间、任何地点 都可以接人自己的专属桌面,进行移动办公、备课或 科研。 2.2技术选型 拟化技术,结合学校对于多媒体教室桌面维护的应用 需求和教师的个性化办公需求,设计并实现了VDI+ VOI融合的多媒体教室桌面云管理平台,创新的将离 线桌面VOI模式和在线桌面VDI模式结合。实践表 明,桌面云的应用实现运维管理、用户数据、用户体验 完美融合,保障了教学的安全性和连续性,提供了个性 化的桌面服务,实现桌面统一管理。 根据虚拟桌面的实现机制,目前主流虚拟桌面技 术可分为两类:VDI方式和VOI方式 。 VDI即在线桌面,计算、存储均在云端,特点是高 效管理、灵活接入、资源可弹性分配。每一个虚拟桌面 部署在服务器上的一个虚拟机上,通过桌面传输协议 将人机界面传送到客户端,客户端只是输人输 界面。 用户在网络通畅的任何地方,都可以随时访问到桌面 操作系统,与此同时也给信息化建设带来的显著挑战: 1相关研究工作 随着云计算技术和虚拟化技术的快速发展,桌面 虚拟化成为当前发展最快和最具应用前景的技术。 Citrix、VMware、Microsoft、Oracle等国际lT巨头公司以 及罔内各大厂商陆续推出了桌面虚拟化产品,国内专 ①由于桌面和应用以集中化的方式存储,需要在核心 基础设施上增加投入,包括面向VDI的高可靠性存 储、服务器;②对网络的依赖,使得脱机使用变得十分 困难;③对网络带宽、延时的要求,无法真正突破多媒 家学者对桌面云相关技术做了大量研究,对高校实验 室的环境优化进行了积极的探索 ,对VDI和VOI 体、3D影像设计应用的瓶颈;④无法完全消除低带 宽、高延时网络连接对用户体验的影响;⑤对各种可 用外罔设备存在限制,对很多外设不兼容。 VOI即离线桌面,计算在本地,存储在云端,特点 是充分利用终端本地的计算资源。桌面操作系统和应 用软件集中部署在云端,启动时云端以数据流的方式 模式进行了理论探讨 ,对桌面云关键技术进行了 深入的研究 j,并对桌面云进行了有益的实践¨ ”]。 上述相关研究表明,研究者们对高校多媒体教室 的桌面云系统,尤其是离线桌面和在线桌面融合的多 媒体教窜桌面云管理系统的研究仍存在空白。本文紧 密结合学校实际应用需求,重点研究VDI+VOI融合 的多媒体教室桌面云管理平台的设计与实现,其特点 在于从教学的安全性和连续性角度出发,设计了一套 将操作系统和应用软件按需传送到客户端,并在客户 端执行运算 。其可脱离网络本地离线运行、服务器 投入小、具备超强的图像密集型运算能力以及对外设 兼容性好等特性,让桌面虚拟化有了更好的适应性和 可用性的用户体验。 简而言之,VDI是全部的集中,而VOI是合理的集 中,它们适合不同的应用场景,优势互补,两种桌面技 术特征见表l。VDI补充了VOI移动办公、高集中管 控、弹性计算的场景,VOI补充了VDI所缺失的高性能 表1 基于VDI与VOi的虚拟桌面技术比较 离线桌面和在线桌面结合的桌面管理平台,并将之应 用于高校智慧教室建设 ,具有更为实用的应用价值。 2 VDI+VOI融合桌面统一管理平台设计 2.1业务需求分析 我校多媒体教搴分布在南北校区的多栋教学楼, 多媒体教宰终端设备数量多,地理位置分散,软件部署 和系统升级丁作量大。为了改善当前多媒体教室管理 现状,同时满足正常教学需求及教师对桌面的个性化 需求,云桌面应适应不同的场景,提供不同的使用方 式。针对上述需求设计的桌面应用场景主要有: (1)多媒体教室。终端设备在使用“虚拟桌面” 的同时,也可以使用本地系统。在学校网络中断或服 务器异常的情况下,不影响教学,能继续使用系统和本 地缓存数据进行教学,本地系统支持局域网统一部署。 管理员可以根据实际教学需要,创建多个教学场景,如 Win7场景,Winl0场景等,满足不同专业需求,可以集 rf1管理和部署各场景应用组件。 (2)教学、办公和科研应用。为了满足教师的个 第10期 张 颖,等:VI)I+V01融合的多媒体教室桌面云设计与实践 表2桌面云方案拓展需求 类别 技术要求 147 应 、3D设计、离线场景,所以V1)l+VOI融合是最佳 的解决方案。融合解决方案可以 用户通过任意终 端, 任意地点、任意时间接人云桌面,实现资源合理 的集r 支持ORACI E域LDAP用户认证对接,VOI和VDI系统均 与学校统・认证平台同步 用户只需要川1'i名和密码便【|I磴求 2.3 桌面云具体实施方案 堪于以L、 务需求和技术特点,最终确定J VOI 桌 +VDI桌面+ 盘的方案( 1)。陔方案J 别 支持内外网的访问,访问点采川域名方式做统・化处理 支持移动终端对桌面云的桌 访问,同时可以访问到系统 桌面云 Vp的用厂j个人数据 软件 支持按照,1 账号为后缀n动批破创建虚拟机,并_f『以根 据组织结构进行分组 不同场景的应川,实现离线桌面 线桌面的融合,同 时两种桌面场景都可以访问剑同一个数据磁盘,实现 数据共享。 网盘 云存储1 VD1:计算在本地, VDl熊塑垄亟塑l:it 算存l 存储均在云端 管理与计算分离 10与计算分离 人 ~其他任何地方和场景 ==三 主羞鼍誊 …  、 / 1 VI)1+V()1桌 统・僻 方案 (1)刘 r多媒体教室、偏承 级应用等 定场景, 采川1 VOI的部署模式,通过集・I-模板方式进行操作系 统_币II 户H组件的管 。 网络-fI断或服务端异常情况 卜能使用本地系统不1l本地缓存数 进行授课 (2)对丁t1-:㈨定终端、轻最级应用场景,采川VDI 的郎并模式,利川 服务器的计算资源、存储资源,使 川传统PC远程访『n】云桌面 、 (3)埘下 他任何地方干¨场景,师生能撼t PC 客户端、Web、移动 户端等疗式 任何时M、仟何地 点访问云盘,进行个人数据的访问 为了满足上述多场景桌面前求,除桌面云的虚拟 机仃储、网络、管理、高可用、 I/:控等基本功能外,表2 所爪列 _r桌而云方案拓展需求 、 3桌面云的实现 学校通过采』lfj 服务器+ 盘+云终端+桌面 软件+原传统PC的方式,初期规划将257问多媒体 教室改造成桌面云环境。多媒体教室统一采J }j VOI 的部署模式,云终端L统一部署Windows7操作系统以 及常』l}j教学软件, 网络不稳定时,可以使用本地系统 和缓仔数据,保i止使用桌面云教学的安伞性。同时,给 相关教师分配一个与教室V()I桌面一致镜像的VD1 个人桌面,供教师备课、教学及办公。 3.1软件对接 根据 述需求,术方案主夏涉及到3个方面的对 支持一个终端的硬盘能承载多个用户的不同镜像.i—T以增 量/全量方式进行镜像的更新 支持呵按・定时间间隔内,用, 对本地VOI离线系统进行 镜像的自动向前覆盖 支持与学校统・认证平白同步,川户可以通过本地客户 端/WEB/amlroid/ios访问}fj r|的存储空间,并与学校统一 认证平台的组织结构同步 厶存储 支持本地缓 共享区域的管理端统一设置 云髓 支持本地多人公用一台终端的私镪性要求 支持VOI系统和VDl系统云磕客r 端的自动挂载.心广】不 需要于动启动云盘客户端和再次髓录 支持与信息门rI的数据集成和肄而集成 々f、i_{} 支持u趣、啊线和无线键盘、投影仪、打印机、电子r1板、有 线和无线刚络等 接,分别是桌而云 学校现有统一身份认汪平台的对 接、 盘与学校 有统一身份认}IE的对接及桌面云与 艇的统一认证埘接。其中桌面 与云盘的统一认证 见 2。认址流稗:①用户存客 端输入用户名/密码 求桌面;② 桌 管理平台经过鉴权后返『亓1认证结 果, 果成功 桌 中写入用 信息,密码信息_『 选;⑧桌面系统把云盘客户端没 为门启动模』=I=,启 动后,主动读墩桌而用户信息;④云盘客户端带 着用 信息到云盘服务端认证;⑤返 认证结果,如果认 证成功直接登录 缸。 桌面用户l l 云桌面 l l 网盘 网盘 (客户端)l l(管理服务端)l l(客户端) (服务端) 1.1ogin() 2.返回结果 务端认证 网2 艋与桌面云统一认证方案 3.2 VOI桌面部署 首先在服务器是安装操作系统及VOI业务系统, 开肩DHCP服务,将终端开机没置为网卡PXE启动, 通过服务器DHCP一动获取IP地址,选择相关镜像开 始下载安装,在进人Windows系统的桌面后,打开VO1 148 宫脸宝研亩与摞,蠢: 即可实现桌面云系统和软件统一安装、更新,简化桌面 客户端可以看到下载进度。在批量下载镜像之前需要 制作好镜像模板。终端支持快速启动,支持Citrix ICA、VMware PColP、Microsoft RDP虚拟桌面协议。 3.3 VDI桌面部署 运维工作量。在桌面间实现了用户数据同步,用户数 据存储在云盘,无论在办公室办公教研、在多媒体教室 上课、还是在家中备课或批改作业,教师使用同一帐号 首先在服务器上安装VDI桌面系统并进行初始 都可以访问自己的云盘数据,使用差别无感知,提高工 作连续性。另外,在网络故障或者服务器宕机的情况 下,直接启用终端的本地桌面和本地缓存数据,充分保 障了教学的安全性和连续性。从测试使用结果看,该 桌面云系统在功能上完全达到预期的设计要求 。 化配置,然后创建虚拟机模板,新建一个虚拟机,设置 虚拟机存储位置,选择运行的操作系统,为虚拟机预分 配CPU、内存、磁盘等硬件资源,通过光驱引导所选择 的ISO文件来安装操作系统,将虚拟机转化为模板,通 过该模板,可在资源池中快速生成多个相同类型的虚 拟机;接着创建桌面池,桌面池是多个虚拟桌面组成的 集合,一个桌面池可以有多个虚拟桌面,新增桌面池的 5 结 语 VDI+VOI融合实现了两种桌面统一管理,帮助 学校构建端到端的管理架构,节省了大量部署教学环 境的准备时间和教学空间,进而提升了教学效率和教 学质量,满足教师个性化桌面需求,保障了数据的安全 性和私密性。在今后的研究中,将会进一步探索桌面 过程就是通过虚拟桌面模板创建若干个虚拟桌面;最 后通过桌面管理将用户和虚拟桌面关联。教师通过帐 号和密码就能访问到专属桌面。 4实践效果 项目实施完成后,对日常教学和办公所需要的功 能进行测试,结果见表3。从我校桌面云的实际应用 云的教育功能,同时进一步拓展桌面云的应用领域,完 成教学互动平台和桌面云的财接,使桌面云深入到教 学活动的各个方面,实现桌面云与教学活动的深度 融合。 效果来看,VOI+VDI融合创新实现运维管理、用户数 据、用户体验完美融合。通过访问桌面云的管理平台, 表3基本功能测试 构建研究[J].电脑知识与技术,2014,10(34):8289—8290. 参考文献(References): 『1] 焦『2] 李飞.改进多媒体教室管理方案的探索[J].实验技术与管理, 梅.罗南林,蔡建轩.基于VDI模式的桌面云管理平台设计 f 5] 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