文摘
为了解决所面对的问题,实验室建设和管理的过程中,作者提出了一个完整的实验室云桌面虚拟化管理平台。平台结合学校现有的实验教学环境和教学模式,通过实际部署和在线监测;进一步证实,云桌面平台不仅提供个性化桌面服务,也意识到资源的统一管理。实验结果表明,该系统功能测试都符合预期;网络带宽测试期间,瘦客户机协议机是用于访问云平台,和雷霆球员玩电影应用程序打开,然后,瘦客户机使用RDP访问云平台;当RDP玩电影,交通主要集中在1.2 ~ 1.6 Mbps的范围,和网络延迟小于1.3秒。通过研究,发现这个平台可以提高学生的学习积极性,提高教学管理水平,具有较高的实验教学应用价值。
1。介绍
随着社会信息化水平的不断提高,以及计算机应用的普及,计算机已经成为各行各业不可缺少的常用工具;操作和使用计算机的能力也已成为当代大学生的一个必要的技能。所有专业的高校,不管是科学或文学和历史,要求学生能够使用电脑来处理和解决问题1]。为此,高校在世界各地每年都投入大量的资金建设,重建和扩大计算机实验室、创造良好的硬件条件,学生的计算机实践能力的培养。云桌面是一个特定的应用程序的云计算虚拟化技术;它和服务器虚拟化技术最大的区别是,它侧重于为客户提供虚拟桌面服务不限于体育场馆和物理主机;与传统的个人电脑相比,在网络连接的情况下,用户可以在任何时候打电话给自己的专用的虚拟桌面等任何地方的家里,办公室,会议室;因此,它可以处理自己的工作业务不中断,如图1。云桌面首次出现解决问题的企业移动办公;目前,云桌面的实际应用场景并不局限于公司办公室,但教育行业也显示良好的应用前景[2]。云桌面技术还可以解决问题的计算机实验室硬件建设成本高和快速更新和消除。因为云计算技术可以集中管理硬件资源,分类需求,必要时为了提高云桌面的配置,只需要升级或扩大云服务器集群的资源实现受益旧的目的(3]。
2。文献综述
陈等人设计并实现了一个基于物联网实验室管理系统,控制设备通过网络实现智能监测实验室4]。系统通过无线节点(ZigBee模块、传感器模块和报警模块)在实验室收集数据,监测温度、湿度、在实验室和其他信息,采用自动报警机制,NFC读卡器来验证身份,手机应用程序来控制室内照明,等,实现自动管理和实验室的智能监控。应用云计算等技术、虚拟化和物联网在实验室管理是实验室建设的新趋势。建立一个云计算平台和集中商业性能服务器端的计算资源;统一管理有利于合理分配计算资源,提高计算服务的质量。Elshall等人提出了“智能地球”的概念添加传感器领域的交通、医疗、设备管理等和控制系统中的人和事通过计算机技术5]。Olaverri-Monreal等人也使用物联网技术建立网络感知实验室和一个无线集成网络传感器实验室6]。杜等人设计了远程实验在云中函数,解决了这个问题的时间和空间约束机器上实验,以及平台高效、可靠地运行。云计算平台的存在降低了客户端和的计算负担为实验室建设也给人们带来新的想法,也就是说,提供云桌面服务,更换主机与瘦客户端和“瘦身”客户端(7]。张等人进行了数据密集型研究超级计算和构建云计算机设备提供图像处理和共享服务,提高了图像处理的效率(8]。作者以构建新一代的智能校园为长期目标进行整个学校教育信息化建设;在实验教学中,新一代的虚拟化和云计算等信息技术用于创建更高级的教师的教学和学生的学习环境,提供统一、开放、共享学习资源实验室学生通过云桌面虚拟化平台。
3所示。研究方法
3.1。相关技术
VDI(虚拟桌面基础结构),虚拟桌面基础结构,也称为集中式计算架构,目前使用最广泛的主流云桌面虚拟化技术(9]。VDI的虚拟桌面技术模式整合了所有客户端操作,和服务器提供数据,软件,计算和其他用户所需的资源;用户实际获得的远程桌面操作系统环境虚拟机服务器上。有关中国的专家和学者也做了大量研究云桌面技术,积极探索虚拟大学实验室管理的实施计划10,11]。通过分析当前实验室建设中面临的问题和学校的管理过程紧密结合实验室的实际应用需求,作者关注云桌面虚拟化技术的设计和实现过程在实验室管理,深入分析访问控制、资源共享、数据安全、操作和维护、部署成本,等等。一个完整的实验室云桌面虚拟化管理平台设计,验证和应用价值的平台通过实际部署和在线监测。
3.2。云桌面设计和部署
3.2.1之上。云桌面的设计目标
学校使用微软RDS虚拟桌面技术来提高和管理实验室的一个集中的方式,和设计是基于用户的总规模800和500个并发用户的早期阶段(12]。虚拟桌面用户资源配置如下:4 g内存,2个vcpu, 50 GB的系统空间,用户数据10 GB存储空间和资源将逐渐扩张。条件下,管理设计结构不变,它最终将满足5000人的需求。平台完成后,统一管理整个实验室的终端将会意识到,本地终端只能用于连接使用,和计算任务将被转移到云桌面,可以有效改善本地终端的使用寿命,从而实现减少的TCO(总拥有成本)。同时,集中后端云桌面数据中心更有利于升级,更新和维护的整体架构,满足学校的需求信息安全,提高学生的积极性和创造性。
3.2.2。云桌面部署解决方案架构设计
实验室的设计图表架构基于云桌面如图2。云桌面的总体架构包括四层模块:网络访问层、应用程序交付层,虚拟化资源层和核心应用程序层(13]。
网络访问层:用户登录云桌面平台通过访问层组件RD Web界面和使用SSL加密传输与数据中心进行交互,包括云桌面的分配、访问虚拟应用程序和存储的个人数据和配置文件。同时,安全策略用于设置用户权限的分组,确保用户不同的权限有个性化的云桌面登录权限集合。应用程序交付层:主要为用户提供云桌面和虚拟应用程序服务。用户应用程序交付层呈现虚拟化资源的形式云桌面和虚拟应用程序,和所有计算操作的用户都在这一层执行。同时,它负责传输用户的个人数据和配置数据到虚拟资源层,和当前用户反馈执行结果,它不仅可以确保用户数据的安全,还可以提高数据中心资源的利用率(14]。
虚拟化资源层:虚拟资源层使用技术,如服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化统一和集中提供硬件资源,如服务器、网络和存储所需的各种云桌面应用程序;同时,它提供了一个综合管理平台,各种虚拟桌面,云应用程序、资源,等。此外,还提供了其他一些常见的基本服务和虚拟化层架构管理服务组件所需的总体架构。核心应用程序层:这一层是学校的航母平台现有的管理系统、教学系统,如校园门户网站、校园卡,和电子邮件;所有的业务系统可以运行在独立的虚拟化平台上;这些业务系统也可以迁移到云桌面虚拟化平台上运行,从而提高服务器利用率(15]。
3.2.3。云桌面部署
云桌面部署主要包括五个模块:硬件部署、网络部署存储部署、系统部署和组件部署(16]。
(1)硬件部署。整个平台使用2 H3C ui工具盒;每个工具盒有16个H3C ui服务器,共32个服务器。创建三个hyper - v集群作为底层虚拟化支持平台,其中包括基础设施集群和两个虚拟桌面主机集群。集群服务器的基础设施包括2 H3C刀片配置双向2.0 GHz CPU, 256 G内存,和1双端口20 G融合网络卡,为微软提供的计算环境RDS服务器基础设施;正在运行的基础设施包括活动目录(active directory) RD连接代理(控制器),RD Web(授权访问),RD许可证(授权),RD网关(gateway)、文件服务器、数据库服务器和其他虚拟机服务器。虚拟桌面主机集群服务器由30 H3C刀片配置双向2.0 GHz CPU, 256 G内存和1双端口20 G融合网络卡和主机虚拟桌面池的总规模800用户(17]。
硬件刀片服务器集群配置如表所示1。
(2)网络部署。network deployment采用分离的原则三个网络;即三个网络的“管理网络,”“服务网络,”和“存储网络”是分开的,并且每个网络使用双上行链路,,分别连接到相应的开关(18]。对每个刀片服务器有两个20 gbe融合虚拟端口,通过内部的底板开关叶片相互连接盒,和外部沟通是通过刀片盒开关完成。因此,2对20 gbe融合港口每个刀片服务器的虚拟化和4普通10 GB的端口映射到刀片服务器操作系统。
2基础设施服务器的网络部署如下。每个服务器网络端口:4 10个千兆以太网端口,2 FC端口。
管理网络:2 10千兆以太网端口;携带hyper - v交通管理和交通在虚拟机的动态迁移。
业务网络:2 10千兆以太网端口;港口的基础设施虚拟机外部沟通和服务。
存储网络:2 FC端口;红山FC存储安装携带所需的资源和存储空间基础设施的操作服务器。
30桌面主机服务器的网络部署如下。每个服务器网络端口:4 10个千兆以太网端口,2 FC端口。
管理网络:2 10千兆以太网端口;携带hyper - v交通管理和交通在虚拟机的动态迁移。
业务网络:2 10千兆以太网端口;端口的虚拟桌面和虚拟应用程序外部的沟通和服务和数据端口用户访问个人磁盘。
存储网络:2 FC端口;红山FC存储安装携带800虚拟桌面和用户个人数据。
为了克服动态网络变化对视频传输的影响,介绍网络QoS监控技术,实时监控用于智能传输控制[打下良好的基础19]。添加时间戳协议层监控网络延迟,为每个数据包添加两个字段,并记录最后收到的时间戳(轻轨)和当前的时间戳(CST)。收到包后,接收端计算本地数据包发送数据包的延迟根据轻轨交通和SCT。同时,根据最后的时间戳(LST)接收端保存,当消息目前收到的时候,减去处理延迟的对等端获取网络中数据包的处理延迟。
如图3,当最终回复 ,它是
当结束接收消息的结束 ,它的地方是
和当前的时间
此时,可以计算数据包发送的双向延迟
(3)存储部署。统一存储系统采用集中的存储部署;即,系统数据和用户数据都存储在同一存储。通过FC系统数据访问接口和存储在FC san的形式。通过10个千兆以太网接口访问用户数据并存储在文件服务器的形式。fc san存储:它由红山女士存储、双重控制总计448 GB的缓存,16 960举行的硬盘,和64年6结核病机械SAS磁盘;使用FC访问存储网络提供系统操作和数据存储服务基础设施、虚拟桌面和虚拟应用程序。
文件存储:为了让用户保留个性化配置和个人数据在云桌面模式下,配置文件,用户个人数据文件和操作系统磁盘分离。使用两个文件服务器虚拟机形成一个文件服务器集群,为所有用户提供文件存储服务,配置文件和个人数据文件是集中存储在文件服务器,并通过CIFS(常见的网络文件系统)网络共享访问(20.]。
(4)组件的部署。组件安装由两部分组成:基础平台组件和虚拟桌面组件。(1)基本平台组件:(a) hyper - v服务器虚拟化:使用虚拟化技术使一个物理服务器同时运行多个虚拟操作系统。(b) Active directory:微软的统一认证管理平台,用于用户和计算机集中管理,统一身份认证等。18]。(c) DHCP服务器:使用动态IP地址分配协议自动为所有虚拟机分配IP地址。(d) CA服务器:证书颁发机构,发行证书用于整个云桌面平台。(e)文件服务器:用于存储用户个人文件、配置文件、SQL数据库日常备份文件,等等。(2)虚拟桌面组件:(a) RD连接代理:用于提供部署、交付、管理,以及更多的虚拟桌面。(b) RD Web access: Web服务用来提供用户登录云桌面。(c) RDVH虚拟化主机:用于主机所有虚拟桌面虚拟机。(d) RD网关:用于代理交通云桌面客户端和后端虚拟桌面。(e) RD许可:许可证发行提供RDS虚拟桌面平台。(f) RD会话主机:用于提供session-style共享虚拟桌面
(5)系统部署。基础设施和虚拟化主机服务器的操作系统是部署为Windows server 2016数据中心版,和部署云桌面操作系统Windows 7 SP1 64位企业版。虚拟服务器的特定的角色和功能描述表2。
3.2.4。云桌面操作和监控
云桌面平台部署后,通过RD Web解决定制的域名(桌面访问服务器)的IP地址或域名,打开云桌面首页登录,输入用户名和密码在active directory显示实验室云桌面收集,收集并单击图标进入云桌面。云桌面分配成功后,您可以看到自定义桌面和预装应用软件系统。
在每个终端登录到云桌面平台在实验室里,你可以获得一个操作系统预装应用软件;执行所有操作和数据存储的学生在云平台数据中心,没有占领本地客户端资源。通过集中和统一管理,它不仅能满足的需要定制特殊的操作系统和应用软件还实现资源共享和数据安全的目的。通过第三方组件NetScaler监控平台,更方便的监控软件和硬件的使用云桌面数据中心和云桌面连接(21]。从交通监控图和网关,可以看出,当云桌面大约100在正常使用在线同时,网络带宽约为300 M, CPU和内存的利用率也维持在一个正常的水平。
4所示。分析的结果
4.1。系统功能测试
系统功能测试是测试系统中所有功能模块,验证这些模块正常工作,满足用户的需求。在测试之前,根据以往的项目经验,我们整理测试文档的错误,很容易使系统开发过程和测试模块的功能项根据文档的内容。发现问题后,立即改正,提高测试文档新问题发生时,重复测试,直到没有问题发生;测试文档的一些内容如表所示3。
4.2。瘦客户端性能测试
测试网络带宽时,可以使用瘦客户端协议机器访问云平台,打开迅雷播放器播放电影应用程序,然后使用瘦客户端机器使用RDP访问云平台;当RDP玩电影,交通主要集中在1.2 ~ 1.6 Mbps的范围,和网络延迟小于1.3秒。在系统管理软件,hyper - v + Deskpool模式是用于管理云桌面,和客户端视频广播是非常好的,可以满足用户的需求。
5。结论
从云桌面的实际应用效果,VDI云桌面实现用户体验的有效统一,数据管理,操作和维护管理。云桌面平台放弃建筑不同的软件和硬件资源和软件和硬件资源的利用率最大化通过虚拟化技术,学生缺乏感知系统差异和资源转移,不间断和实验室资源的有效利用。通过集中式软件模板和存储,学生不需要安装基本软件和系统配置;实验和学习他们可以将数据发送给远程存储,数据挖掘在云平台上的需要和学生的后期的实验分析。统一配置和集中管理,有效地提高操作和维护管理的效率,降低部署和维护成本,更安全的和灵活的资源共享和资源分配的学生。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究是由年轻的骨干教师的培训计划河南省高校“实验室基于私有云的虚拟化管理系统”(项目编号2018 ggjs174)。