計算機(jī)實驗室是進(jìn)行實驗教學(xué)和人才培養(yǎng)的重要場所，但是目前傳統(tǒng)計算機(jī)實驗室依舊存在以下問題。

計算機(jī)實驗室的所有設(shè)備由實驗室管理人員統(tǒng)一管理，主要工作內(nèi)容有硬件維護(hù)維修、操作系統(tǒng)安裝、基礎(chǔ)與應(yīng)用軟件更新。但因計算機(jī)實驗室分布不集中，計算機(jī)物理設(shè)備存放分散，加之每間實驗室會因采購設(shè)備的時間和要求不同，造成設(shè)備型號和配置不盡相同，需要管理者花費(fèi)較多的時間和精力進(jìn)行維護(hù)，并且有些工作重復(fù)勞動，造成維護(hù)效率低，不利于工作積極性的調(diào)動和高效管理維護(hù)。

設(shè)備、人力成本支出較高。傳統(tǒng)的計算機(jī)實驗室一般都有計算機(jī)、交換機(jī)、中央控制器、功率放大器、音箱等設(shè)備，配置一套的費(fèi)用往往都要幾萬。有些課程對配置設(shè)備的要求會比較高，如高性能主板、高速CPU內(nèi)核、高容量內(nèi)存、高存儲固態(tài)硬盤等硬件設(shè)備要求，以滿足專業(yè)課程的課堂教學(xué)需要。另外，由于物理機(jī)的分散管理模式，不免增加工作量，需要更多的實驗室管理人員來提供技術(shù)支持與保障維護(hù)。

缺乏個性化且兼容性差。目前許多高校的計算機(jī)實驗室建設(shè)無法根據(jù)課程的特點和教師的特殊要求進(jìn)行設(shè)計和配置，缺乏個性化。而教師在使用的過程中，會臨時自行訪問互聯(lián)網(wǎng)下載課程資源或安裝軟件，造成計算機(jī)軟件過多安裝或無法兼容系統(tǒng)等問題，如系統(tǒng)位數(shù)的不匹配、軟件版本的不適應(yīng)，從而影響計算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，也會降低設(shè)備的使用效能。

計算機(jī)實驗室除了面向?qū)I(yè)課程，還要面向全校師生開放公共必修課和專業(yè)選修課，使用人數(shù)眾多且涉及面廣。絕大部門均使用U盤拷貝傳播文件或直接訪問互聯(lián)網(wǎng)，容易導(dǎo)致電腦感染病毒、破壞硬盤系統(tǒng)文件、降低軟件運(yùn)行速度，從而影響正常的實驗教學(xué)秩序。即使使用殺毒軟件、“保護(hù)卡”或還原軟件等也有可能被“攻破”，無法徹底根除病毒帶來的困擾。一旦計算機(jī)感染病毒，這無疑會增加實驗室管理人員工作量，進(jìn)而消耗大量的人力物力。

云桌面是基于虛擬桌面的基礎(chǔ)架構(gòu)，是云計算時代的一種典型應(yīng)用模式，是一個可以通過終端接入互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來訪問平臺程序的應(yīng)用程序。

它的原理是采用“瘦客戶端+胖服務(wù)器”的形式進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)。其原理類似于Browser/Server架構(gòu)模式，服務(wù)器端根據(jù)客戶端請求交付或反饋運(yùn)算結(jié)果；而在客戶端，只需有一臺性能要求不高卻能夠連接網(wǎng)絡(luò)的終端硬件設(shè)備。

用戶通過顯示器操作猶如使用本地電腦一樣，實質(zhì)是在訪問存儲在云端服務(wù)器虛擬化出的云桌面系統(tǒng)及應(yīng)用軟件程序。云桌面的運(yùn)用，將在很大程度上解決當(dāng)前計算機(jī)實驗室存在的問題。

所有數(shù)據(jù)存儲于云平臺，本地不存任何數(shù)據(jù)，無法對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行任意篡改。

所有的程序軟件和應(yīng)用數(shù)據(jù)都存放在云服務(wù)器平臺，系統(tǒng)管理員可進(jìn)行統(tǒng)一安裝維護(hù)、統(tǒng)一殺毒升級、統(tǒng)一備份數(shù)據(jù)、統(tǒng)一發(fā)布“鏡像”任務(wù)。

依據(jù)用戶的級別授予不同的權(quán)限，實現(xiàn)個性化的桌面設(shè)置和點對點服務(wù)，如同訪問自己的電腦一樣，提高師生用戶的體驗感。

擁有云終端設(shè)備，接入顯示器鍵盤鼠標(biāo)等外部設(shè)備，再接入RJ45網(wǎng)線或無線訪問即可實現(xiàn)互聯(lián)互通，省去安裝系統(tǒng)程序軟件和拷貝數(shù)據(jù)等工作。

云桌面系統(tǒng)后期通過增加新的服務(wù)器、擴(kuò)容磁盤空間、增大內(nèi)存或提高CPU性能延長設(shè)備使用壽命，滿足軟件的升級需求。

不僅可以通過普通計算機(jī)設(shè)備辦公，還可以通過智能手機(jī)、筆記本等隨時隨地連接到云桌面系統(tǒng)辦公。

支持跨網(wǎng)段、VPN、跨VLAN、AP等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更加靈活高效。

利用云桌面的優(yōu)勢，將云桌面技術(shù)應(yīng)用于計算機(jī)實驗室的管理中，有利于計算機(jī)實驗室實現(xiàn)快捷化、信息化和智能化管理。

云桌面采用中心機(jī)房服務(wù)器虛擬化、本地終端桌面遠(yuǎn)程訪問控制、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)配等技術(shù)構(gòu)建平臺，采用虛擬機(jī)代替物理計算機(jī)作為實驗室教學(xué)環(huán)境，從而解決了傳統(tǒng)的計算機(jī)實驗室在建設(shè)、維護(hù)和管理過程中出現(xiàn)的日常問題。

計算機(jī)實驗室云桌面平臺的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，可以分為三部分：虛擬桌面資源池、桌面虛擬化系統(tǒng)、終端設(shè)備。

△ 計算機(jī)實驗室云桌面的系統(tǒng)架構(gòu)

以廈門某高校為例，目前計算機(jī)云桌面實驗室采用“瘦客戶端 + 胖服務(wù)器”部署了2間，擁有高性能服務(wù)器3臺，瘦客機(jī)130臺。

運(yùn)用云桌面管理計算機(jī)實驗室，通過預(yù)設(shè)純凈的系統(tǒng)“模板”，快速實現(xiàn)桌面操作系統(tǒng)的批量創(chuàng)建、安裝和修改，下發(fā)安裝約2小時完成130臺終端系統(tǒng)部署，從而快捷構(gòu)建起相同的實驗教學(xué)環(huán)境；另外也可以根據(jù)實際需要，在“模板”的基礎(chǔ)上定制多種場景“鏡像”系統(tǒng)：如面向公共基礎(chǔ)課軟件，制作Windows基礎(chǔ)課程系統(tǒng)；面向?qū)I(yè)課程軟件，制作Windows專業(yè)課程系統(tǒng)；面向計算機(jī)化考試，制作考試課程系統(tǒng)。系統(tǒng)管理員遠(yuǎn)程桌面統(tǒng)一操作，在后臺管理服務(wù)器上通過虛擬桌面交付控制器推送到對應(yīng)的計算機(jī)實驗室，極大簡化了計算機(jī)實驗室繁瑣的配置和安裝操作，提高實驗室管理人員的管理效率。

固定資產(chǎn)設(shè)備一般使用壽命為5年，而云桌面部署方案的設(shè)備使用壽命可達(dá)10年，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在兩方面：一方面，由于終端設(shè)備對技術(shù)要求不高，具有性能易匹配、兼容性良好等強(qiáng)大異構(gòu)特性，學(xué)?？梢岳迷胁煌吞柣蛞獔髲U的機(jī)器作為瘦終端設(shè)備接入使用，無需再購買新設(shè)備，提高設(shè)備的利舊率；另一方面，將來通過升級服務(wù)器硬件配置來提升計算機(jī)性能，如增加內(nèi)存使終端設(shè)備的內(nèi)存從2G變成4G或4G以上，增加磁盤容量擴(kuò)容終端硬盤空間。這樣不僅能夠延長設(shè)備的整體使用壽命，也能夠減少經(jīng)費(fèi)的再投入或重復(fù)投入，還能夠滿足日后軟件版本更新升級對系統(tǒng)提出的更高要求。

普通電腦功耗一般都在200W以上；而云桌面終端設(shè)備所需的功耗低，一般都在20W以下低噪度運(yùn)行。由此可見，云桌面終端設(shè)備比普通電腦省去了90%以上的電力。對于學(xué)校計算機(jī)實驗室動不動就擁有數(shù)百臺計算機(jī)來說，批量使用低功耗終端設(shè)備來部署實驗室教學(xué)環(huán)境，必將大大節(jié)省電費(fèi)，也大大減少了噪聲干擾與碳排放，促進(jìn)碳中和。另外，云桌面擁有強(qiáng)大的虛擬桌面資源池和虛擬服務(wù)器技術(shù)，能根據(jù)終端業(yè)務(wù)請求，自動調(diào)整物理服務(wù)器的運(yùn)行，使其處于休眠或停止?fàn)?/span>態(tài)，節(jié)約了電能，實現(xiàn)了節(jié)能減排。

傳統(tǒng)計算機(jī)實驗室若遭遇操作系統(tǒng)崩潰、計算機(jī)中毒等情況，可能會影響教師課堂實驗教學(xué)，管理者往往要花費(fèi)較長時間進(jìn)行維修，這樣勢必影響正常的教學(xué)進(jìn)程；而學(xué)校云桌面終端封裝了安卓系統(tǒng)，保證了設(shè)備不易感染病毒。

云桌面系統(tǒng)采用“雙鏡像”備份模式，具有容災(zāi)技術(shù)特性，將系統(tǒng)中所有程序軟件及數(shù)據(jù)運(yùn)算存儲于中心機(jī)房服務(wù)器，而不在云桌面終端設(shè)備里保存。當(dāng)服務(wù)器設(shè)備故障，即“主鏡像”宕機(jī)時，隨即啟用“次鏡像”作為備用服務(wù)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)無法訪問時，云桌面服務(wù)器一直處于運(yùn)行工作中，通過更換終端使用授權(quán)的相同云賬號登錄，操作界面依然沒有變化，支持?jǐn)帱c續(xù)課且不影響正常實驗課堂教學(xué)。這種無縫的數(shù)據(jù)連接保障了教學(xué)過程的連續(xù)性和正常性；同時學(xué)校設(shè)置內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)，以保障內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)環(huán)境的穩(wěn)定性和可靠性。

構(gòu)建以師生為中心的云桌面管理模式，能夠適應(yīng)高校實驗教學(xué)環(huán)境的需求，有利于教師養(yǎng)成使用桌面的良好習(xí)慣，提高師生用戶體驗感和教師教育技術(shù)能力水平；有利于計算機(jī)實驗室管理者進(jìn)行計算機(jī)實驗室管理與計算機(jī)設(shè)備維護(hù)，提高工作效率；同時也進(jìn)一步推動了信息化實驗教學(xué)管理。

*本文得到廈門市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度立項課題（1923）資助