桌面云在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用

桌面云在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用桌面云在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用

Abstract：Thereisavarietyofpredicamentinthemanagementofcomputerinteaching，especiallyintheteachingpracticeprocessofrelatedcomputercourses.Todaywiththecloudcomputing，manyinstitutionshaveraisedasolutionofteachingcomputerbasedondesktopcloud.Thispaperunderstandstheimplementationwayandprinciplesofdesktopcloudthroughtheanalysisofthebasicarchitectureofthedesktopcloud，aswellasexploresavarietyofapplicationsofdesktopcloudinthecomputerteaching.

Keywords：cloudcomputing；desktopcloud；teaching

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311〔2022〕08-0193-03

0引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷開(kāi)展，以及校企合作的不斷深入，高職院校計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求也在不斷的更新，然而和普通高校相比，高職院校其辦學(xué)規(guī)模和資金投入都有先天性的缺乏，不僅在教學(xué)用計(jì)算機(jī)的管理上帶來(lái)很多的問(wèn)題，并且在一定程度上影響著教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的發(fā)展。而云計(jì)算的應(yīng)用能夠緩解這一狀況，特別是桌面云在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用能解決諸多的問(wèn)題。

1教學(xué)用計(jì)算機(jī)的現(xiàn)狀

目前在各類(lèi)院校中，用于教學(xué)的計(jì)算機(jī)主要有兩種形式加以管理：一種形式是集中管理型，通過(guò)購(gòu)買(mǎi)一定數(shù)量的PC機(jī)來(lái)組建學(xué)生公共機(jī)房或?qū)I(yè)課程實(shí)訓(xùn)機(jī)房，然后利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)局域網(wǎng)。另一種形式分散管理型，主要是一些多媒體教室里配置的用于教師上課演示的PC機(jī)。無(wú)論是集中型還是分散型，根本上都采用硬盤(pán)愛(ài)護(hù)卡的形式來(lái)進(jìn)行管理。

這種利用硬盤(pán)愛(ài)護(hù)卡的管理方式，幾年以前是非常的實(shí)用的，然而當(dāng)前明顯地發(fā)現(xiàn)這種模式給計(jì)算機(jī)管理和課程教學(xué)所帶來(lái)的種種問(wèn)題。

一般每到開(kāi)學(xué)之初，機(jī)房管理人員就需要對(duì)每個(gè)機(jī)房利用克隆的方式來(lái)批量安裝相關(guān)的軟件，有時(shí)在學(xué)期中還需要不定期地進(jìn)行系統(tǒng)的更新，這種管理模式不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)勁、效率又極其低下。特別是不同的機(jī)房或教師由于硬件配置、設(shè)備型號(hào)的不同，無(wú)形中增加了維護(hù)的難度，對(duì)于那些分布在多媒體教室中的計(jì)算機(jī)，維護(hù)的強(qiáng)度就更大。

當(dāng)然管理上的問(wèn)題，總還是有方法解決的。然而在相關(guān)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題卻很難解決，有些甚至已影響到課程的教學(xué)。比方網(wǎng)站的設(shè)計(jì)，往往需要根據(jù)教學(xué)的進(jìn)度，連續(xù)假設(shè)干周不斷地去完善該網(wǎng)站的設(shè)計(jì)和制作，但在硬盤(pán)愛(ài)護(hù)卡的愛(ài)護(hù)下計(jì)算機(jī)一旦重啟，以往的操作數(shù)據(jù)就全部喪失；又比方波及到操作系統(tǒng)或相關(guān)軟件安裝和設(shè)置的實(shí)踐操作，目前在機(jī)房里學(xué)生根本上是無(wú)法去操作實(shí)踐的；再比方像Mac操作系統(tǒng)目前的愛(ài)護(hù)卡不起作用。由此我們可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)用計(jì)算機(jī)的管理已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)，隨著云計(jì)算的開(kāi)展和遍及，一種新的解決計(jì)劃出現(xiàn)在我們的教學(xué)實(shí)踐中，那就是桌面云。

2云計(jì)算和桌面云

2.1云計(jì)算的含義關(guān)于云計(jì)算的定義很多，2022年，?伯克利云計(jì)算白皮書(shū)》中對(duì)云計(jì)算是這樣的定義的：“云計(jì)算包含互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用效勞及在數(shù)據(jù)中心提供這些效勞的軟硬件設(shè)施?；ヂ?lián)網(wǎng)上的應(yīng)用效勞一直被稱(chēng)作軟件即效勞〔SaaS〕，所以我們使用這個(gè)術(shù)語(yǔ)，而數(shù)據(jù)中心的軟硬件設(shè)施就是我們稱(chēng)作的云〔Cloud〕。〞

簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)有的云計(jì)算是一種基于因特網(wǎng)的超級(jí)計(jì)算模式，由Google、IBM、微軟等專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)公司來(lái)搭建的遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心，在這些數(shù)據(jù)中心里成千上萬(wàn)臺(tái)電腦和效勞器連接成一片電腦云〔形象的比喻〕，它們負(fù)責(zé)計(jì)算存儲(chǔ)、成為運(yùn)算中心，而用戶通過(guò)電腦、筆記本、手機(jī)等客戶端，借助瀏覽器就可以很方便的接入由這些“電腦云〞組成的數(shù)據(jù)中心，按自己的需求進(jìn)行運(yùn)算。

云的模式有四種，它們分別是：公有云〔對(duì)公眾開(kāi)放的云效勞〕、私有云〔為企業(yè)內(nèi)部提供云效勞，不對(duì)公眾開(kāi)放，在企業(yè)的防火墻內(nèi)工作〕、混合云〔公有云和私有云結(jié)合到一起的方式〕和行業(yè)云〔專(zhuān)門(mén)為某個(gè)行業(yè)的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的云，并且開(kāi)放給多個(gè)同屬于這個(gè)行業(yè)的企業(yè)〕。云計(jì)算效勞模式有三種：①Saas為客戶提供各種應(yīng)用軟件效勞；②Paas通過(guò)平臺(tái)為客戶提供一站式效勞；③Iaas為客戶提供網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲(chǔ)一體化的根底架構(gòu)效勞。

2.2桌面云的含義桌面云是符合上述云計(jì)算定義的一種云。我們可以看到桌面云的定義是：“可以通過(guò)瘦客戶端或者其他任何與網(wǎng)絡(luò)相連的設(shè)備來(lái)訪問(wèn)跨平臺(tái)的應(yīng)用程序，以及整個(gè)客戶桌面〞，見(jiàn)圖1。也就是說(shuō)我們只需要一個(gè)瘦客戶端設(shè)備，或者PC機(jī)、工作站、筆記本、智能手機(jī)、平板電腦等任何可以連接網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，通過(guò)專(zhuān)用程序或者瀏覽器，就可以訪問(wèn)駐留在效勞器端的個(gè)人桌面以及各種應(yīng)用，并且用戶體驗(yàn)和我們使用傳統(tǒng)的個(gè)人電腦是一模一樣的。

桌面云的優(yōu)勢(shì)包括下列幾個(gè)方面：①集中化的管理。桌面云環(huán)境中，客戶端的管理是集中化的，管理員通過(guò)控制中心管理成百上千的虛擬桌面，維護(hù)和管理非常方便。②應(yīng)用更環(huán)保更平安。采用桌面云，每個(gè)瘦客戶端的電量耗費(fèi)只有原來(lái)傳統(tǒng)PC機(jī)桌面的8-20%，所產(chǎn)生的熱量也大大減少了。資源都寄存在云端，也更加平安。③本錢(qián)的減少。終端設(shè)備配置要求低，采購(gòu)本錢(qián)減少，使用壽命更長(zhǎng)，而且軟本錢(qián)更可大大降低。2.3桌面云和傳統(tǒng)桌面區(qū)別桌面指的是用戶的整個(gè)計(jì)算環(huán)境，包括操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用程序、軟件補(bǔ)丁、配置數(shù)據(jù)、用戶喜好和代碼、文檔等。

傳統(tǒng)桌面是用戶在臺(tái)式機(jī)、便攜式電腦等個(gè)人計(jì)算機(jī)上安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)所形成的一個(gè)操作環(huán)境，一般傳統(tǒng)桌面和硬件系統(tǒng)綁定在一起。傳統(tǒng)桌面是以設(shè)備為中心的根底架構(gòu)。

桌面云，或稱(chēng)虛擬桌面是將所有個(gè)性化的最終用戶桌面操作環(huán)境集中部署在數(shù)據(jù)中心，桌面可從任意客戶端訪問(wèn)。這是一種以用戶為中心的根底架構(gòu)。

桌面云是典型的云計(jì)算應(yīng)用，它能夠在“云〞中為用戶提供遠(yuǎn)程桌面效勞，使每一個(gè)用戶可以隨時(shí)隨地?fù)碛凶约旱摹皞€(gè)人〞電腦。

3桌面云的架構(gòu)

桌面云基于Client/Server計(jì)算模型，將個(gè)人電腦的桌面環(huán)境從PC機(jī)中別離出來(lái)，由效勞器提供“虛擬化〞的桌面，在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下提供與本地桌面相同的用戶體驗(yàn)，但是操作系統(tǒng)、應(yīng)用、程序和數(shù)據(jù)都在效勞端集中管理和運(yùn)行。

根據(jù)目前教學(xué)用計(jì)算機(jī)的現(xiàn)狀，典型的桌面云部署架構(gòu)可以如圖2所示。

3.1桌面云的根本架構(gòu)一個(gè)桌面云計(jì)算架構(gòu)主要包括下列幾個(gè)局部：客戶端〔包括瘦客戶端〕、網(wǎng)絡(luò)接入、管理控制臺(tái)、身份認(rèn)證、操作系統(tǒng)或者應(yīng)用程序、應(yīng)用效勞器等。

客戶端：包括瘦瘦客戶機(jī)、PC機(jī)、便攜式電腦、平板電腦、智能手機(jī)等，其中瘦客戶機(jī)是教學(xué)用計(jì)算機(jī)使用桌面云的設(shè)備，一般是一個(gè)內(nèi)嵌了獨(dú)立的嵌入式操作系統(tǒng)，可以通過(guò)各種協(xié)議連接到運(yùn)行在效勞器上的桌面的設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)接入：桌面云提供了各種接入方式供用戶連接。用戶可以通過(guò)有線或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，這些網(wǎng)絡(luò)既可以是局域網(wǎng)，也可以是廣域網(wǎng)，連接的時(shí)候即可以使用普通的連接方式，也可以使用平安連接方式。

管理控制臺(tái)：控制臺(tái)可以對(duì)運(yùn)行著虛擬桌面的效勞器進(jìn)行配置，示例配置網(wǎng)絡(luò)連接，配置存儲(chǔ)設(shè)備等等?？刂婆_(tái)還可以監(jiān)控運(yùn)行時(shí)效勞器的一些根底性能指標(biāo)，示例內(nèi)存的使用狀況，CPU的使用率等。

身份認(rèn)證：在桌面云計(jì)算中一般是通過(guò)ActiveDirectory〔活動(dòng)目錄〕或者LDAP〔輕量級(jí)目錄訪問(wèn)協(xié)議〕來(lái)進(jìn)行用戶的認(rèn)證和授權(quán)的，這些產(chǎn)品可以很方便對(duì)用戶進(jìn)行添加，刪除，配置密碼，設(shè)定其角色，賦予不同的角色不同的權(quán)限，修改用戶權(quán)限等操作。

效勞器端：桌面云中的虛擬桌面系統(tǒng)并不運(yùn)行在客戶端的本地，而是運(yùn)行在遠(yuǎn)程的效勞器端，效勞器端一般可以由多個(gè)效勞器組成的效勞器集群。用戶的桌面和應(yīng)用，以及個(gè)人數(shù)據(jù)，都是儲(chǔ)存在效勞器中，用戶端所需要的運(yùn)算也是由效勞器來(lái)進(jìn)行，效勞器端一方面為用戶的虛擬桌面提供操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，另一方面還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的硬件資源分配和回收。故而在桌面云計(jì)算計(jì)劃中，效勞器扮演著至關(guān)重要的角色。

3.2桌面云的實(shí)現(xiàn)方式和原理桌面云實(shí)現(xiàn)方式是客戶端通過(guò)桌面連接協(xié)議：RDP〔遠(yuǎn)程桌面協(xié)議〕、HTTP〔超文本鏈接傳輸協(xié)議〕或TCP/IP等協(xié)議與效勞器進(jìn)行通訊，獲取桌面效勞。

從實(shí)現(xiàn)原理來(lái)看，存在兩種類(lèi)型。一類(lèi)是SBC〔Server-basedComputing〕技術(shù)，也稱(chēng)共享模式虛擬桌面，該技術(shù)是一種基于操作系統(tǒng)會(huì)話的技術(shù)，在這種技術(shù)下，多個(gè)用戶其實(shí)是共享了一個(gè)操作系統(tǒng)，其中每個(gè)用戶都是登錄到同一個(gè)桌面，SBC示意圖見(jiàn)圖3。另一類(lèi)是VDI〔VirtualDesktopInfrastructure〕技術(shù)，也稱(chēng)專(zhuān)用模式虛擬桌面，是指基于虛擬桌面根底設(shè)施的虛擬桌面技術(shù)，能夠?yàn)槊總€(gè)不同的用戶提供私有的專(zhuān)用桌面，VDI示意圖見(jiàn)圖4。

4桌面云在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的運(yùn)用

運(yùn)用桌面云，不僅可以使每個(gè)在校的學(xué)生隨時(shí)隨地?fù)碛幸慌_(tái)“個(gè)人電腦〞，擁有一個(gè)只屬于個(gè)人的“桌面〞，同時(shí)從教學(xué)的角度可以搭建一個(gè)統(tǒng)一的教學(xué)平臺(tái)，方便教學(xué)資源的統(tǒng)一管理和訪問(wèn)使用，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的完全共享。

4.1合理分配計(jì)算資源通過(guò)桌面云部署后，無(wú)論是分散在各個(gè)多媒體教室的計(jì)算機(jī)，還是學(xué)生機(jī)房中的瘦客戶機(jī)或者是PC機(jī)，甚至是教師和學(xué)生的筆記本電腦、平板電腦和智能手機(jī)均能獲取到高性能效勞器提供的硬件資源和內(nèi)容豐盛的軟件資源，以及課程教學(xué)中的各類(lèi)資源。同時(shí)，可以根據(jù)不同的計(jì)算機(jī)課程的要求靈活在相應(yīng)的學(xué)生機(jī)房中申請(qǐng)不同的計(jì)算資源，從而更加合理的分配機(jī)房資源。

4.2滿足實(shí)踐性課程的教學(xué)以往在一些計(jì)算機(jī)實(shí)踐性課程的教學(xué)中，往往只能通過(guò)教師演示，或者將演示過(guò)程錄制成視頻讓學(xué)生觀看，而學(xué)生無(wú)法實(shí)際的操作，因?yàn)橛行┎僮鞑划?dāng)會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，比方相關(guān)軟件的安裝和設(shè)置等。而桌面云由于是個(gè)虛擬桌面，完全可以讓學(xué)生在這個(gè)虛擬的環(huán)境中及時(shí)使用新應(yīng)用環(huán)境，接觸、安裝和設(shè)置各種操作系統(tǒng)和相關(guān)軟件，從而提升學(xué)習(xí)興趣。

另外，眾所周知，高職院校的教學(xué)是非常注重工程實(shí)訓(xùn)，并且大多數(shù)計(jì)算機(jī)課程的實(shí)訓(xùn)工程往往具有一定的連貫性。在桌面云環(huán)境中由于每個(gè)用戶的桌面環(huán)境都是定制的，所以可以保存每個(gè)用戶的使用習(xí)慣和資料的存儲(chǔ)，能夠做到不論處于哪個(gè)機(jī)房，用戶所使用的桌面環(huán)境都是和自己以往使用的相一致，更好地保障了實(shí)訓(xùn)工程的延續(xù)性。

4.3實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)的可能桌面云可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的課程學(xué)習(xí)，適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的開(kāi)展趨勢(shì)。桌面云實(shí)現(xiàn)各類(lèi)設(shè)備接入，使移動(dòng)學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)變得可能和容易。利用桌面云技術(shù)我們可以將日常使用的個(gè)人桌面環(huán)境完美的遷移到任何一處終端，這樣就防止了由于軟件環(huán)境的區(qū)別而造成相關(guān)資源無(wú)法展示的問(wèn)題。同時(shí)，這種遷移還能保存教師或?qū)W生的日常使用習(xí)慣，在使用的時(shí)候不必花費(fèi)額外的精力去適應(yīng)不同的操作環(huán)境。

4.4搭建隨時(shí)隨地的師生交互平臺(tái)從教學(xué)資源管理的角度來(lái)看，桌面云提供了一個(gè)穩(wěn)定可靠的資源池，便于隨時(shí)隨地的實(shí)現(xiàn)資源共享和師生互動(dòng)。

對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，利用資源池可以隨時(shí)共享各類(lèi)教學(xué)課件和教學(xué)資源，同時(shí)也可以在線完成或提交相關(guān)的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)和教師的互動(dòng)，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間和時(shí)間。

而對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，可以在云計(jì)算的環(huán)境下，輕松構(gòu)建自己的個(gè)性化教學(xué)環(huán)境，支持教師的有效教學(xué)和主動(dòng)協(xié)作學(xué)習(xí)，可以在非教學(xué)時(shí)間內(nèi)和學(xué)生有效互動(dòng)、批改學(xué)生的在線作業(yè)，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)生群體智慧的開(kāi)展，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

4.5桌面云在課程教學(xué)中可能遇到的問(wèn)題桌面云做為新生事物，高職院校需要一段時(shí)間來(lái)養(yǎng)成教師和學(xué)生對(duì)于這一應(yīng)用的使用習(xí)慣；另外，桌面云效勞需要接入相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)〔比方校園網(wǎng)〕才能應(yīng)用，這樣對(duì)現(xiàn)有的學(xué)校根底網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的帶寬和穩(wěn)定性都提出了較高的要求，還有初期建設(shè)的本錢(qián)較高，既要進(jìn)行根底架構(gòu)的改造，又要購(gòu)置桌面云的效勞器端和客戶端軟件。最后，桌面云架構(gòu)中的效勞器的平安性也是影響桌面云在高職院校推行的重要因