VOI模式下多媒體教學論文
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1桌面虛擬化
虛擬化技術的工作原理是直接在計算機硬件或主機操作系統(tǒng)上嵌入一個精簡的軟件層，該軟件層以動態(tài)和透明方式調度硬件資源的虛擬化管理程序，它使得多個操作系統(tǒng)可同時運行在單臺物理機上并彼此之間共享硬件資源[1]。桌面虛擬化[2-3]是指將計算機的桌面進行虛擬化，采用基于服務器的計算模型，依賴于服務器虛擬化，生成大量的獨立的虛擬機或虛擬桌面，并根據專有的虛擬桌面協(xié)議發(fā)送給客戶端設備。桌面虛擬化是計算機虛擬化技術的應用方向之一，是目前快速發(fā)展、應用性較強的主流技術[4]。計算機桌面虛擬化應用主要有虛擬桌面基礎構架（VirtualDesktopInfrastructure，VDI）和虛擬操作系統(tǒng)基礎構架（VirtualOSInfrastructure，voi）兩種構建模式。
1.1VDI模式
VDI的基本原理是通過后臺服務器生成虛擬機，再由虛擬機向前臺客戶端交付虛擬桌面，提供操作系統(tǒng)、應用服務及用戶定制的各類軟件服務。虛擬化桌面會話管理服務器將對模板虛擬機進行統(tǒng)一協(xié)調管理，客戶機在需要使用虛擬桌面時，使用客戶端程序或瀏覽器窗口登錄[5]，身份認證通過后，遠程模板系統(tǒng)運行桌面將呈現(xiàn)在終端操作系統(tǒng)的新建窗口中，這個桌面即為虛擬桌面。用戶對虛擬桌面上所有的操作實際都是對模板虛擬機的操作。通過專用傳輸協(xié)議，可以將終端的輸人流發(fā)送到模板虛擬機，模板虛擬機的輸出流則被傳回到終端。VDI模式通過在服務器上運行操作系統(tǒng)，將用戶桌面進行虛擬化，而不必給每個用戶配置桌面計算機。用戶通過來自客戶端設備的協(xié)議與虛擬桌面連接訪問。通過計算機網絡，能夠快速部署通用桌面環(huán)境，并對桌面映像的集中管理和快速恢復。由于VDI模式采用硬件仿真和瘦協(xié)議，在流媒體、多媒體的計算和應用方面適用性不強，而VOI模式既對于服務器端的操作系統(tǒng)、應用服務以及用戶定制的支持良好，也能有效實現(xiàn)客戶端緩存操作系統(tǒng)、應用服務以及用戶定制。這樣，在處理各類流媒體數據、多媒體素材以及大型軟件等方面，能有效利用終端資源和外部設備。大大降低對網絡環(huán)境和硬件的依賴，確保終端在各種復雜情況下的正常運行。數據可實現(xiàn)集中存儲或終端加密存儲，而且終端應用數據的安全性得到有效保護，不會因網絡或服務端故障而丟失[6]。
1.2VOI模式
在對VDI模式的實際應用中發(fā)現(xiàn)存在一些不足或難于滿足用戶需求的情況。比如：終端對于服務器的壓力非常大，流媒體和IP語音等應用的效率大打折扣；由于VDI模式需要保證網絡質量，客戶端必須保持網絡通暢才能正常使用各種應用，而移動應用將遇到很多困難；對外設部件的兼容性不夠全面。VOI模式靈活獨創(chuàng)的架構可解決傳統(tǒng)VDI模式難以解決的問題。VOI模式以客戶端虛擬容器技術為底層基礎，將客戶端完全虛擬化，建立虛擬容器池，在容器池上部署操作系統(tǒng)。VOI的特點主要表現(xiàn)在集中管理、本地運算，單鏡像異構桌面交付，管理模式靈活，安全可靠，成本控制深入等方面。使用VOI構架部署的桌面虛擬化系統(tǒng)能夠大幅降低終端運維成本，實現(xiàn)集中、統(tǒng)一、靈活的客戶端管理，大幅提升管理人員的工作效率。
2基于VOI模式的教學環(huán)境
2.1虛擬化系統(tǒng)模型
采用VOI構架對多媒體教學環(huán)境進行設計，總體上按應用層、虛擬機管理層、虛擬硬件層三個層次進行設計[7]。
1)應用層直接面對終端用戶，用戶借助客戶端，完成遠程登陸虛擬機并組織教學資源、進行教學環(huán)境部署。
2)虛擬機管理層集中完成虛擬化管理、基于用戶需求的虛擬機管理部分負責虛擬機資源的管理、虛擬機生命周期管理等工作，虛擬機訪問管理部分負責用戶與虛擬機之間的映射，完成用戶訪問虛擬機的任務。虛擬機的生命周期管理將由用戶的計劃安排、所需虛擬機配置等因素來決定，比如：根據課程安排、課件要求、教學環(huán)境配置等，自動產生虛擬桌面，使用完成后，虛擬桌面自動注銷，完成系統(tǒng)的生命周期。這樣，按照不同教師的教學要求和教學資源配置方案，生成不同配置的虛擬桌面，實現(xiàn)教學資源按需定制。3)硬件虛擬層分為硬件資源層和虛擬化層，硬件資源層由虛擬化服務器集群組成，虛擬化層則使用虛擬化的分層抽象技術對硬件資源層進行虛擬抽象，提供一個完整的虛擬硬件接口并且調度操作系統(tǒng)在虛擬機監(jiān)視器上執(zhí)行，為虛擬機管理層提供運行的環(huán)境和資源。
2.2系統(tǒng)結構與部署
桌面虛擬化教學環(huán)境的網絡拓撲結構如圖1所示，虛擬機服務器集群連入校園網核心交換機，包括虛擬化服務器、桌面虛擬化服務器、應用管理及數據存儲等硬件。部署上，將桌面虛擬化管理軟件安裝在虛擬機服務器上，建立教師個人定制的操作系統(tǒng)鏡像文件，多媒體教學環(huán)境的客戶端通過網絡啟動的方式通過校園網加載服務和數據，不用逐一安裝客戶端軟件。
2.3終端管理平臺
通過VOI虛擬終端管理系統(tǒng)的構建可滿足不同教師的教學環(huán)境需求，包括各類多媒體設備使用與共享、應用軟件支持、流媒體資源服務，使教學資源更具針對性和實用性。應用配置信息遷移（ProfileMovetoSavePrivateSpace，PMSP）機制將教師的個性化信息遷移到個人私有空間中，為其恢復個人教學環(huán)境。私有空間獨立于OSMappingStream之外，受自身文件訪問權限的限制，可以從本機存儲中開辟，也可以從服務器或私有云存儲中分配。
3結論
桌面虛擬化給高校現(xiàn)代教育技術發(fā)進步供了新思路和發(fā)展方向，基于VOI架構的桌面虛擬化技術在多媒體教學環(huán)境的應用，能夠進行快速的按照部署操作系統(tǒng)，維護便捷，使客戶端資源得以合理利用，減少硬件投入。教師能夠靈活掌握教學資源的使用，按照實際需求配置教學軟件，教學資源獨立分離存儲，降低計算機病毒感染。VOI整體架構設計利用成熟的虛擬化及安全管理技術并加以創(chuàng)新，克服了VDI模式局限，能更好地為多媒體教學環(huán)境建設提供更好的基礎平臺，為教師提供更加個性化的教學資源服務。
作者：劉期建 單位：中國民用航空飛行學院