VOI模式下多媒體教學(xué)論文
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1桌面虛擬化
虛擬化技術(shù)的工作原理是直接在計(jì)算機(jī)硬件或主機(jī)操作系統(tǒng)上嵌入一個(gè)精簡(jiǎn)的軟件層，該軟件層以動(dòng)態(tài)和透明方式調(diào)度硬件資源的虛擬化管理程序，它使得多個(gè)操作系統(tǒng)可同時(shí)運(yùn)行在單臺(tái)物理機(jī)上并彼此之間共享硬件資源[1]。桌面虛擬化[2-3]是指將計(jì)算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化，采用基于服務(wù)器的計(jì)算模型，依賴(lài)于服務(wù)器虛擬化，生成大量的獨(dú)立的虛擬機(jī)或虛擬桌面，并根據(jù)專(zhuān)有的虛擬桌面協(xié)議發(fā)送給客戶(hù)端設(shè)備。桌面虛擬化是計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用方向之一，是目前快速發(fā)展、應(yīng)用性較強(qiáng)的主流技術(shù)[4]。計(jì)算機(jī)桌面虛擬化應(yīng)用主要有虛擬桌面基礎(chǔ)構(gòu)架（VirtualDesktopInfrastructure，VDI）和虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架（VirtualOSInfrastructure，voi）兩種構(gòu)建模式。
1.1VDI模式
VDI的基本原理是通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器生成虛擬機(jī)，再由虛擬機(jī)向前臺(tái)客戶(hù)端交付虛擬桌面，提供操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)及用戶(hù)定制的各類(lèi)軟件服務(wù)。虛擬化桌面會(huì)話管理服務(wù)器將對(duì)模板虛擬機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，客戶(hù)機(jī)在需要使用虛擬桌面時(shí)，使用客戶(hù)端程序或?yàn)g覽器窗口登錄[5]，身份認(rèn)證通過(guò)后，遠(yuǎn)程模板系統(tǒng)運(yùn)行桌面將呈現(xiàn)在終端操作系統(tǒng)的新建窗口中，這個(gè)桌面即為虛擬桌面。用戶(hù)對(duì)虛擬桌面上所有的操作實(shí)際都是對(duì)模板虛擬機(jī)的操作。通過(guò)專(zhuān)用傳輸協(xié)議，可以將終端的輸人流發(fā)送到模板虛擬機(jī)，模板虛擬機(jī)的輸出流則被傳回到終端。VDI模式通過(guò)在服務(wù)器上運(yùn)行操作系統(tǒng)，將用戶(hù)桌面進(jìn)行虛擬化，而不必給每個(gè)用戶(hù)配置桌面計(jì)算機(jī)。用戶(hù)通過(guò)來(lái)自客戶(hù)端設(shè)備的協(xié)議與虛擬桌面連接訪問(wèn)。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能夠快速部署通用桌面環(huán)境，并對(duì)桌面映像的集中管理和快速恢復(fù)。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(jì)算和應(yīng)用方面適用性不強(qiáng)，而VOI模式既對(duì)于服務(wù)器端的操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)以及用戶(hù)定制的支持良好，也能有效實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端緩存操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)以及用戶(hù)定制。這樣，在處理各類(lèi)流媒體數(shù)據(jù)、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(shè)備。大大降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和硬件的依賴(lài)，確保終端在各種復(fù)雜情況下的正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)集中存儲(chǔ)或終端加密存儲(chǔ)，而且終端應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全性得到有效保護(hù)，不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)端故障而丟失[6]。
1.2VOI模式
在對(duì)VDI模式的實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)存在一些不足或難于滿足用戶(hù)需求的情況。比如：終端對(duì)于服務(wù)器的壓力非常大，流媒體和IP語(yǔ)音等應(yīng)用的效率大打折扣；由于VDI模式需要保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，客戶(hù)端必須保持網(wǎng)絡(luò)通暢才能正常使用各種應(yīng)用，而移動(dòng)應(yīng)用將遇到很多困難；對(duì)外設(shè)部件的兼容性不夠全面。VOI模式靈活獨(dú)創(chuàng)的架構(gòu)可解決傳統(tǒng)VDI模式難以解決的問(wèn)題。VOI模式以客戶(hù)端虛擬容器技術(shù)為底層基礎(chǔ)，將客戶(hù)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(diǎn)主要表現(xiàn)在集中管理、本地運(yùn)算，單鏡像異構(gòu)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(gòu)架部署的桌面虛擬化系統(tǒng)能夠大幅降低終端運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)集中、統(tǒng)一、靈活的客戶(hù)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(xué)環(huán)境
2.1虛擬化系統(tǒng)模型
采用VOI構(gòu)架對(duì)多媒體教學(xué)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，總體上按應(yīng)用層、虛擬機(jī)管理層、虛擬硬件層三個(gè)層次進(jìn)行設(shè)計(jì)[7]。
1)應(yīng)用層直接面對(duì)終端用戶(hù)，用戶(hù)借助客戶(hù)端，完成遠(yuǎn)程登陸虛擬機(jī)并組織教學(xué)資源、進(jìn)行教學(xué)環(huán)境部署。
2)虛擬機(jī)管理層集中完成虛擬化管理、基于用戶(hù)需求的虛擬機(jī)管理部分負(fù)責(zé)虛擬機(jī)資源的管理、虛擬機(jī)生命周期管理等工作，虛擬機(jī)訪問(wèn)管理部分負(fù)責(zé)用戶(hù)與虛擬機(jī)之間的映射，完成用戶(hù)訪問(wèn)虛擬機(jī)的任務(wù)。虛擬機(jī)的生命周期管理將由用戶(hù)的計(jì)劃安排、所需虛擬機(jī)配置等因素來(lái)決定，比如：根據(jù)課程安排、課件要求、教學(xué)環(huán)境配置等，自動(dòng)產(chǎn)生虛擬桌面，使用完成后，虛擬桌面自動(dòng)注銷(xiāo)，完成系統(tǒng)的生命周期。這樣，按照不同教師的教學(xué)要求和教學(xué)資源配置方案，生成不同配置的虛擬桌面，實(shí)現(xiàn)教學(xué)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(wù)器集群組成，虛擬化層則使用虛擬化的分層抽象技術(shù)對(duì)硬件資源層進(jìn)行虛擬抽象，提供一個(gè)完整的虛擬硬件接口并且調(diào)度操作系統(tǒng)在虛擬機(jī)監(jiān)視器上執(zhí)行，為虛擬機(jī)管理層提供運(yùn)行的環(huán)境和資源。
2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與部署
桌面虛擬化教學(xué)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，虛擬機(jī)服務(wù)器集群連入校園網(wǎng)核心交換機(jī)，包括虛擬化服務(wù)器、桌面虛擬化服務(wù)器、應(yīng)用管理及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等硬件。部署上，將桌面虛擬化管理軟件安裝在虛擬機(jī)服務(wù)器上，建立教師個(gè)人定制的操作系統(tǒng)鏡像文件，多媒體教學(xué)環(huán)境的客戶(hù)端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)的方式通過(guò)校園網(wǎng)加載服務(wù)和數(shù)據(jù)，不用逐一安裝客戶(hù)端軟件。
2.3終端管理平臺(tái)
通過(guò)VOI虛擬終端管理系統(tǒng)的構(gòu)建可滿足不同教師的教學(xué)環(huán)境需求，包括各類(lèi)多媒體設(shè)備使用與共享、應(yīng)用軟件支持、流媒體資源服務(wù)，使教學(xué)資源更具針對(duì)性和實(shí)用性。應(yīng)用配置信息遷移（ProfileMovetoSavePrivateSpace，PMSP）機(jī)制將教師的個(gè)性化信息遷移到個(gè)人私有空間中，為其恢復(fù)個(gè)人教學(xué)環(huán)境。私有空間獨(dú)立于OSMappingStream之外，受自身文件訪問(wèn)權(quán)限的限制，可以從本機(jī)存儲(chǔ)中開(kāi)辟，也可以從服務(wù)器或私有云存儲(chǔ)中分配。
3結(jié)論
桌面虛擬化給高?，F(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)進(jìn)步供了新思路和發(fā)展方向，基于VOI架構(gòu)的桌面虛擬化技術(shù)在多媒體教學(xué)環(huán)境的應(yīng)用，能夠進(jìn)行快速的按照部署操作系統(tǒng)，維護(hù)便捷，使客戶(hù)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(xué)資源的使用，按照實(shí)際需求配置教學(xué)軟件，教學(xué)資源獨(dú)立分離存儲(chǔ)，降低計(jì)算機(jī)病毒感染。VOI整體架構(gòu)設(shè)計(jì)利用成熟的虛擬化及安全管理技術(shù)并加以創(chuàng)新，克服了VDI模式局限，能更好地為多媒體教學(xué)環(huán)境建設(shè)提供更好的基礎(chǔ)平臺(tái)，為教師提供更加個(gè)性化的教學(xué)資源服務(wù)。
作者：劉期建 單位：中國(guó)民用航空飛行學(xué)院