软件工程实验室建设的探索与实践

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一、软件实验室面临的问题

（一）实验室软件维护和更新的耗时耗力问题

软件工程实验室的设备往往以计算机为主。维护大规模计算机的软硬件是一项繁琐而艰巨的工作。特别是当实验室资源有限，不同课程所需的软件工具或者相关开发环境不尽相同，在新课程开设前，经常要临时安装或者更新许多软件。另外，个别学生在使用计算机时可能进行误操作，导致计算机配置文件缺失或者其他原因，造成计算机系统崩溃等。所以，软件的维护和更新一直以来成为实验室管理人员感到头疼的问题。传统的解决方式是通过交换机使实验室的主机连接构成局域网，之后使用硬盘网络同传软件进行全局域网内计算机系统环境的拷贝，这个方法一定程度上缓解了问题，但管理人员往往为了一个小软件的安装而同传整个硬盘或者一个分区，仍然缺乏效率。随着云计算等新兴技术的发展，软件维护和更新这一问题拥有了不少新的解决方案。本文介绍了两种不同架构的云桌面系统，并根据在实际中测试情况进行比较，给出了两者的优缺点。

（二）计算机硬件更新换代的问题

根据摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。计算机硬件的发展在过去几十年中一直基本遵循摩尔定律。但是高校实验室的硬件设备的更新换代速度远远比不上硬件设备发展的速度。实验室的计算机一般使用6到10年以上才能报废，在这期间，也较少有高校对计算机采用增加内存、替换CPU的方式来提高其性能的。那么如何灵活升级计算机的性能呢？云桌面的一些技术也给了一些可能的解决方案。

二、基于云桌面的解决方案

云桌面主要基于VDI（Virtual Desktop Infrastructure）或者IDV（Intelligent Desktop Virtualization)等技术实现。VDI即桌面虚拟化架构是指计算机系统的虚拟化。该技术将桌面操作环境与硬件运行环境分离，以实现桌面使用的安全性和灵活性。通过这项技术，用户可随时随地使用任何设备，通过网络访问个人桌面系统[1]。VDI技术下桌面计算资源一般都集中在数据中心上，界面也是由服务器发送到终端设备上的。而IDV技术则采用更多的分布式策略对系统进行精细的管理，同时集中和简化了服务器的管理部署功能，也充分利用了终端设备的资源。两种技术有很大的不同，在实验室建设中也有很多不同的优缺点。

（一）基于VDI技术的云桌面系统

VDI技术采用“集中计算，分布显示”的原则，借助服务器虚拟化技术构造桌面的资源池，将终端所有的计算都放在服务器的数据中心统一管理。终端仅安装客户端用于访问服务器并获取桌面，负责输入输出和界面的显示[2]。我们与国内某著名通信公司合作建立了40台终端的云计算实验室，在实际的测试使用中发现，在百兆带宽的网络环境下，当40台终端同时启动并使用时，服务器访问量明显增大，网络数据量也相应增大。此时对于一些简单编程工具的操作尚能正常使用，但是对于桌面图像变化较大的应用来说则非常卡顿，例如使用视频或者图像生成工具等，严重影响用户的使用体验。为了提高VDI技术的可靠性，实验室必须加大投入，配备足够的带宽与服务器资源，从而支持VDI技术的顺利使用，提高终端的访问体验。VDI技术云桌面系统的优点是软硬件都依靠服务器提供，方便升级和管理。缺点是对网络和服务器的投入较大，特别是终端显示图像的大量传输需要借助高速网络才能实现。

（二）基于IDV技术的云桌面系统

IDV技术由英特尔公司提出，主要目的是提供更加智能的管理用户计算的系统。和VDI技术将计算资源高度集中在数据中心不同，IDV采取更多的是分布式技术实现桌面的虚拟化。IDV不需要进行大量资金投入在网络和服务器的升级和改造上，不对现有桌面管理做大规模改造。一般来说，IDV系统会在服务器保存多份桌面的镜像文件，在实验室终端开启时，终端会与服务器比对，下载镜像文件差异部分，然后成功更新桌面系统，系统计算仍然使用终端资源进行，用户使用该系统时，不会与传统的桌面系统感觉有较大差异。为了测试IDV云桌面的使用体验，我们在一个50台计算机的实验室安装配置了IDV云桌面系统，在百兆带宽的网络环境下，我们首先在服务器端更新了100兆大小的软件，当50台计算机同时启动后，首先花费了2分钟更新了本地系统，并下载服务最新更新的软件工具，之后系统都可以流畅的运行，与在本地使用计算机没有差异。IDV技术云桌面系统的优点是前期资金投入较少，终端在启动后使用起来与传统计算机没有太大差异。缺点是由于终端与服务器的交互，终端系统启动较慢，另外，对终端的硬件配置要求更高，维护相对复杂。

三、总结

总的来说，不管是基于VDI，还是IDV技术的云桌面系统，都提供了比传统方式更好的解决方案，极大的方便了实验室管理人员的维护和更新工作。而对于需要进行实验室云桌面技术升级的高校或者相关单位，可根据自身情况和需求进行不同的方案选择和设计。