VOI模式下多媒體教學論文

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上嵌入一個精簡的軟件層，該軟件層以動態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可同時運行在單台物理機上並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，採用基於服務器的計算模型，依賴於服務器虛擬化，生成大量的獨立的虛擬機或虛擬桌面，並根據專有的虛擬桌面協議發送給客户端設備。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的基本原理是通過後台服務器生成虛擬機，再由虛擬機向前台客户端交付虛擬桌面，提供操作系統、應用服務及用户定製的各類軟件服務。虛擬化桌面會話管理服務器將對模板虛擬機進行統一協調管理，客户機在需要使用虛擬桌面時，使用客户端程序或瀏覽器窗口登錄[5]，身份認證通過後，遠程模板系統運行桌面將呈現在終端操作系統的新建窗口中，這個桌面即為虛擬桌面。用户對虛擬桌面上所有的操作實際都是對模板虛擬機的操作。通過專用傳輸協議，可以將終端的輸人流發送到模板虛擬機，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，將用户桌面進行虛擬化，而不必給每個用户配置桌面計算機。用户通過來自客户端設備的協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境，並對桌面映像的集中管理和快速恢復。由於VDI模式採用硬件仿真和瘦協議，在流媒體、多媒體的計算和應用方面適用性不強，而VOI模式既對於服務器端的操作系統、應用服務以及用户定製的支持良好，也能有效實現客户端緩存操作系統、應用服務以及用户定製。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。大大降低對網絡環境和硬件的依賴，確保終端在各種複雜情況下的正常運行。數據可實現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現存在一些不足或難於滿足用户需求的情況。比如：終端對於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；由於VDI模式需要保證網絡質量，客户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模式靈活獨創的架構可解決傳統VDI模式難以解決的問題。VOI模式以客户端虛擬容器技術為底層基礎，將客户端完全虛擬化，建立虛擬容器池，在容器池上部署操作系統。VOI的特點主要表現在集中管理、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能夠大幅降低終端運維成本，實現集中、統一、靈活的客户端管理，大幅提升管理人員的工作效率。

2基於VOI模式的教學環境

2.1虛擬化系統模型

採用VOI構架對多媒體教學環境進行設計，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户，用户藉助客户端，完成遠程登陸虛擬機並組織教學資源、進行教學環境部署。

2)虛擬機管理層集中完成虛擬化管理、基於用户需求的虛擬機管理部分負責虛擬機資源的管理、虛擬機生命週期管理等工作，虛擬機訪問管理部分負責用户與虛擬機之間的映射，完成用户訪問虛擬機的任務。虛擬機的生命週期管理將由用户的計劃安排、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、教學環境配置等，自動產生虛擬桌面，使用完成後，虛擬桌面自動註銷，完成系統的.生命週期。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，實現教學資源按需定製。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羣組成，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並且調度操作系統在虛擬機監視器上執行，為虛擬機管理層提供運行的環境和資源。

2.2系統結構與部署

桌面虛擬化教學環境的網絡拓撲結構如圖1所示，虛擬機服務器集羣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，建立教師個人定製的操作系統鏡像文件，多媒體教學環境的客户端通過網絡啟動的方式通過校園網加載服務和數據，不用逐一安裝客户端代理軟件。

2.3終端管理平台

通過VOI虛擬終端管理系統的構建可滿足不同教師的教學環境需求，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境。私有空間獨立於OSMappingStream之外，受自身文件訪問權限的限制，可以從本機存儲中開闢，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代教育技術發進步供了新思路和發展方向，基於VOI架構的桌面虛擬化技術在多媒體教學環境的應用，能夠進行快速的按照部署操作系統，維護便捷，使客户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並加以創新，克服了VDI模式侷限，能更好地為多媒體教學環境建設提供更好的基礎平台，為教師提供更加個性化的教學資源服務。