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基于桌面云的实验教学环境的设计与实现

作　者: 李冠煜
导　师: 王振宇; 毛祖铁
学　校: 华南理工大学
专　业: 软件工程
关键词: 桌面虚拟化 SPICE 虚拟化平台教学实验环境
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 25次
引　用: 0次
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内容摘要

作为学校教学课程中非常重要的一个环节，实验教学课程的高效和顺利开展具有重要的现实意义。传统实验教学过程存在许多效率低下的环节，譬如教师需要到实验室管理处申请某时段的实验室使用权限，而管理员需要在每台实验室机子上安装课程所要求的实验软件等。另外，实验操作对主机的配置要求比较高，学校还需要定期升级主机配置或者采购新的主机进行更换，这也使得实验教学成本相应提高。总而言之，传统的实验教学存在着诸多不足之处。而桌面虚拟化作为虚拟化技术的主要应用之一，它将用户的终端设备与桌面环境解耦合，每个用户的桌面环境存放在服务器端，用户使用终端设备，通过网络访问桌面环境，桌面虚拟化技术已经成为一种非常重要的云资源交付手段。针对传统实验教学存在的不足之处，本论文提出了一个基于桌面虚拟化的实验教学解决方案。本文首先对实验室的基于SPICE的桌面虚拟化平台进行了相关改进，针对管理节点设计实现了一个动态伸缩的线程池，提高了整个虚拟化平台的处理效率。在改进后的平台的基础上，本文结合各个用户角色的用例图，重点分析了实验教学业务的功能需求与非功能需求，然后针对实际的业务需求，设计并实现了一个应用系统——基于桌面云的教学实验环境。该系统针对传统实验教学过程的各个环节，基于桌面虚拟化技术，实现了包括教务数据管理、实验教学过程管理、镜像管理和基本的集群管理等功能模块，涉及到实验室的管理、学生上机实验的考勤和管理、实验教学镜像的制作、服务器集群的监控等等过程。最后，论文还演示了系统的运行效果，并对系统的性能瓶颈进行了分析。测试表明，该系统利用了桌面虚拟化技术的优势，有效的降低了传统实验教学过程中的人力成本和资源耗费，大大提升了实验教学过程的整体效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 前言  11
  1.2 桌面虚拟化技术  11-13
    1.2.1 桌面虚拟化技术发展历史  11-13
    1.2.2 桌面虚拟化技术现状  13
  1.3 桌面云的教学领域应用  13-14
  1.4 立题意义  14-15
  1.5 论文组织结构  15-16
  1.6 本章小结  16-17
第二章虚拟化技术概述  17-26
  2.1 虚拟化概念  17
  2.2 虚拟化技术分类  17-20
  2.3 桌面虚拟化核心技术  20-25
    2.3.1 服务器虚拟化  20-24
    2.3.2 远程桌面传输协议  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章基于 SPICE 的桌面虚拟化平台  26-36
  3.1 概述  26
  3.2 实验室桌面虚拟化平台  26-30
    3.2.1 总体架构  26-27
    3.2.2 软件架构  27-29
    3.2.3 虚拟资源池  29
    3.2.4 SPICE 协议交付资源池中的虚拟桌面  29-30
  3.3 桌面虚拟化平台问题分析与改进  30-35
    3.3.1 问题分析  30-31
    3.3.2 改进方案——线程池事务模型  31-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章实验教学环境需求分析  36-47
  4.1 项目背景  36-37
  4.2 任务概述  37-38
    4.2.1 项目总体目标  37
    4.2.2 用户群体  37-38
    4.2.3 运行环境  38
  4.3 功能需求  38-46
  4.4 非功能需求  46
  4.5 本章小结  46-47
第五章实验教学环境设计与实现  47-78
  5.1 系统整体架构  47
  5.2 实验教学环境体系结构  47-48
  5.3 功能结构  48-50
  5.4 模块详细设计  50-58
    5.4.1 教务数据管理模块  50-51
    5.4.2 实验教学过程管理模块  51-53
    5.4.3 镜像功能模块  53-56
    5.4.4 集群管理模块  56-57
    5.4.5 个人功能模块  57-58
  5.5 系统类图设计  58-59
  5.6 数据库设计  59-64
  5.7 核心模块实现  64-77
    5.7.1 镜像功能实现  64-73
    5.7.2 集群管理实现  73-77
  5.8 本章小结  77-78
第六章系统测试与运行  78-87
  6.1 测试环境  78-79
    6.1.1 客户端 PC 机  78
    6.1.2 管理节点服务器  78-79
    6.1.3 集群服务器  79
  6.2 系统运行效果  79-83
  6.3 系统性能测试分析  83-86
  6.4 本章小结  86-87
结论  87-89
参考文献  89-91
攻读硕士学位期间取得的研究成果  91-92
致谢  92-93
附件  93

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