Desktop-Virtualisierung im Klassenzimmer

Die Schülerinnen und Schüler der Allgemeinen Gewerbeschule Basel arbeiten seit kurzem an virtuellen Desktops: Um die rund 400 Computer-Arbeitsplätze in den Klassenräumen effizienter administrieren zu können, hat die IT-Abteilung der Schule flächendeckend Citrix XenDesktop eingeführt. Die Benutzer-Desktops der jeweiligen Fachrichtungen sind damit nicht mehr an bestimmte Endgeräte gekoppelt, sondern lassen sich entsprechend dem aktuellen Bedarf an jedem beliebigen Rechner bereitstellen. Mehr Flexibilität gewinnen mit der Lösung auch die Lehrpersonen und die Studierenden der höheren Berufsbildung: Sie können jetzt von zu Hause aus auf alle Anwendungen zugreifen, die sie für ihre Ausbildung benötigen.

Die Allgemeine Gewerbeschule Basel (AGS Basel) ist eines der wichtigsten Berufsbildungszentren in der Region Basel. Aktuell werden hier über 2.500 Auszubildende unterrichtet, die eine Lehre oder Grundbildung in einem von 45 Berufen absolvieren. Darüber hinaus bietet die AGS Basel ein breites Spektrum an Kursen und Lehrgängen im Bereich der Weiterbildung und der höheren Berufsbildung für ca. 1.000 Studierende an: So können etwa an der Höheren Fachschule für Technik unterschiedliche berufsbegleitende Studiengänge mit dem Abschluss „Diplom-Techniker/in HF“ besucht werden. Für Unterricht und Erziehung beschäftigt die AGS Basel insgesamt 270 Lehrpersonen, die sich auf drei Fachabteilungen sowie drei Querschnittabteilungen verteilen.

„Im Rahmen der Ausbildung wird bei uns grundsätzlich sehr viel Wert auf umfassende EDV-Kenntnisse gelegt“, sagt Ralf Dorn, IT-Leiter der Gewerbeschule Basel. „Die individuellen Anforderungen sind dabei in jedem Berufszweig anders. Wir müssen daher für die einzelnen Fachrichtungen jeweils ein bestimmtes Set an Applikationen zur Verfügung stellen.“ Da die Schulungsräume der Fachabteilungen bisher alle mit unterschiedlicher Client-Hardware ausgestattet waren, multiplizierte sich der Administrationsaufwand für die IT-Abteilung nochmals: Insgesamt 17 unterschiedliche Desktop-Images mussten bis vor kurzem administriert und gepflegt werden – ein enormer Aufwand, der von der dreiköpfigen IT-Abteilung im Alltag kaum noch zu leisten war.

Zielsetzung: Flexible Nutzung und einfache Administration der IT-Arbeitsplätze

Als im vergangenen Jahr etwa die Hälfte der vorhandenen PCs in den Klassenzimmern aus Altersgründen ausgetauscht werden sollte, stellte man sich daher die Frage, wie das Desktop-Management künftig vereinfacht werden kann: „Wir wollten vor allem die starre Verbindung von physischen Endgeräten und Benutzer-Desktops aufheben“, erklärt Ralf Dorn. „Fachapplikationen sollten möglichst an jedem Arbeitsplatz nutzbar sein – ohne dass sie jeweils lokal auf den PCs installiert werden müssen.“ Für die IT-Abteilung lag es daher nahe, sich mit dem Thema Desktop-Virtualisierung auseinanderzusetzen.

Nach der Evaluierung unterschiedlicher Lösungen entschied man sich schliesslich, Citrix XenDesktop zu nutzen, um die Benutzer-Desktops der einzelnen Fachrichtungen virtuell über zentrale Server bereitzustellen. Ausschlaggebend bei der Entscheidung für die Citrix-Lösung waren vor allem technologische Gründe: „XenDesktop ist aus unserer Sicht das am weitesten entwickelte Desktop-Virtualisierungsprodukt. Die konsequente Entkopplung der einzelnen Desktop-Komponenten und der grosse Funktionsumfang ermöglichen ein sehr effizientes Management“, so der IT-Leiter. „Darüber hinaus sprach auch die offene Architektur für die Citrix-Lösung: Als Hypervisor-Plattform für das Hosting der virtuellen Desktops wollten wir unsere vorhandene VMware-Lösung verwenden – mit XenDesktop war dies problemlos möglich.“

Die AGS Basel führte gemeinsam mit ihrem IT-Partner Bechtle einen erfolgreichen Proof-of-Concept durch und baute dann eine Desktop-Virtualisierungs-Infrastruktur für zunächst 200 Benutzer-Arbeitsplätze auf. In den Klassenzimmern wurden dabei die veralteten Desktop-Rechner durch kostengünstige und stromsparende Thin Clients ersetzt. Auf den schlanken Endgeräten von IGEL läuft lediglich ein Windows-Embedded-Betriebssystem, das den Login-Bildschirm öffnet. Wenn ein Schüler sich an einem Arbeitsplatzrechner anmeldet, wird für ihn innerhalb weniger Sekunden ein virtueller Desktop im Rechenzentrum gestartet.

Der Benutzer-Desktop läuft dort auf einem leistungsfähigen Server in einer virtuellen Maschine, die mit 3 GB RAM und einem eigenen virtuellen Prozessor recht grosszügig ausgestattet ist. „Die technischen Applikationen, mit denen unsere Benutzer arbeiten, sind häufig sehr ressourcenintensiv – insbesondere im CAD-Umfeld“, erklärt Ralf Dorn. „Wir durften daher bei der Hardware-Dimensionierung nicht an der falschen Stelle sparen.“ Insgesamt umfasst die Server-Infrastruktur für die virtuellen Desktops 13 HP ProLiant-Server, die mit jeweils zwei Prozessoren à 6 Kernen und 20 bis 64 GB RAM bestückt sind.

Konsequente Entkopplung von Betriebssystem, Anwendungen und Benutzerprofilen

Das Betriebssystem-Image des virtuellen Benutzer-Arbeitsplatzes wird über die Provisioning Services von XenDesktop bereitgestellt. Beim Start des Desktops bootet die virtuelle Maschine von einem standardisierten Master-Image, das auf einem File-Server im Rechenzentrum liegt. Da keine unterschiedlichen Hardware-Konfigurationen und nur noch wenige fachspezifische Besonderheiten berücksichtigt werden müssen, konnte die Anzahl der Master-Images von 17 auf vier reduziert werden. Der Grossteil der Applikationen ist dabei nicht fest im Desktop-Image installiert, sondern wird erst nach der Benutzeranmeldung – in Abhängigkeit vom Fachbereich des Anwenders oder der Anwenderin – mit dem Desktop verknüpft. Diese dynamische Kopplung von Desktop und Anwendungen sorgt dafür, dass die Administratoren in der Regel nur noch eine Instanz jeder Applikation warten und aktuell halten müssen.

Bei der Bereitstellung der insgesamt 170 unterschiedlichen Fachanwendungen kombiniert die IT-Abteilung die Applikations-Virtualisierungstechnologie Microsoft App-V und das Anwendungs-Publishing von Citrix XenApp. Etwa 80 Prozent der Applikationen werden zunächst mit App-V in virtualisierte Softwarepakete konvertiert, dann auf die XenApp-Serverfarm gestreamt und schliesslich als veröffentlichte Anwendungen für die virtuellen Desktops bereitgestellt. „Dieses Verfahren bietet uns zwei Vorteile“, erläutert der IT-Leiter. „Zum einen vermeiden wir mögliche Anwendungskonflikte, da jede Applikation in einer isolierten Umgebung auf dem XenApp-Server läuft. Zum anderen können wir das einmal erstellte Software-Paket nicht nur auf die XenApp-Server verteilen, sondern bei Bedarf auch direkt auf die Notebooks von Lehrpersonen.“

Nur wenn aus technischen Gründen die Paketierung mit App-V nicht möglich ist, installiert die IT-Abteilung die Anwendung direkt auf den XenApp-Servern. Dies betrifft derzeit rund 15 Prozent der Applikationen. Einige wenige Anwendungen lassen sich weder mit App-V noch mit der Terminal-Server-Technologie von XenApp zur Verfügung stellen, da sie nicht Multiuser-fähig sind, lokale Administratorenrechte voraussetzen oder spezielle Client-Schnittstellen ansprechen. Diese Anwendungen werden heute direkt in das virtuelle Desktop-Image integriert. „XenDesktop ermöglicht uns so, unsere gesamte Desktop- und Applikationslandschaft zu zentralisieren – und die Benutzer-Arbeitsplätze sehr effizient zu administrieren“, fasst Ralf Dorn zusammen. Die IT-Abteilung hat dabei die Entkopplung der einzelnen Desktop-Komponenten durchgängig umgesetzt: Die User-Profile der Lernenden und Lehrpersonen werden ebenfalls unabhängig von den virtuellen Desktops verwaltet – als Zusatzlösung kommt hier RES PowerFuse zum Einsatz.

Desktop-Bereitstellung nach aktuellem Bedarf – auch für mobile Anwender

Mit der virtuellen Desktop-Infrastruktur profitiert die AGS Basel nicht nur von erheblich reduziertem Administrationsaufwand im laufenden Betrieb, sondern auch von höherer Flexibilität: Während früher jeder EDV-Raum einem bestimmten Fachbereich fest zugewiesen war, können die Klassenzimmer heute nach dem jeweils aktuellen Bedarf belegt werden. Wenn beispielsweise die Klasse Zahntechniker/in ihre EDV-Stunde beendet hat, genügt anschliessend eine einfache Neuanmeldung – und an denselben Endgeräten stehen sofort die Benutzer/in-Desktops für die Klassen Metallbauplaner/in oder Elektroinstallateure/in bereit.

„Da die virtuellen Desktops bei jedem Neustart frisch zusammengesetzt werden, haben wir heute auch keine Probleme mehr mit Manipulationen an den Benutzer-Desktops“, führt Ralf Dorn aus. „Selbst wenn Lernende aus Versehen oder mit Absicht die Desktop-Installation verändern sollten, richten sie damit keinen dauerhaften Schaden mehr an: Nach dem nächsten Restart ist die Standard-Konfiguration wiederhergestellt.“

Hohe Sicherheit und Flexibilität bietet die Lösung auch beim mobilen Zugang: Die Lehrpersonen und die Studierenden der höheren Berufsbildung können heute via Internet von zu Hause aus mit jedem beliebigen Rechner auf ihren virtuellen Arbeitsplatz zugreifen. Die SSL-VPN-Lösung Access Gateway verschlüsselt dabei die gesamte Kommunikation zwischen dem Endgerät und dem virtuellen Desktop im Rechenzentrum. Die Datensicherung erfolgt komplett zentral: Lehrpersonen müssen so keine Dateien für die Unterrichtsvorbereitung mehr mit USB-Sticks transportieren, sondern können von jedem Ort aus alle benötigten Dokumente abrufen.

„Die positiven Erfahrungen in der Praxis haben uns darin bestätigt, dass die Desktop-Virtualisierung für uns genau die richtige Entscheidung war“, resümiert Ralf Dorn. „Wir würden den Weg jederzeit wieder gehen, denn mit unserer dünnen Personaldecke wären die weiter wachsenden Anforderungen im IT-Bereich in Zukunft gar nicht anders zu bewältigen.“