云教室建設(shè)方案

1、FOme云教室建設(shè)整體系統(tǒng)方案目錄目錄第1章概述3.1.1 項目背景3.1.2 技術(shù)問題分析4.第2章云桌面平臺4.2.1 桌面云架構(gòu)解析 4.2.2 桌面云系統(tǒng)實現(xiàn)目標 5第3章設(shè)計方案5.3.1 桌面云設(shè)計5.3.2 云教室設(shè)計7.3.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計8.3.4 本次設(shè)計的優(yōu)勢9第1章概述1.1項目背景在校園網(wǎng)絡(luò)教室中，多數(shù)仍使用傳統(tǒng) PC, PC提供了價格、性能與功能的 最佳組合。但同時，在實際應(yīng)用過程中，需要在每臺 PC上安裝業(yè)務(wù)所需的軟件 程序及客戶端；所有數(shù)據(jù)分散在各 PC上，對PC無法方便地進行統(tǒng)一集中維護 與管理，對數(shù)據(jù)無法進行集中存儲與備份。主要體現(xiàn)在以下幾方面：*難以保證非法接

2、入：PC本地有USB 口、串口、并口都可以外接設(shè)備， 沒有有效的管理手段，禁止非法設(shè)備的接入，存在數(shù)據(jù)泄密的風險。難以保證數(shù)據(jù)的安全：PC通常是應(yīng)用系統(tǒng)的客戶端，可接收、處理、存儲應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，若這些數(shù)據(jù)是學院的關(guān)鍵信息資產(chǎn)，容易使學院 關(guān)鍵信息泄露。另一方面，PC工作環(huán)境下，PC上保存著員工的智力數(shù) 據(jù)，也是學院資產(chǎn)的一部分。這些數(shù)據(jù)如何能在PC出現(xiàn)故障或文件丟失時恢復(fù)，是一個當前IT系統(tǒng)的一個巨大的挑戰(zhàn)。*難以管理：面對廣泛分布的PC硬件，用戶日益要求能在任何地方訪問 其桌面環(huán)境，因此集中式PC管理極難實現(xiàn)。此外，眾所周知，由于PC 硬件種類繁多，用戶修改桌面環(huán)境的需求各有不同，因此PC

3、桌面標準化也是一個難題。*高能耗、高排放： 一臺PC的能耗在200瓦左右，每臺PC個人電腦平 均運行12小時以上，一臺PC 一年耗電800-1000度電左右，對于網(wǎng)絡(luò)教 室大規(guī)模的PC工作環(huán)境，一年的耗電量是一個非常驚人的數(shù)字。這當 今提倡綠色環(huán)保、低碳經(jīng)濟的大環(huán)境下，確實是一個巨大的挑戰(zhàn)。*資源未能充分利用：PC的分布式特性使人們難以通過集中資源的方式提 高利用率和降低成本。結(jié)果，PC的資源利用率通常低于5%,遠程辦公 或教學需要重復(fù)的桌面基礎(chǔ)架構(gòu)，老師和同學可能需要使用復(fù)雜的遠程 桌面解決方案。.總體擁有成本高：PC硬件相對較低的成本優(yōu)勢，通常無法抵消 PC管理 和支持工作的高昂成本。目前

4、，PC管理工作包括部署軟件、更新和修補 程序等，由于這些工作需要對多種 PC配置的部署進行測試和驗證，因 而會耗費大量的人力。同時，由于標準化程度不高，支持人員經(jīng)常需要 親臨現(xiàn)場解決問題，這就進一步增加了支持成本。為了解決上述問題，我們使用桌面云技術(shù)取代傳統(tǒng)PC。具體而言，采用在服務(wù)器系統(tǒng)上承載桌面映像的方法，以集中資源并提高其桌面計算基礎(chǔ)架構(gòu)的可 管理性。1.2技術(shù)問題分析目前大多數(shù)學校使用最頻繁的桌面管理技術(shù)有無盤站、 網(wǎng)絡(luò)克隆、還原卡等, 其中無盤站對服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)要求太高以至于有局限性，比如上機軟件無法流暢運 行、教學課件調(diào)用不穩(wěn)定等；而網(wǎng)絡(luò)克隆、還原卡等技術(shù)非常影響PC性能、沒有多桌面

5、環(huán)境切換、無法滿足實驗環(huán)境要求、限制了教學環(huán)境的復(fù)雜性和彈性同 時依然會浪費老師大量的時間和精力。 因此，為了滿足靈活的教學模式，需要一 種新型的桌面交付模式：桌面虛擬化。第2章云桌面平臺2.1桌面云架構(gòu)解析桌面云是一種新型的桌面交付模式， 通過集中化的桌面管理，提升資源利用 率，降低總體擁有成本。將個人桌面環(huán)境集中存放于數(shù)據(jù)中心， 取代客戶端的本 地計算，實現(xiàn)個人桌面環(huán)境的按需分配、隨時隨地交付。桌面云的主要構(gòu)成如下：終端接入層：教師及學生可通過普通PC、筆記本、瘦客戶機aDesk、手機 及平板電腦等不同類型的終端接入設(shè)備將個人或共享桌面環(huán)境輸出到顯示器，并回傳指令及操作信息到虛擬桌面。如果

6、結(jié)合會話保持的功能特性還可以實現(xiàn)不同 終端切換桌面/應(yīng)用不中斷的效果，實現(xiàn)教學業(yè)務(wù)無處不在的價值。虛擬桌面接入平臺：通過虛擬桌面控制器為用戶提供認證、訪問權(quán)限的細致 分配、傳輸協(xié)議優(yōu)化及加密等，最終提供高性能及可靠的桌面環(huán)境傳送。虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)：采用先進的虛擬機管理軟件將物理服務(wù)器劃分為可動態(tài) 管理的資源池，保證資源的充分利用，并通過合理創(chuàng)建虛擬機為用戶提供靈活、 高效的個人桌面環(huán)境。最終，、通過瘦客戶機，虛擬桌面控制器、虛擬機管理軟件三大組件為教育 行業(yè)用戶提供一站式桌面云建設(shè)方案，可用于多媒體教學、學生實驗機房、電子 閱覽室等各種應(yīng)用場景，打造全新的教學模式，促進教育現(xiàn)代化。2.2桌面云

7、系統(tǒng)實現(xiàn)目標虛擬桌面站點需接入互聯(lián)網(wǎng)，允許進行互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽、文件上下載等常 見操作。系統(tǒng)支持集中管理能力，如：對操作系統(tǒng)鏡像統(tǒng)一管理、軟件補丁統(tǒng)一 分發(fā)、TC終端統(tǒng)一管理。系統(tǒng)支持互聯(lián)網(wǎng)終端接入桌面云需求。系統(tǒng)支持安全架構(gòu)設(shè)計，具有完善的安全防護能力。系統(tǒng)支持高可用性、動態(tài)遷移等可靠性設(shè)計。系統(tǒng)支持通過擴容存儲與計算資源實現(xiàn)用戶平滑擴容。第3章設(shè)計方案3.1桌面云設(shè)計本項目為了實現(xiàn)高安全、高可靠、高性能、易遠程集中運維、平滑擴容的目標，采用業(yè)界主流成熟的虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)虛擬桌面、服務(wù)器虛擬化等要 求。本項目方案主要以下方面考慮：資源池設(shè)計：根據(jù)本項目的需求，服務(wù)器上安裝的虛擬化軟件，將服務(wù) 器

8、池化。池化后VDI桌面、應(yīng)用虛擬化、服務(wù)器虛擬化的服務(wù)器分別組成集 群。池化后服務(wù)器上運行虛擬機便于管理、監(jiān)控。虛擬機在集群里可以實現(xiàn)定 制策略遷移、手動熱遷移、故障熱遷移。資源池的設(shè)計具有高可靠、平滑擴容 特性。桌面虛擬化：虛擬桌面管理軟件提供高性能且可靠的桌面投送。桌面虛 擬化以服務(wù)器虛擬化為基礎(chǔ)，允許多個用戶桌面以虛擬機的形式獨立運行， 同 時共享CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)連接和存儲器等底層物理硬件資源。這種架構(gòu)將虛 機彼此隔離開來，同時可以實現(xiàn)精確的資源分配，并能保護用戶免受由其他用 戶活動所造成的應(yīng)用程序崩潰和操作系統(tǒng)故障的影響。配備桌面虛擬化方案具備下列優(yōu)勢：集控制能力和可管理性于一身：由

9、于桌面在數(shù)據(jù)中心運行，因此管理 員可以更輕松地對其進行部署、管理和維護。桌面云把數(shù)據(jù)、信息和知識財產(chǎn)將保留在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，而且永遠不外 流。與PC 一致的體驗：用戶可以靈活訪問與普通 PC桌面功能相同的個 性化虛擬桌面。降低總體擁有成本（TCO）:桌面虛擬化可以減低其管理和資源成本。統(tǒng)一軟硬件管理：為了便于硬件設(shè)備（服務(wù)器、存儲、交換機）、虛擬資 源的集中管理，虛擬化管理軟件采用 B/S架構(gòu)，可以遠程統(tǒng)一管理本項目中 VDI桌面、服務(wù)器虛擬化三個資源池。可管理、監(jiān)控硬件資源、虛擬資源； 支持虛擬機的快速部署、定制化策略調(diào)度。計算資源池計算資源池為用戶提供CPU、內(nèi)存計算資源。在服務(wù)器上安裝華為的

10、虛 擬化軟件，可以在一臺服務(wù)器上虛擬出多個臺虛擬機，提供彈性規(guī)格的虛擬桌 面。這幾個資源池歸屬同一朵桌面云管理系統(tǒng)。存儲資源存儲資源主要為虛擬桌面提供系統(tǒng)空間和數(shù)據(jù)空間、還有桌面云管理系 統(tǒng)所需要的空間。這些存儲都在主用存儲上。主存儲根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，劃 分不同的數(shù)據(jù)LUN。這里的數(shù)據(jù)類型主要包括 管理數(shù)據(jù)、Windows系統(tǒng)數(shù)據(jù)、 用戶數(shù)據(jù)。3.2云教室設(shè)計 .鑿O _M MV“60+1云教室”布局圖30+1云教室”布局圖設(shè)計說明：教師在學校實驗室/機房中使用既可以鎖定學生桌面，日常維護 時也可以快速更新桌面環(huán)境，整個實驗室環(huán)境易于管理。通過為每個學生分配屬 于自己的專屬桌面還可以滿足多元

11、化教學的需求；在多媒體教室中使用可以為每 個教師分配一個永久的教學環(huán)境，實現(xiàn)教師在不同多媒體教室中漫游，并且重要 課件和資料可以集中存儲，教師在任何位置都可以通過任意設(shè)備接入教學桌面， 打造更為靈活的教學環(huán)境。3.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)計每個學生可以在教室使用PC接入到桌面云中心。瘦終端放在每個教室座位,每個位子提供百兆或千兆GE網(wǎng)口桌面云部署在客戶的數(shù)據(jù)中心機房中； 需要與客戶的核心交換機對接。桌面 云網(wǎng)絡(luò)通信平面劃分為業(yè)務(wù)網(wǎng)、存儲網(wǎng)和管理網(wǎng)存儲網(wǎng)絡(luò)：存儲網(wǎng)絡(luò)通過多路徑確保鏈路冗余， 服務(wù)器與存儲設(shè)備通過存儲 網(wǎng)絡(luò)二層直接互通。存儲設(shè)備為虛擬機提供存儲資源，但不直接與虛擬機通信， 而通過虛擬化平臺轉(zhuǎn)化。業(yè)

12、務(wù)網(wǎng)絡(luò)：為用戶提供業(yè)務(wù)通道，為虛擬機虛擬網(wǎng)卡的通信平面，對外提供 業(yè)務(wù)應(yīng)用。HDP協(xié)議與虛擬機訪問外部應(yīng)用系統(tǒng)都是經(jīng)過這個網(wǎng)絡(luò)。各業(yè)務(wù)部 門可以細分VLAN進行訪問隔離。管理網(wǎng)絡(luò)：負責整個云計算系統(tǒng)的管理、業(yè)務(wù)部署、系統(tǒng)加載等流量的通信。 BMC平面主要負責服務(wù)器的管理，BMC平面可以和管理平面隔離，也可以不進 行隔離。整體網(wǎng)絡(luò)劃分為兩層，分別為接入層、核心層。接入層：為了收斂服務(wù)器、存儲設(shè)備的網(wǎng)口， 一般在機柜里放置接入交換機，在接入 交換機劃分VLAN，將管理、業(yè)務(wù)、存儲三個平面邏輯隔離。接入交換機再上行 匯聚到核心交換機。核心層：云桌面通過內(nèi)部的接入交換機匯聚后， 接到客戶核心交換機。核

13、心交換機配 置VRRP協(xié)議，為管理網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供冗余網(wǎng)關(guān)。3.4本次設(shè)計的優(yōu)勢本項目采用桌面云建設(shè)云教室，具有以下優(yōu)勢：*總體擁有成本低桌面云大量使用瘦客戶機、低功耗計算、存儲資源，該建設(shè)模式改變了現(xiàn)有 的建設(shè)、維護、運營模式，使得配套的電源、制冷系統(tǒng)建設(shè)成本降低，并大量節(jié) 省運營和維護成本，使得桌面系統(tǒng)的總體擁有成本大大降低。*數(shù)據(jù)安全所有數(shù)據(jù)和計算都發(fā)生在中心機房，用戶通過網(wǎng)絡(luò)獲取的只是圖像信息，機 密數(shù)據(jù)和信息不能通過網(wǎng)絡(luò)下載、存儲，大大提高了安全性。數(shù)據(jù)的集中存儲為數(shù)據(jù)的備份、恢復(fù)帶來了便利，使得保護智力資產(chǎn)成為可能。*低能耗、低排放傳統(tǒng)PC功率一般為150-200W,而瘦終端功率

14、10w，耗電量5%左右。雖然 計算中心相關(guān)服務(wù)器系統(tǒng)會占用一定的耗電量，但總耗電量仍低于 PC的五分之 一，因此，每年的耗電量會大幅下降。*易于管理，資源按需分配所有桌面的管理和配置都集中在中心機房進行， 管理員可對所有桌面和應(yīng)用 進行統(tǒng)一配置和管理，如：系統(tǒng)升級、應(yīng)用安裝、快速業(yè)務(wù)發(fā)放等，避免了由于 傳統(tǒng)桌面分布所造成的管理運維復(fù)雜困難和成本高昂。所有桌面環(huán)境對資源的要求不同，桌面云系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需求對資源進行 合理分配，達到資源的彈性管理，提高資源利用率?？伸`活配置調(diào)度策略，實現(xiàn) 負載均衡，重載分離、輕載合并，達到優(yōu)化系統(tǒng)性能和節(jié)能的目標。*靈活接入和使用用戶可以從任何網(wǎng)絡(luò)可達的地方訪問

15、其應(yīng)用和桌面，具有很強的移動性。作為云計算的一種服務(wù)方式，由于所有的計算都放在服務(wù)器上，終端設(shè)備的要求將 大大降低，不需要傳統(tǒng)的臺式機，筆記本；而且智能手機，上網(wǎng)本等設(shè)備都成為 可用設(shè)備。從創(chuàng)建桌面到交付給用戶僅需要十分鐘左右，相比傳統(tǒng)采購、運輸、安裝物 理PC所耗數(shù)天時間，時間上更節(jié)約。*更穩(wěn)定可靠傳統(tǒng)桌面分散在各個地方，且不具備服務(wù)器級別的冗余備份， 因此，一個停 電事故、系數(shù)錯誤就可能導致傳統(tǒng)桌面崩潰。然而，虛擬桌面集中在中心機房， 各個方面均考慮了冗余備份，故障率更低，穩(wěn)定性更高。僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study an

16、d research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.to員bko gA.nrogeHKO TOpMenob3ymrnflCH6yHeHuac egoB u HHuefigoHMUCnO 員 B30BaTbCEb KOMMepqeckuxue 貝 ex.僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f