云教室建設

整體系統方案目錄目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章 概述 1\o"CurrentDocument"項目背景 1\o"CurrentDocument"技術問題分析 2\o"CurrentDocument"第2章云桌面平臺 3\o"CurrentDocument"桌面云架構解析 3\o"CurrentDocument"桌面云系統實現目標 3\o"CurrentDocument"第3章設計方案 4\o"CurrentDocument"桌面云設計 4\o"CurrentDocument"云教室設計 5\o"CurrentDocument"網絡設計 5\o"CurrentDocument"本次設計的優勢 6第1章概述1.1項目背景在校園網絡教室中，多數仍使用傳統PC，PC提供了價格、性能與功能的最佳組合。但同時，在實際應用過程中，需要在每臺PC上安裝業務所需的軟件程序及客戶端;所有數據分散在各PC上，對PC無法方便地進行統一集中維護與管理，對數據無法進行集中存儲與備份.主要體現在以下幾方面：難以保證非法接入：PC本地有USB口、串口、并口都可以外接設備，沒有有效的管理手段，禁止非法設備的接入，存在數據泄密的風險.難以保證數據的安全：PC通常是應用系統的客戶端，可接收、處理、存儲應用系統的數據,若這些數據是學院的關鍵信息資產，容易使學院關鍵信息泄露。另一方面,PC工作環境下，PC上保存著員工的智力數據，也是學院資產的一部分。這些數據如何能在PC出現故障或文件丟失時恢復，是一個當前IT系統的一個巨大的挑戰。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境，因此集中式PC管理極難實現。此外，眾所周知，由于PC硬件種類繁多，用戶修改桌面環境的需求各有不同，因此PC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，對于網絡教室大規模的PC工作環境，一年的耗電量是一個非常驚人的數字。這當今提倡綠色環保、低碳經濟的大環境下，確實是一個巨大的挑戰。?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.結果，PC的資源利用率通常低于5%,遠程辦公或教學需要重復的桌面基礎架構，老師和同學可能需要使用復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勢，通常無法抵消PC管理和支持工作的高昂成本。目前，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，支持人員經常需要親臨現場解決問題，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取代傳統PC.具體而言，采用在服務器系統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架構的可管理性.1.2技術問題分析目前大多數學校使用最頻繁的桌面管理技術有無盤站、網絡克隆、還原卡等，其中無盤站對服務器和網絡要求太高以至于有局限性，比如上機軟件無法流暢運行、教學課件調用不穩定等；而網絡克隆、還原卡等技術非常影響PC性能、沒有多桌面環境切換、無法滿足實驗環境要求、限制了教學環境的復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。將個人桌面環境集中存放于數據中心，取代客戶端的本地計算，實現個人桌面環境的按需分配、隨時隨地交付.桌面云的主要構成如下：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備將個人或共享桌面環境輸出到顯示器，并回傳指令及操作信息到虛擬桌面.如果結合會話保持的功能特性還可以實現不同終端切換桌面/應用不中斷的效果，實現教學業務無處不在的價值.虛擬桌面接入平臺:通過虛擬桌面控制器為用戶提供認證、訪問權限的細致分配、傳輸協議優化及加密等，最終提供高性能及可靠的桌面環境傳送.虛擬桌面基礎架構：采用先進的虛擬機管理軟件將物理服務器劃分為可動態管理的資源池，保證資源的充分利用,并通過合理創建虛擬機為用戶提供靈活、高效的個人桌面環境。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用戶提供一站式桌面云建設方案，可用于多媒體教學、學生實驗機房、電子閱覽室等各種應用場景，打造全新的教學模式，促進教育現代化。2.2桌面云系統實現目標＞虛擬桌面站點需接入互聯網，允許進行互聯網的瀏覽、文件上下載等常見操作。＞系統支持集中管理能力，如：對操作系統鏡像統一管理、軟件補丁統一分發、TC終端統一管理。＞系統支持互聯網終端接入桌面云需求。＞系統支持安全架構設計，具有完善的安全防護能力。＞系統支持高可用性、動態遷移等可靠性設計。＞系統支持通過擴容存儲與計算資源實現用戶平滑擴容。第3章設計方案3.1桌面云設計本項目為了實現高安全、高可靠、高性能、易遠程集中運維、平滑擴容的目標，采用業界主流成熟的虛擬化技術，實現虛擬桌面、服務器虛擬化等要求.本項目方案主要以下方面考慮：資源池設計：根據本項目的需求，服務器上安裝的虛擬化軟件，將服務器池化。池化后VDI桌面、應用虛擬化、服務器虛擬化的服務器分別組成集群。池化后服務器上運行虛擬機便于管理、監控。虛擬機在集群里可以實現定制策略遷移、手動熱遷移、故障熱遷移。資源池的設計具有高可靠、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。桌面虛擬化以服務器虛擬化為基礎，允許多個用戶桌面以虛擬機的形式獨立運行，同時共享CPU、內存、網絡連接和存儲器等底層物理硬件資源。這種架構將虛機彼此隔離開來，同時可以實現精確的資源分配，并能保護用戶免受由其他用戶活動所造成的應用程序崩潰和操作系統故障的影響。配備桌面虛擬化方案具備下列優勢：?集控制能力和可管理性于一身:由于桌面在數據中心運行，因此管理員可以更輕松地對其進行部署、管理和維護。?桌面云把數據、信息和知識財產將保留在數據中心內，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。統一軟硬件管理：為了便于硬件設備（服務器、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，可以遠程統一管理本項目中VDI桌面、服務器虛擬化三個資源池。可管理、監控硬件資源、虛擬資源；支持虛擬機的快速部署、定制化策略調度。＞計算資源池計算資源池為用戶提供CPU、內存計算資源。在服務器上安裝華為的虛擬化軟件，可以在一臺服務器上虛擬出多個臺虛擬機，提供彈性規格的虛擬桌面.這幾個資源池歸屬同一朵桌面云管理系統。＞存儲資源存儲資源主要為虛擬桌面提供系統空間和數據空間、還有桌面云管理系統所需要的空間。這些存儲都在主用存儲上.主存儲根據數據類型的不同，劃分不同的數據LUN.這里的數據類型主要包括管理數據、Windows系統數據、用戶數據。3.2云教室設計“60+1云教室”布局圖“30+1云教室”布局圖設計說明: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境，整個實驗室環境易于管理。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境，實現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備接入教學桌面，打造更為靈活的教學環境。3.3網絡設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網口.桌面云部署在客戶的數據中心機房中；需要與客戶的核心交換機對接。桌面云網絡通信平面劃分為業務網、存儲網和管理網。存儲網絡:存儲網絡通過多路徑確保鏈路冗余，服務器與存儲設備通過存儲網絡二層直接互通。存儲設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化。業務網絡：為用戶提供業務通道，為虛擬機虛擬網卡的通信平面，對外提供業務應用。HDP協議與虛擬機訪問外部應用系統都是經過這個網絡。各業務部門可以細分VLAN進行訪問隔離。管理網絡:負責整個云計算系統的管理、業務部署、系統加載等流量的通信。BMC平面主要負責服務器的管理,BMC平面可以和管理平面隔離，也可以不進行隔離.整體網絡劃分為兩層，分別為接入層、核心層。接入層：為了收斂服務器、存儲設備的網口，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、業務、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：云桌面通過內部的接入交換機匯聚后，接到客戶核心交換機。核心交換機配置VRRP協議，為管理網絡和業務網絡提供冗余網關。3.4本次設計的優勢本項目采用桌面云建設云教室，具有以下優勢：?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，該建設模式改變了現有的建設、維護、運營模式，使得配套的電源、制冷系統建設成本降低，并大量節省運營和維護成本，使得桌面系統的總體擁有成本大大降低。?數據安全所有數據和計算都發生在中心機房，用戶通過網絡獲取的只是圖像信息，機密數據和信息不能通過網絡下載、存儲，大大提高了安全性。數據的集中存儲為數據的備份、恢復帶來了便利，使得保護智力資產成為可能。?低能耗、低排放傳統PC功率一般為150-200W，而瘦終端功率10w，耗電量5%左右.雖然計算中心相關服務器系統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用進行統一配置和管理，如：系統升級、應用安裝、快速業務發放等，避免了由于傳統桌面分布所造成的管理運維復雜困難和成本高昂。所有桌面環境對資源的要求不同，桌面云系統可以根據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。可靈活配置調度策略，實現負載均衡，重載分離、輕載合并，達到優化系統性能和節能的目標。?靈活接入和使用用戶可以從任何網絡可達的地方訪