云教室专项方案

中科云云教室处理方案中科云云教室处理方案目录目录 1第一章项目背景 4第二章用户需求分析 52.1教学体验亟待提升 52.2运维管理急需简化 52.3教学演进需要紧跟时代步伐 52.4总体拥有成本有待降低 6第三章建设思绪 73.1云计算 73.2中科云理念 8第四章总体方案 94.1方案概述 94.2方案特点和价值 104.2.1高清视频体验 104.2.2高效传输协议 104.2.3自动化桌面布署 104.2.4自动开关机 114.2.5终端重启修复 114.2.6集群化管理 114.2.7大课堂支持 11第五章云教室方案优势 125.1便捷教学管理 125.2流畅教学体验 125.3连续教学保障 135.4精巧云终端设计 135.5降低IT总体成本 14第六章云教室特征介绍 146.1教学管理功效 146.1.1教学演示 146.1.2随堂小考 156.1.3发送文件 156.1.4收取作业 156.1.5自动排课 156.1.6学生演示 156.1.7云重启 156.1.8远程帮助 166.1.9课堂秩序控制 166.1.10自由上机 166.1.11签到考勤 166.2学生桌面 166.2.1虚拟桌面 166.2.2批量创建 166.3终端支持 176.4图像和多媒体支持 176.5数据安全 176.6系统管理 176.6.1全汉字Web管理界面 176.6.2系统升级 186.6.3日志管理 186.7作业空间 186.8考试模式 186.9PC利旧 18第七章建设清单 19第一章项目背景信息化是当今世界经济和社会发展大趋势。伴随科学技术尤其是信息技术和生命科学不停突破，对世界政治、经济、文化生活将产生愈加深刻影响。加紧学校信息技术教育步伐已成为当务之急。然而传统教学方法在提升学生学习主动性方面逐步乏力，而采取PC机教学则对计算机管理人员有较高技术要求而且维护工作量极大，管理员已经不堪重负。再聘用专职计算机管理员则需要不小额外开支，总拥有成本巨大。所以需要一个愈加灵活、可靠而且更易维护处理方案来满足学生多种学科计算机教学需求。第二章用户需求分析2.1教学体验亟待提升采取传统计算机教室模式，老师及学生常常需要等候漫长系统开启时间，60%计算机教室PC开机需要2分30秒以上，造成浪费了大量教课时间在系统开启及重启过程中。同时，针对于中小学及中职学校，学生自控能力比较差，老师极难在教学过程中对学生行为进行有效管控，造成轻易出现各类软硬件故障引发教学事故，教学连续性保护也是学校十分关心问题。为此，学校需要寻求一个行之有效处理方案：即能实现终端桌面集中管理又能够保障计算机教室易布署、易管理、易使用，为计算机教学保驾护航，达成管理员、老师和学生多赢目标。2.2运维管理急需简化学校内PC数量往往有几百台之多。假如针对几百台PC机进行维护和布署新教学应用，对于运维人员是很复杂而繁重。现在一直使用独立PC机方法进行运行和管理，但这种传统运行方法，即使对于学生来说比较灵活方便，自由度也较高，不过会给管理员带了大量运维工作，每台PC独立运行，不仅增加了讲课老师及机房管理员维护工作，同时也带了很多不安全原因。同时，每台操作系统全部需要逐台进行操作系统升级、打补丁等操作，当需要更换课程，就必需由老师或机房管理员提前花费大量时间重新配置操作系统及逐台安装应用程序，这种反复性工作工作量巨大且效率低下，大大增加了管理成本。所以，需要愈加灵活、可靠、易管理方案替换繁重体力劳动。2.3教学演进需要紧跟时代步伐依据教材不一样，学生上课所需要操作系统和配套使用信息化类教学软件，比社会、市场主流软件最少落后1-2年以上，当学校需要上新教学软件或新技术时，在破旧PC硬件上，有些根本无法使用。造成这种情况关键因为学校采购周期较长，基础在十二个月以上，有些软件布署复杂程度较高，不能标准快速布署，而且对于硬件和网络环境也是有要求，所以怎样加紧新技术、主流软件上线应用和快速布署也是校方关注问题。2.4总体拥有成本有待降低多媒体教室硬件性能通常，尤其是PC机中，有很多性能落后需要淘汰机器。而这种反复采购、淘汰、再采购、再淘汰方法实际上是一个严重资源浪费。怎样在保障教学环境前提下，降低校园计算机资金投入也是校方一直在探讨问题。第三章建设思绪3.1云计算现在，新兴IT技术正在渗透传统领域，就像云计算正在潜移默化地影响着各个领域。据研究机构人士认为，现在采取分散式系统建设模式——即独立建设系统通常全部存在着投资分散而造成系统质量差、多点维护成本高、建设周期长和信息正确性、可靠性低等一系列问题，若采取自主集中式系统建设，又面临着IT预算少、一次性投资能力差、缺乏专业技术支持人员、决议时间长等问题困扰。云教室处理技术正在成为被广泛使用技术，帮助学校以更低成本，实现更灵活、稳定和高效IT系统。目前云教室处理方案，从根本上处理了传统电子教室大量PC机所造成不良现象。桌面云教室处理技术帮助学校以更低成本、愈加好地实现桌面管理。云教室处理方案，在标准桌面基础上，将全部教学环境全部布署在服务器并固化，支持教学所需虚拟PC桌面并行顺畅运行，提供统一管理平台，管理全部教学场景，终端仅做前端展示和交互，没有当地数据，简化对用户端设备管理维护，针对电子教室情况，深入融合教学管理相关功效，更易于老师使用，方便老师愈加快速接收，提升教学效率，提升教学效果。引入云教室处理带来很多好处，包含：终端设备支持更广泛，能够经过PC，瘦用户端来访问传统PC上才能使用到多种windows应用；在数据中心对全部桌面进行统一高效维护，无需特定补丁和应用分发软件，统一进行安装和升级，维护桌面费用大大降低。应用管理更简单，管理员在服务器进行统一管理，就能够将最新更新交付给全部终端用户；学生桌面性能能够得到提升，因为它和应用后端服务器全部运行在数据中心；学生桌面能够分享最新最强大服务器硬件，配置资源能够根据用户需求动态调整。云教室处理方案是基于标准桌面处理方案基础上建立，能够实现标准桌面云教室处理处理方案全部功效，同时，在标准桌面云教室处理处理方案基础上进行了深入修改，对适宜教育行业功效上，又做出相关突出，更适宜目前教育环境。3.2中科云理念值得注意是，对于现在比较流行桌面云教室处理方案，大部分产品或处理方案没有考虑到教学培训场景实际需求和学校任课老师或管理员实际困难。比如，电子课堂管理软件、网络同传软件和虚拟桌面兼容性问题、实际使用这些必备功效时频繁切换等操作上不方便性问题，更关键是，桌面云教室处理处理方案是一个庞大系统平台，包含设备和技术杂而多，对于院校计算机教室管理者或使用者来讲，掌握并熟练使用这套系统是需要投入很大精力和时间，这无形中增加学校老师工作，提升了对学校管理人员额外要求。中科云软件立足于云教室处理技术积累基础之上，面对教育培训行业用户实际需求及困难，制订了极具针对性处理方案—云教室处理方案。云教室处理方案采取软硬件结合方法，愈加方便了管理员布署，和对后期电子教室维护。云教室处理方案，帮助学校采取愈加实用化、便捷化手段实现云教室处理新技术在学校计算机教室建设中快速应用并得到理想效果。第四章总体方案4.1方案概述中科云·云教室处理方案结合集群和大教室能力，来满足不一样规模用户需求，经过网络把虚拟桌面传送到云终端。学生经过云终端，能够体验完整桌面环境；老师经过云主机，能够灵活公布多个教学桌面。云教室把师生之间教学活动，变得愈加高效、简便、可控；云教室把优质桌面资源、教学资源，经过网络传输到每一所学校、每一间教室、每一位师生。优质资源班班通，从云教室处理方案开始。1、中科云·云教室基础架构：由云教室主机、云终端、云教室管理软件组成，并支持集群、大教室和PC利旧场景需求，多台云教室主机能够放在各个教室，也可集中放在数据中心，并进行统一调度和管理。2、云教室主机：基于硬件完全虚拟化，实现资源池化，将教学场景模板固化在服务器中，统一编辑、升级、公布，并提供教学所需学生桌面生成、分发。3、云终端：云终端功耗低，学生经过云终端设备接入教学桌面，经过优化显示驱动层技术，支持动态当地绘图指令，仅绘制画面更新区域，提升整体渲染性能，操作体验和物理机一致，同时协议支持U盘等USB外设。4、云教室管理软件：云教室管理软件包含云教室系统日常管理功效和教学管理功效。系统日常管理功效集成了集群管理、服务器管理、模板管理、桌面管理、终端管理、课程管理等模块，简化了IT管理复杂性，经过对服务器监控让管理员老师对云教室系统运行状态了然于心；教学管理功效，极大地方便了老师讲课，调动了学生主动性，提升了教学质量。此次计划两个大教室，每个教室承载192个学生机同时上课。每个教室计划布署3台云教室服务器，由一台老师机进行管理控制，学生机网络接入采取全千兆以太网接入。4.2方案特点和价值4.2.1高清视频体验云教室方案云终端支持1920*1080分辨率和32位彩色桌面显示。另外，传统桌面虚拟化方案在播放高清视频时关键采取服务器解码和播放，然后将改变中图像按帧传输给前端显示设备，但这种方法对服务器性能要求高，且很占用带宽资源，往往效果不好。而云教室方案中将1080P高清视频流在服务器上进行编码和压缩，然后直接传输到前端设备，利用基于高清视频处理器和当地解码技术流畅地播放高清视频，给课堂带来极佳视频观看体验。4.2.2高效传输协议虚拟桌面是经过网络从云主机取得从而显示在云终端，其中最关键组成部分就是桌面传输协议。云教室方案中桌面传输协议经过高效流式压缩算法、智能压缩、图像缓存匹配等优化技术提升多倍以上传输效率，能够满足低带宽传输需求，带来绝佳桌面体验和外设兼容性。4.2.3自动化桌面布署学生可在无人指导情况下，经过云终端快速接入教学桌面，实现即插即用终端操作体验。另外，相对传统PC上线前需要经过硬件采购、系统安装、桌面运维等一系列繁琐、复杂过程，在布署好云教室产品以后，老师能够经过教学模板来快速、自动地为学生创建教学桌面。管理员不仅可在控制台查看用户虚拟机CPU、内存、磁盘具体情况，还能够对用户虚拟机进行开机、关机、挂起、重启等电源等级操作。当教学桌面出现故障后，只要重新开启就能够。4.2.4自动开关机基于中科云·云教室管理软件，智能开关机能够真正实现对云终端和教学桌面关机进行自动控制，能够实现上电自开启。假如云终端已经关机，而用户忘记关闭在服务器上虚拟桌面，此时虚拟桌面会自动关闭，从而能够节省服务器硬件资源。4.2.5终端重启修复当单个或多个学生机出现系统故障或意外断电时无须人工修复，只需重启云终端即可。4.2.6集群化管理本方案支持多个云教室集中统一管理，使管理员在任意一个能够接入局域网位置即可实现对全部学生终端运维和管理。4.2.7大课堂支持中科云云教室系统支持大课堂，单一老师机可支持数百台学生机同时上课，统一管理教学过程。布署3套云教室，而且经过集群一站式管理，经过老师机整体管理上课秩序，单个老师机可管理300个以上学生机。第五章云教室方案优势云教室产品依靠多年虚拟化技术积累和多项自主知识产权技术，为课堂提供一套完整含有创新架构虚拟化教学平台，意在取得便捷教学管理、极致教学桌面体验，从根本上提升教学安全性、灵活性，并发明一个绿色舒适教学环境。5.1便捷教学管理融合桌面云管理和传统教学管理思维习惯，对教学课程管理、老师备课课件、点名等进行针对性设计，经过简单操作，即可取得想要教学场景、制作出生动教学课件。一键完成教学课程环境准备后，学生终端自动完成开机；在完成相关课程操作后，可一键轻松结束课程，自动关闭学生终端。愈加重视以学生为课堂主体，经过老师演示、学生演示、举手等功效，充足调动学生主观能动性，主动参与到课堂教学中来，活跃了课堂气氛，提升了学习效果；经过黑屏、网络管理和U盘控制，很好维护了课堂秩序。5.2流畅教学体验自主知识产权桌面传输协议技术，带来极致教学体验。在重定向基础绘图指令技术基础上，经过高效流式压缩算法、智能压缩算法、图像缓存匹配等优化技术，包含多条图形显示输出、键盘输入、用户接口设备、光标移动等专用通道，充足利用用户端CPU及渲染能力，降低网络带宽消耗，让您感受身临其境高清世界，不管是使用播放器播放当地1080p视频，还是浏览器，观看网络高清视频，画面和声音无任何卡顿。同时采取外设重定向，支持U盘、打印机等多个类USB外设，方便教学中使用需要外设，提升教学体验。5.3连续教学保障云教室提供完善服务器状态监控功效，能够实时查看到系统运行状态和资源使用情况，从而能在第一时间采取有效方法，确保系统正常运行。管理员登录时采取HTTPS加密传输、学生访问教学桌面时仅传输图像改变和指令信息，不直接传输实际数据，并采取传输加密等手段，确保软件运行和维护安全。基于IP、服务访问控制策略，降低异常流量传输，确保系统带宽满足教学要求。最终，在教学桌面出现故障无法继续使用时，能够进行一键桌面重新开启，即时恢复教学桌面，将其对课堂教学影响降到最低；服务器出现故障时，老师仍然能够经过教学演示继续讲课，保障教学连续性。5.4精巧云终端设计云终端是一个理想桌面设备，它外形小巧，无风扇设计，无噪音运行，日常耗电量最低能够不超出7.5瓦，是传统PC机1/30，算上服务器能耗，也比PC节省80%以上。使用云终端，电子教室室温普遍降低约4摄氏度，学生桌位不再拥挤，空间释放约40%，还有效消除了噪声，为师生提供一个平静教学环境。假如按一间教室150台终端，天天使用6小时，十二个月使用200天，每度电0.5元计算，十二个月能够削减约80%总体运行支出费用。1间云教室/年1间传统PC机房/年运维人力成本2500元12500元电力成本5010元22650元（按0.5元/度，设备天天工作6小时，每十二个月上课200天）20w*150+30w*150+600w+250w=8350w250w*151=37750w年运维成本累计7510元35150元5.5降低IT总体成本高效率、低能耗云终端：云终端是一个理想桌面设备，它外形小巧，无噪音运行，日常运行耗电量最低能够不超出7.5瓦，经济环境保护。内存页合并：在云教室建设方案中，云主机投资占较大百分比，硬件资源节省可降低整套方案投资成本，愈加好地推进云教室模式落地。所以，我们创新性地提出内存页合并技术。当云主机承载了几十台虚拟桌面时，这些虚拟桌面全部有相同只读内存页面，比如操作系统实施代码等，针对相同内存页面，内存页合并技术能够实现内存区域共享，从而发挥内存最大效率，节省服务器物理内存空间，提升用户虚拟机布署密度。经过实际测试数据表明，此技术最少能够节省20%云主机成本。差分技术和IO加速：通常情况下，每个虚拟桌面独占一份存放空间，其实大家全部可能使用是同一套Windows操作系统，无非就是个人数据不一样而已。所以，云教室方案将操作系统镜像和个人数据进行分离，经过模板化系统镜像技术实现集中化、快速桌面交付，此技术不仅可节省存放空间，而且管理员只需维护同一操作系统镜像，日常系统升级、软件更新将会很高效，工作量较少。另外，因为多用户共享同一套模板镜像，能够利用服务器内存或缓存卡进行反复数据IO加速，能够消除相同OS类型桌面同时开启时反复IO，以提升虚拟桌面开启速度和运行效率。第六章云教室特征介绍6.1教学管理功效6.1.1教学演示老师能够让学生在自己屏幕上看到老师屏幕内容，老师全部操作全部将同时显示在学生屏幕上，并经过和电子教鞭结合完成常规教学演示功效;支持服务器故障时离线教学演示；支持服务器故障时离线教学演示。6.1.2随堂小考方便老师在讲课过程中，能够随时对讲课效果进行检验。随堂小考支持抢答和全班考试两种模式，而且在全班考试结束后，针对性按题、按人、按知识点进行考试情况统计。6.1.3发送文件将老师端文件夹、任意格式文件发送到学生端，能够在老师机和学生机间快速、方便地传输文件。在文件下发完成后，将提醒学生文件所在目录，以方便学生查找。假如部分学生因为忽然断网等原因没有收到文件，在老师机提醒重新发送。6.1.4收取作业用于老师收取学生作业，系统会把作业存放到老师机默认目录下，当收到学生文件时，“收取文件”按钮上会提醒发送文件学生人数，为方便老师查阅，老师机端可一键打开作业存放路径。6.1.5自动排课自动排课功效，依据事先制订好课程表，在设定时间自动完成课程模板切换。6.1.6学生演示功效类似老师演示，当某个学生操作比较经典时，老师右键单击该学生桌面，选择“学生演示”，能够利用此功效将其桌面进行广播，让其为其它学生进行示范，使其它学生能够依据示范愈加好地领悟教学内容；老师可将其桌面最小化，方便老师进行其它操作。6.1.7云重启当某个学生桌面死机无法操作时，老师端可右键单击该学生桌面，选择云重启按钮，则学生桌面立即重启，而且保留学生操作痕迹，如编辑到二分之一文件。6.1.8远程帮助老师能够连接到选定学生桌面，并进行操作，帮助处理学生碰到问题。6.1.9课堂秩序控制为了维护课堂秩序，老师能够依据需要，支持限制U盘使用、严禁上网、黑屏等操作。6.1.10自由上机支持自由上机功效，进入自由上机课程后，学生端显示课程系统列表，学生选择自己需要系统，进入学习。6.1.11签到考勤支持签到信息和作业空间账号系统打通，点选班级后进行实名签到；同时，也支持非实名直接签到；签到后考勤信息自动存放于桌面“考勤统计”目录下。6.2学生桌面云教室方案许可管理员将虚拟桌面环境公布给用户远程使用。用户能够用终端经过网络连接到虚拟桌面环境上，像使用当地桌面一样使用虚拟桌面，但实际上虚拟桌面全部计算处理全部是在服务器端完成，终端和服务器之间交互仅仅是输入指令和输出显示图片，不存在实际数据交互。6.2.1虚拟桌面云教室方案，上课中使用全部桌面操作系统、应用系统全部完全一样。云终端开机自动登陆对应虚拟学生桌面，课程结束后，桌面不会保留任何学生任何修改。6.2.2批量创建中科云·云教室处理方案经过模板，对模板操作系统和应用软件修改，来达成批量修改教室桌面环境、快速布署和统一升级目标。6.3终端支持ARM架构云终端含有硬件成本低、能耗低、生命周期长等特点，尤其适合于作为桌面云教室处理方案中终端设备使用。云教室方案支持云终端方案，并提供内嵌式用户端，只需将终端系统升级为中科云内嵌用户端，即能够作为终端正常访问虚拟桌面。6.4图像和多媒体支持云教室方案许可用户在虚拟桌面上像在当地桌面一样查看和编辑图像、多媒体信息。在虚拟桌面环境下，能够支持1920*1080分辨率桌面显示，能够使用PotPlayer等常见多媒体工具播放1080P高清视频。6.5数据安全数据安全性表现在两个方面：全部计算、数据存放全部集中在了服务器端，管理员不用再担心终端故障或被盗所造成数据丢失；能够控制USB设备使用，预防USB移动设备引发泄密。6.6系统管理6.6.1全汉字Web管理界面集群管理界面：云教室方案提供集群管理功效，即同时管理多个云教室，管理员能够在集群中心查看多个教室上课情况，统一管理多个教室服务器和终端电源，并可统一管理模板。单教室管理界面：云教室方案提供单教室管理界面，管理员能够经过Web登录访问桌面单个云教室系统管理界面，方便地进行服务器、模板、桌面和终端等管理和配置，并能够灵活扩充教室规模。6.6.2系统升级云教室方案提供服务端和用户端升级功效，帮助管理员远程完成升级操作。管理员只需登录单教室管理界面，就能针对服务端和用户端进行一键升级操作；支持PXE批量安装终端系统。6.6.3日志管理云教室方案支持日志管理，统计用户登录、退出、桌面管理等最终用户操作行为，同时能够立即查看到系统状态，从而为管理员日常维护和故障排查工作提供可靠支持。6.7作业空间云教室方案中，管理员能够批量导入班级/老师/学生账号信息，并为老师/学生动态调整存放空间容量，意在为学生提供一个专属云盘空间，方便学生存放文件或素材，在以后课程需要时候下载使用；支持老师在线部署作业、批改作业，学生查看、提交作业。6.8考试模式支持考试模式，设为考试模式后，服务器、虚机异常/重启后，虚机数据保留，并支持D盘功效，满足各类考试场景需求。6.9PC利旧支持PC利旧：支持主动设置终端进入当地操作系统；支持服务器/虚机发生故障时，终端被动进入当地操作系统；进入当地系统又叫离线模式，同时，支持恢复到在线模式，即进入虚机系统。第七章建设清单（192用户）序号类型配置数量1云教室软件提供四大云功效组件：

（1）教学桌面云平台；（2）教学管理软件；（3）终端系统软件；（4）教学云作业空间

（1）教学桌面云平台：提供云平台统一资源分配管理功效，支持桌面管理、终端管理、模板管理、系统管理等关键关键功效，支持多个windows教学桌面，包含：winXP、win7(32)、win7(64)等，支持服务器集群负载。支持系统在线升级，支持日志管理，支持系统性能监控、警报；支持批量创建虚拟桌面，批量设置网络信息等。

（2）教学管理软件：提供教学演示、发送