教育桌面虚拟化技术解决方案

目录

1.教育桌面虚拟化系统介绍....................................................6

1.1.教育行业桌面运维管理史..............................................6

1.2.虚拟化技术在高校桌面应用的现状分析.................................7

1.3.云桌面在教育信息化的应用场景........................................8

1.4.虚拟桌面技术背景....................................................8

1.5.虚拟桌面技术介绍..................................................11

1.6.虚拟桌面技术方案部署...............................................15

1.7.服务器虚拟化.......................................................16

1.8.服务器虚拟化解决的核心问题.........................................18

1.9.服务器虚拟化建设可行性.............................................19

1.10.主流虚拟化技术发展.................................................20

2.方案总体规划................................................................21

2.1.设计思想.....................................................21

2.2.设计原则.....................................................22

2.3.建设内容.....................................................23

2.3.1.扩容现有硬件资源..............................................23

2.3.2.规划新的硬件支撑架构...........................................23

2.3.3.建设虚拟化平台...............................................23

2.3.4.建设运维服务管理..............................................24

2.3.5.建设安全服务管理..............................................24

2.4.总体规划，分步实施................................................25

2.5.总体规划逻辑图..................................................27

2.6.虚拟化层网络拓扑架构..............................................28

2.7.拓扑架构说明...................................................28

3.方案详细设计...............................................................29

3.1.基础设施资源整合改造方案设计.......................................29

3.2.集中管理方案设计...................................................30

3.3.业务高可用性方案设计...............................................34

3.4.弹性工作负载均衡方案设计...........................................36

3.5.备份容灾方案设计...................................................39

3.6.安全审计方案设计...................................................41

3.7.运维监控方案设计...................................................43

3.8.资产管理方案设计...................................................46

3.9.分级权限管理方案设计...............................................47

4.虚拟云终端系统..............................................................49

4.1.系统概述............................................................49

4.1.1.高安全、易管理.................................................51

4.1.2.绿色节能.......................................................56

4.1.3.高性能视频体验.................................................57

4.2.虚拟云终端网络拓扑与配置建议.......................................58

4.3.虚拟云终端系统服务器简介...........................................58

4.4.管理服务器配置建议.................................................61

4.5.云服务器集群配置建议...............................................62

4.6.云终端硬件特性表...................................................63

4.7.单个电子教室配置建议..............................................63

4.8.学校班班通系统方案配置建议.......................................64

4.9.系统软件兼容列表..................................................64

4.10.系统性能测试参考表................................................66

5.服务器虚拟化平台..........................................................66

5.1.产品简介..........................................................66

5.2.产品组件..........................................................66

5.3.产品架构图........................................................67

5.4.主要功能模块......................................................68

5.4.1.资源中心模块..................................................69

5.4.2.负载均衡模块..................................................70

5.4.3.高可用性模块..................................................71

5.4.4.安全管理模块..................................................71

5.4.5.监控管理模块...................................................72

5.4.6.资源统计模块...................................................72

5.4.7.权限管理模块..................................................73

5.4.8.备份管理模块...................................................73

5.4.9.计划任务模块...................................................74

5.4.10.日志管理模块..................................................74

5.4.11.提醒通知模块...................................................75

5.5.技术优势............................................................75

6.OSS系统介绍................................................................77

6.1.环境部署模块.......................................................78

6.2.系统保护模块........................................................79

6.3.内网安全模块........................................................79

6.4.行为管控模块........................................................79

6.5.资产管理模块........................................................80

6.6.数据统计模块.......................................................80

6.7.客户端控制模块.....................................................80

7.多媒体网络教学系统.........................................................80

7.1.产品概述............................................................80

7.2.产品特色............................................................81

7.3.产品功能............................................................82

«.主流云臬面技术介绍..........................................................bb

8.1.桌面虚拟化主流技术介绍.............................................85

8.2.VDKVOKIDV技术对比.............................................85

8.3.融合桌面云技术介绍.................................................87

9.高校桌面云整体建设与场景亿建设思路........................................88

9.1.校园桌面云整体四大场景.............................................88

9.2.细分场景方案选型思路...............................................88

9.3.融合桌面云整体架构图...............................................90

9.4.项目整体建设清单...................................................90

10.融合桌面云整体规划......................................................91

10.1.项目建设目标........................................................91

10.2.项目整体建设架构图.................................................93

10.3.项目分期规划建设思路...............................................93

11.场景化解决方案..........................................................95

11.1.云实验室类（公共机房/经管机房/3D机房/语音机房）解决方案........95

11.1.1.场景需求分析..................................................95

11.1.2.方案拓扑图....................................................96

11.1.3,解决方案设计..................................................96

11.2.多媒体教室解决方案................................................101

11.2.1.场景需求分析.................................................101

11.2.2.方案拓扑图...................................................103

11.2.3.解决方案设计...............................................103

11.3.教师办公解决方案................................................104

11.3.1.场景需求分析.................................................104

11.3.2.方案拓扑图...................................................105

11.3.3.解决方案设计...............................................105

11.4.电子阅览室解决方案.................................................107

11.4.1.需求分析......................................................107

11.4.2.方案拓扑图....................................................109

11.4.3.解决方案......................................................109

12.方案特色及优势........................................................110

13.典型案例...............................................................112

13.1.四川师范大学案例..................................................112

13.1.1.网络架构......................................................112

13.1.2.现场实景图....................................................113

13.2.湖南大学案例.....................................................114

13.2.1.建设院校的组织及建设目标.....................................114

13.2.2.运行效果......................................................116

13.3.广西医科大学案例..................................................117

13.3.1.运行效果......................................................117

13.4.山东工商学院案例..................................................119

13.4.1.网络架构.....................................................119

13.4.2.运行效果......................................................119

13.5.昆明理工大学城市学院案例..........................................120

13.5.1.网络架构......................................................120

13.5.2.运行效果......................................................120

13.6.西藏大学案例.....................................................122

13.6.1.网络架构......................................................122

13.6.2.运行效果......................................................123

13.7.广东工业大学案例.................................................125

13.7.1.现实场景.....................................................125

13.8.四川大学案例.....................................................129

13.8.1.网络架构....................................................129

13.8.2.现实场景.....................................................130

14.方案价值...............................................................130

14.1.充分利旧基础资源..................................................130

14.2.降低了信息中心机房的运营成本....................................130

14.3.核心业务运行更连续、更可靠........................................130

14.4.加快新建信息化业务上线速度........................................131

14.5.增强了核心业务的数据容灾备份能力..................................131

14.6.实现了统一运维、监控.............................................131

14.7.管理更加合理规范..................................................131

14.8.虚拟化前后总体对比................................................131

15.售后服务保障性设计........................................................132

15.1.项目规划阶段.....................................................133

15.2.项目实施阶段.......................................................133

15.3.售后服务阶段.....................................................133

1.教育桌面虚拟化系统介绍

1.1.教育行业桌面运维管理史

阶段管理模式建设发展

模式介绍：单台安装操作系统和应用程序进行管理维护，通过快速镜

像复制，进行逐台快速安装操作系统和应用程序，进行管理维护

单机ghost管理

起源管理方式：最早期的单机运维模式

模式

实现效果：可实现单台的快速安装，无法批量处理

技术架构：Ghost快速镜像模式分为单机ghost到网络ghost两种

模式介绍：通过样机对其他终端进行网络拷贝来分发操作系统，以及

对系统进行批量更新，无需服务器

保护还原&网络

一阶段管理方式：样机批量拷贝，无WEB管理平台

拷贝模式

实现效果：可实现局域内桌面环境的批量部署和更新

技术架构：保护还原分为硬件保护卡和软件保护还原系统两类

模式介绍：由服务器来管理操作系统镜像，通过镜像流的无盘工作站

的方式，镜像流服务器通过网络向终端缓存操作系统和应用程序；终

端设备可不配置物理硬盘（使用PXE启动方式）。

二阶段无盘工作站模式

管理方式：通过样机对其他终端分发系统，无WEB管理平台

实现效果：实现了简单的镜像集中存储

技术架构：无盘镜像流，IDV架构，V0I架构等

过程一：单一场景的桌面云建设模式

模式介绍：采用虚拟化技术，由云服务器对终端提供计算和存储能力，

终端通过远程桌面连接协议接入虚拟桌面，使用桌面系统及应用程序，

实现教学终端设备的集中维护管理；

管理方式：统一KEB管理平台

三阶段桌面云模式

实现效果：满足机房的教学应用，并通过WEB平台实现桌面、终端、

用户、模板等的统一管理，大幅度提升管理运维效率

技术架构：VDI架构

过程二：多场景及个性化的桌面云建设模式

模式介绍：从公共机房延伸至经管类专业机房、多媒体教室、3D机房、

语音机房以及教师办公，针对语言考试、利旧、轻3D应用，特殊软件

的教学场景，考虑成本同时确保效果，需要采用依靠本地终端计算能

力的21架构作为补充；

管理方式：两种桌面架构不同，各自独立WEB管理平台

实现效果：满足多场景需求，但无法实现一个平台统一管理和运维

技术架构：VDI架构与V0I架构并存

模式介绍：大规模集中建设，总体规划分期实施，可覆盖所有场景，

满足教学多元化、个性化需求，同时实现统一的管理

多种架构桌面云管理方式：统一融合的WEB管理平台

现阶段

融合模式实现效果：一个平台一个入口一套流程，根据场景交付不同架构（V0I、

VDI）的桌面，实现机房、设备、桌面的统一部署、管理和运维

技术架构：VDI架构与Y0I架构融合，跨桌面漂移

1.2.虚拟化技术在高校桌面应用的现状分析

从2013年开始，高校对于人才培养的模式不断有了更高的要求，而支撑新

的人才培养模式，对高校的基础架构也有了更高的要求

随着云桌面技术的发展，越来越多的厂商投入到虚拟化产品的研发，有PC

厂商做云桌面的，有网络设冬厂商从事云桌面的，还有更多的专业云桌面厂商，

技术体系分别基于Citrix/VMWare/RDP/KVMo

现阶段，几乎所有学校都会采用桌面虚拟化技术来替代传统PC的采购，但

是使用体验好坏参差不齐，我们走访发现主要原因有以下几种：

1、因为产品形态未能匹配教育场景，产品管理运维复杂，使用难度大

2、存储资源配置未考虑到机房的高并发、场景切换速度等特性，性能无法

达到

3、计算资源配置依据办公或者中小学配置，实际使用桌面性能不足

4、针对专业实验室按照普通实验室进行配置，性能不足，例如经管、3D

5、学校网络未做调研，因为网络不稳定、带宽不足，影响桌面体验，例如

网络状况较差的多媒体教室采用VDI方案

6、针对办公场景，未配备存储，导致服务器故障影响部分教师办公

7、想通过VDI架构一步完成所有机房建设，但受限于预算、网络、图像要

求、外设兼容性，选择两难。

因此，需要将几种主流的技术架构融合在同一平台，以满足不同场景的应用

需求，利用VOI技术，高效管理原有终端及复杂外部设备，网络条件不足，富媒

体业务要求高，利旧PC的管理等应用场景;VDI可满足机房类、通用型实验室、

电子阅览室等场景。

没有任何一种架构可以解决所有问题，通过VDI与VOI技术融合，能够覆盖

到更广泛的应用场景。

1.3.云桌面在教育信息化的应用场景

随着国内桌面虚拟化在高教机房建设的深入覆盖，建设场景已经逐步覆盖公

共机房、专业机房、多媒体教室、教师办公等场景，并且建设模式已经从单纯的

基于场景的项目建设过渡到更高的层次，例如顶层方案设计、复杂性场景、多期

建设，能够针对场景的特色及现场情况选用VDI或者VOI架构桌面，同时减缓运

维管理难度，即能够通过一个平台进行管理，同时真正实现从终端网络、镜像复

用、教室终端管理、模版编辑等管理流程统一，对于资源的集中管控、系统监控

和运维、灵活的部署及运维方式、后期扩容都有着更高要求，

1.4.虚拟桌面技术背景

计算机科学作为一门与应用密切相关的学科，在教学过程中离不开大量的教

学实验，而其他各类专业也有相应的辅助软件，需要在计算机上进行教学实践,

那么在高额的IT硬件投入之后，如何才能保障教学实验课达到理想的效果呢？

带着这个问题，我们走访了全国数十所重点高校和职校，通过与计算机实验

室领导和专家的深入交流，我们发现在目前计算机实验教学管理实践中，主要面

临以下几个方面的问题：

1、随着计算机学科分支的不断细化，以及越来越多的专业需要进行相关辅

助软件的教学，因此对教学实验环境的要求越来越复杂；

2、随着教学向互联网的扩展和延伸，教学平台面临着日益突出的安全威胁；

3、随着即时通讯和网络游戏的泛滥，学生越来越难以集中精力完成教学实

验；

4、随着实验室集中化管理的趋势，任课教师对教学实验的过程和结果越来

越难以掌握;

5、无论是教学管理部门还是教师或学生，对计算机实验室都提出了越来越

高的要求，却没有一个系统平台能够满足各方的要求，统一的进行管理。

这些都影响着计算机实验教学的效果，进而影响学生对相关知识的掌握。

计算机实验教学平台具体要求：

根据计算机实验教学面临的问题，计算机实验室管理专家们各自提出了自己

的见解，大家一致认为，一个好的计算机实验教学平台应该符合以下六个标准：

1.能够快速部署针对各种复杂实验要求的软件环境

随着计算机技术的飞速发展，以及各类学科、专业的建设，越来越多的专业

（课程）教学，从传统的教室板书模式转变为现代化的机房多媒体模式，从死板

的填鸭式教学模式转变为灵活的互动式教学模式。随之而来，对计算机机房的实

验教学软件环境提出了更高的要求：机房提供的实验教学环境需要满足各专业

（课程）的不同需要，如不同专业对操作系统的不同需要（Windows系列、Linux、

Unix操作系统），不同院系班级对同一软件的不同版本需要等，同时，机房内成

百上千台计算机需要快速、统一的进行部署……所以，一个好的计算机实验教学

平台，必须能够快速部署针充各种复杂实验要求的软件环境！

2.能够有效防止病毒和人为破坏，保护软件系统安全

目前，各类病毒、木马层出不穷，学校机房因使用频繁、上机学生人数多，

往往是各类计算机病毒流行的多发区、重灾区！在机房上机教学、上机实验的过

程中，访问不良网站感染、使用U盘等移动存储设备感染、局域网传播感染等多

种方式，都可能导致计算机及机房感染病毒，造成计算机无法正常使用。与此同

时，部分学生上机过程中有意无意进行的一些卸载、删除、格式化等操作，更是

直接对操作系统及软件环境造成不可挽回的破坏，严重影响到其他学生的正常使

用。这些问题，如果不能很好的处理，那么计算机实验教学工作就无法正常开展！

所以，一个好的计算机实验教学平台，必须能够有效防止病毒和人为破坏，保护

软件系统安全！

3.具备网络风险防范能力，确保网络平台畅通

随着计算机网络技术的不断发展，网络的应用已经深入到社会的每一个角落。

高校机房配备有数量众多的计算机，其承担的上机教学、实验，以及机房的远程

管理和维护工作，都离不开网络的支持。由于计算机网络具有的开放性、互通性

等特征，如网络中的某个节点发生诸如ARP攻击、网络下载等问题，那么整个网

络都将受到影响，从而导致机房的各类教学，实验任务和管理，维护工作都无法

正常开展。所以，一个好的计算机实验教学平台，必须具备网络风险防范能力，

确保网络平台畅通！

4.有效控制实验课学生行为，保证教学秩序

机房是提供给学生用于上机学习、实验的场所，为了保证良好的上机秩序及

教学效果，管理部门都制定了相关的机房上机操作规范。但是总有部分学生上机

时，做一些与学习、实验无关的事情，如玩游戏、看小说、即QQ等，不仅耽误

自己，还影响其他学生，扰乱了正常的上机学习、实验秩序，实验课教学效果也

受到影响。所以，一个好的计算机实验教学平台，必须能够有效控制实验课学生

行为，保证教学秩序！

5.能够对硬件资产进行监控和统计，保护教学资源

计算机作为机房的一个重要组成部分，同时也作为学校的固定资产，每年都

需要进行相关的资产统计方面的管理工作。机房内的计算机使用频率高，各硬件

设备的老化及自然损坏现象时有发生，同时部分学生的探索欲望强烈，也导致机

房存在计算机硬件设备丢失问题。对于机房的硬件资产管理方面，采用人工管理

的方式，不仅工作量大，同时还不能及时发现硬件资产的自然损坏及人为破坏。

所以，一个好的计算机实验教学平台，必须能够对硬件资产进行监控和统计，保

护教学资源！

3.能够对实验过程进行监控和统计，掌控实验效果

由于现在许多计算机实验课都集中在计算中心、实训中心等集中化的实验室

来进行，授课教师往往很难了解学生在实验课上做了哪些具体事情，导致无法掌

握学生的实验过程和效果。另一方面，如果学生在实验室访问了一些敏感内容,

实验室管理人员往往也不能及时发现。因此，我们需要对学生在实验过程中所做

的操作，包括网络访问数据进行采集和统计，这样授课教师可以更好的掌握学生

实验课的表现情况，并且了解优秀学生在实验课过程中的学习方法，加以推广,

提高教学效果。同时管理员也可以有效的掌握学生的上机记录，便于对一些违纪

行为进行处理。所以，一个好的计算机实验教学平台，必须能够对实验过程进行

监控和统计，掌控实验效果！

1.5.虚拟桌面技术介绍

•应用移动化实现过程中的关键问题

传统的应用移动化实现的方式如下：

＞短信（SMS）

＞WAP

＞彩信（MMS）

＞PushMail/黑莓（blackberry）

AWindowsMobileIE

＞专用手机客户端

利用传统技术实现应用移动化会面临四座大山

A移动通信网络质量

＞手机功能性能

＞安全性

＞手机屏幕

会出现诸如：网络速度慢引起运行效率低、终端性能引起运行效率低、功能

损失、界面简陋、移植困难、通用性差、不支持C/S架构应用系统的移植、附件

支持有限、数据和应用的安全风险增加、用户安全风险增加等问题。

•虚拟桌面技术

虚拟桌面技术通过交互式镜像技术来轻松实现应用的移动化。

虚拟桌面技术服务器部署在企业的隔离区中，用户在手机上看到的是应用访

问结果的成像，在无线信道中传输的IMP协议而非应用协议（http、XML、RMI

等），虚拟桌面技术负责将原有应用协议翻译成IMP协议，当客户有点击输入等

操作时，手机会将用户的输入通过IMP通道回传给虚拟桌面技术服务器，虚拟桌

面技术服务器根据用户的输入进行数据的代填，并把新的结果页面发送给手机客

户端。

•虚拟桌面技术产品的优势

安全性：

1.虚拟桌面技术服务器将原应用协议翻译成IMP协议，在无线信道根本无法

捕捉到原应用中的信息。

认证和授权法控和审计

PDA

移动终造

段电业务被樨，

其它应用

业务极很

海网传输

2.支持双因素认证

3.每个应用发布时可以细到用户粒度（即每用户只能看到自己权限内的应用）

带宽占用小：

应用运行对网络的要求有了显著降低，一般的移动通讯网络，都能满足应用

需求，因此应用运行速度很快；无论应用的架构（C/S或B/S）、应用系统客户端

的资源消耗水平、应用的复杂度、应用的数据通信量如何，手机的性能始终能够

保持在一个稳定的高水平上。

移植方便完整：

移植方便，应用可直接移植到虚拟桌面技术平台上向手机发布。典型应用的

移植可在2小时内实施完毕；绝大部分移植到虚拟桌面技术平台上的应用，功能

不受任何损失，用户界面与PC机上的运行效果相同。

全附件支持：

PC支持的任何附件内容，都可以在手机终端操作。

维护性：

业务应用客户端集中在虚拟桌面技术服务器上，维护方便；手机上只有一个

业务无关的虚拟桌面技术客户端，几乎免维护。

可靠性：

高可靠性，支持冗余配置的可靠性。

应用适配：

根据用户需求对业务应用进行页面优化定制，使其在使用时更加方便。

可扩展性；

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