教育桌面云系统解决方案.docx
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教育桌面云系统解决方案
XX单位桌面云系统项目
解决方案
思杰系统（北京）有限公司
2012年7月
卷首语
首先非常感谢XX单位给予思杰系统信息技术（北京）有限公司（以下简称Citrix公司）参及终端虚拟化项目的机会。
并希望Citrix能够在此项目中能够为XX单位新系统的建设发挥相应的作用。
如果Citrix公司能够有幸帮助XX单位建设终端虚拟化管理系统，Citrix公司将坚持专业精神和工作作风。
终端虚拟化解决方案是Citrix公司的核心竞争力。
Citrix公司十分愿意成为XX单位长期的合作伙伴，一个可信赖的管理顾问。
1项目概要
1.1项目背景
为了提高中小学师生应用信息技术的能力，缩小城乡数字鸿沟，促进基础教育平衡发展，XX单位决定采用云计算新技术，加快市内近200所中小学的基础教育信息化设施体系建设，大幅度提高中小学校生机比。
同时，将通过加强信息化应用体系建设、推进优质数字教育资源建设及共享行动、实施教师教育技术能力提升、全面实施中小学数字校园建设等行动，不断提高教育信息化的普及和应用水平，使信息技术更好服务现代教育，为缩小城乡之间贫富差距和构建和谐社会的远景提供范例。
云计算是继80年代从大型计算机到个人计算机的大转变之后的全新的IT模式。
基于云架构的校园基础设施服务是弹性的。
当某一个学校增加或减少资源的时候，系统会自动从公共资源缓冲池中，机动地分配足够的资源保证供给，或回收相应的资源，以确保其他项目可能出现的需求。
这就做到了云体系结构下，基础网络和资源运营及管理的弹性化和按需化，也就实现了基础设施的效率最大化，使学校可以共享云平台上先进的软硬件资源，享受优质的信息化服务，避免学校重复投入，也可以减轻软硬件维护压力。
XX单位将在国内率先构建区域云计算平台，并以云计算为基础架构来实施区域信息技术的集中维护管理，推行区域教育信息化的集中应用模式，以推动教育信息化的跨越发展
1.2项目建设原则
先进性
平台设计应达到业界领先水平，遵循有关国际标准和国内外有关的规范要求；要求采用当今最新和尖端的计算、存储相关的成熟技术，符合计算、存储技术的最新发展潮流，且整体设计切实可行并容易实现。
•标准性
平台设计应严格按照国际和国家标准设计。
具体包括：
遵循标准的整体协议框架，具有良好的兼容性和开放性，能够良好兼容不同厂商的硬件设备（服务器、存储等）和终端设备，为用户或外部应用访问系统资源提供标准开放的API，支持第三方系统整合及扩展。
•实用性
平台设计应符合XX单位信息网络中心的实际业务需要，采用按需设计、同步建设的原则，确保建成后的平台的可用性和实用性。
•可扩展性
平台设计要考虑今后XX单位信息化建设的高速发展，留有充分的扩充余地，具有随着业务（服务）和用户的不断增加而可灵活扩展的能力。
•易管理维护性
平台管理系统应采用基于WEB的图形化中文操作界面，确保平台的可管理维护性和易管理维护性，同时能明确分层、分域、分级管理维护的责任。
•安全性
平台应具备系统级安全性，用户级安全性和维护级安全性。
支持通过加密手段确保用户访问和平台内部模块之间通讯的安全性。
•可靠性
平台能够保证7*24小时不间断地、稳定可靠的长期运行，主要设备均应经过大规模组网运行验证。
•高可服务性
供应商应具备良好的对系统的各子系统问题具备综合定位分析及故障恢复能力，从而降低对业务的影响。
供应商具备为项目长期服务和保障的能力。
•开放性
软件系统主要部件应采用开放的技术，以保证系统对各种业务的服务，以及及相关系统的互连能力。
1.3系统建设的目标和步骤
打造区域数字化教育环境，建构区域教育云计算基础平台，加快推进数字化校园建设，创新运行机制和管理模式；建立特色教育资源公共服务平台，加强优质教育资源的开发及应用，探索数字化教学环境下的教学模式创新；完善教育信息化服务体系，推进综合性教育政务信息系统和学校管理信息系统建设，推动教育管理和服务的信息化；强化信息技术应用，推动课程教学及信息资源的有机整合，提高教师应用信息技术水平，鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，实施区域性学生数字化成长档案袋；以改革创新为动力，以促进公平为重点，以提高质量为核心，运用信息技术促进均衡发展机制建设，均衡发展水平，推进区域教育均衡优质发展。
XX单位教育区域信息云平台计划从2012年开始投入建设，项目将分期，有序的建设。
项目1期（当前），本次项目重点是信息中心机房建设、云平台的搭建、桌面云的部署、网络的改造、教学应用的推进。
需要连接27个乡镇（街道），二百多所学校（幼儿园），新增5000桌面云终端，其中1000个为教师终端，4000为学生终端，其中学生终端将涵盖12.5万学生的课程上机需求。
今后根据教育信息化发展的需求，在继续完善教育信息化网络服务和云平台建设的同时，投标方应全面提升教育信息化的综合应用水平，以丰富的教育信息化应用系统，数字化校园解决方案，区域智慧云，结合通信技术、视频技术，以信息化推进教育现代化，促进教育公平、均衡、优质发展。
2014年桌面云终端数量将超过三万台，最终实现虚机生机比1：
1，师机比1：
1的目标。
2解决方案整体构架
2.1场景分析
2.1.1教师场景
2.1.1.1场景分析
目前，所在教师机均采用传统PC机的方式，在底层硬件上安装操作系统，所有数据均保存在本地磁盘中。
由学校网管老师负责维护及管理PC机。
现在环境常见的问题：
●客户端操作系统、应用客户端需要不断升级、不停打补丁，比如从XP升级到Win7环境，工作量十分巨大
●客户端维护、防病毒、防恶意软件任务艰巨，不能指望每个用户都是专家
●客户端硬件每3到5年左右就需要更新换代，投入巨大
●为确保安全不得不牺牲很多方便性，系统使用复杂
●新应用往往需要扩容带宽，但是结果还是慢
教师桌面的一些特殊要求：
●老师业务场景较为复杂，除了完成教学，还需要进行备课，制作教案，自我学习，各种软件的试用等等，所以，对桌面的环境的个性化能力要求较高。
需要有自己安装及删除一些应用软件等较高权限基本的要求。
●对外设要有完全的访问权限
●对个人数据存储空间有一定要求，以存储各种教学课件和资料等
2.1.1.2推荐解决方式：
真对目前教师机存在的问题及要求，我们推荐采用瘦终端及Citrix虚拟桌面中的VDI桌面方式来解决现在的问题及满足用户需求。
解决方案可以实现：
∙用瘦客户端取代传统PC作为客户端。
实用、美观、零维护。
∙随时随地，使用任意终端，只要输入个人的账号，就可以访问个人的虚拟桌面，实现桌面跟我走、应用跟我走、数据跟我走，未来做到每个教师都有一个属于自己的云桌面
∙可以实现充分的个性化，可以安装自己的所需要的应用，连接自己的各种外设
∙可以实现应用程序的集中管控，通过两种方式交付给老师。
其一，用户在应用商店中自助式的选择应用程序；其二，由管理员在后台集中进行安装和推送
∙在云中，有自己海量的存储空间，并随时可以通过虚拟桌面访问自己的各种数据
∙不受网络带宽限制，即使无线和3G网络，只要安全策略允许，就可以访问云桌面
∙可以统一更新新客户端硬件平台，同时技术上也可以利旧，最大限度利用原有PC客户端作为过渡
2.1.2学生场景
2.1.2.1场景分析
目前学生电脑课均被安排在所在学校多媒体教室，所有的PC机采用硬件还原卡的方式进行管理及维护。
教师通过电子教室软件管理及控制学生的桌面，完成日常的教学工作。
学生一般在多媒体教室完成上机操作并将作业保存在D盘中。
学生上机现有环境具有以下特点：
●和教室桌面相比，学生桌面的数量更多，所以其硬件投入巨大，日常管理维护量巨大
●需要能兼容教材中所用到的各种教学软件、和各种教学场景
●桌面环境高度标准化，只有有限的个性化需求（比如，用户屏保）
●在多媒体教室，老师教学需要采用电子教室软件完成日常的教学工作
●目前所有的桌面操作系统均为WindowsXP，随着教材更新，会使用Windows7取代目前的WindowsXP
对学生上机环境提出的新要求
●学生未完成的作业，可以在家中继续完成，体现出云平台的优势。
可以使用包括平板电脑在内的各种设备来进行远程访问，需要能适应远程网络较低带宽的访问，同时兼容各种平台的各种类型客户端
●由于教材的更新计划，三年级和七年级的小朋友首先需要Windows7的桌面，而其它年级的小朋友需要WindowsXP的桌面。
其中需要保证2种环境的并行，并且平滑过渡
2.1.2.2推荐解决方式：
鉴于以上特点及要求，对学生环境，我们推荐使用瘦客户端及citrix虚拟桌面中的共享桌面方式作为解决方案。
和前述的教师所用的VDI方式十分类似，也可以让学生随时随地访问到自己的云桌面，不同的是，学生的解决方案更多地考虑了环境的标准化，后台的硬件资源利用效率以及集中维护等问题。
通过Citrix虚拟桌面中的共享桌面方式，实现一台机器并发支持数百个用户从而节省大量的硬件投入。
共享桌面包括Win7及WinXP共享桌面，满足不同年级的需求，以及在家中继续完成功课的要求。
对于教学中使用到电子教室软件，由于它主要以屏幕广播方式工作，同时教学中会使用到大量的多媒体应用，为优化网络环境和多媒体效果，建议采用WindowsEmbedded操作系统的瘦终端，并在其上安装电子教室软件，以满足日常教学工作。
这样的设计方案，可以将大量的网络流量从数据中心分散到各个多媒体教室的本地网络，以优化网络的流量同时减少管理难度。
解决方案可以实现和教师云桌面同样的：
∙用瘦客户端取代传统PC作为客户端。
实用、美观、零维护。
∙随时随地，使用任意终端，只要输入个人账号，就可以访问个人的虚拟桌面，实现桌面跟我走、应用跟我走、数据跟我走，未来做到每个学生都有一个属于自己的云桌面
∙不受网络带宽限制，即使无线和3G网络，只要安全策略允许，就可以访问云桌面
∙可以统一更新新客户端硬件平台，同时技术上也可以利旧，最大限度利用原有PC客户端作为过渡
和教师环境所不同的：
∙高度标准化。
应用和操作系统等均为统一安装，个人没有权限修改系统
∙有限的个性化桌面，个人文件、视图、墙纸、应用设置等等，仍旧能实现个性化
∙每个学生仍能有自己的云存储空间，但是容量较教师来说，较为有限
∙同样硬件条件下，能支持的用户数量是教师方式的5倍以上，大大节省硬件投入
∙由于操作系统采用标准的统一镜像，同时共享给数百个学生使用，桌面和应用的更新更为简便，集中维护的工作量和难度大大降低
2.1.3运维中心场景（第三方解决方案-略）
可以通过全中文的云平台管理软件，来统一实现用户的创建及删除，各种资源的申请及分配，云平台软硬系统的监控等。
2.2整体构架
下图为面向XX单位的教育云平台架构的总体模块示意图：
图4-2面向XX单位的教育云平台架构图
根据XX单位下辖学校的现状和发展需求，我们提出一种面向XX单位的教育云。
平台架构在集中的区域数据中心，建立起一个集约化的，高度自动化管理的教育云平台。
图示中，各模块描述如下：
1.客户端层:
学生和老师可以通过各种终端，平板电脑，无缝地访问桌面云中的虚拟桌面和各种教学资源。
通过云接入平台的虚拟桌面，会让教学资源和环境的访问更快捷更安全，减少了对终端设备和带宽的依赖性，增加了访问的灵活性，更好的落实XX单位云平台的发展战略。
2.门户层：
统一的门户，集成了虚拟桌面、管理平台以及教育云应用。
不管是学生还是老师，抑或管理员，都可以从云平台的门户，方便地完成及各自角色相关的各种任务。
3.教育云应用平台（第三方解决方案）：
利用云平台虚拟化层提供的虚拟计算资源，搭建了教学所需要的各种各样的应用软件。
为各种教学任务和管理提供系统支撑。
4.云桌面平台：
利用Citrix桌面虚拟化技术，为学生和老师提供一个集中管理的标准化虚拟桌面环境，满足学生上机、实验、作业，老师办公、备课等等任务。
5.基础构架服务平台：
提供整体构架所需要的公共基础服务。
包括：
o基础网络服务器，如DHCP，DNS等
o目录服务，提供用户账号管理、认证（活动目录服务）
o数据库服务
o用户配置和数据管理
o虚拟桌面交付控制器
o软件授权管理等等
6.虚拟化平台：
云平台使用服务器虚拟化技术，统一集约化地提供了各种教育云应用所需要的服务器、网络、存储等硬件资源。
同时对各种虚拟桌面、云应用、资源等，提供了一体化的管理平台。
7.集控云管理平台（可使用CloudPlatform或第三方解决方案）：
集控云管理平台负责管理本项目范围内的各类IT资源系统或设备，接收并执行来自虚拟桌面、应用业务的指令，根据指令完成资源部署、资源操作、资源巡查等任务，收集整理资源计量信息，为本项目的管理人员提供系统配置、管理门户等必要的管理功能。
2.3解决方案特点和优势
2.3.1整体方案特点
本方案集成了云计算领域各优势供应商的最出色的技术和方案。
具体体现在以下各个方面：
∙集成了Citrix优秀的桌面云解决方案，能提供最终用户良好的用户体验。
即使在远程，能够达到接近本地PC的使用效果。
同时良好兼容各种软件和外设，适应各种云条件下远程网络的访问。
保证老师和学生在任何时间、任何地点，使用任何设备，都能安全、方便地进行教学和学习
∙提供混合模式，极大节省硬件成本，简化管理。
桌面云方案设计，针对不同的用户类型，不同的特点和需求差异，在统一构架和体验的情况下，选择合适的桌面模式。
特别是学生终端数量众多，要特别考虑其解决方案的经济性和集中管理的方便性。
因为未来数万学生台终端，每一台若能节省一定的软硬件投入或者在管理上能够减少工作量，最终的总体投资和管理成本的差异将是十分惊人的。
本方案特别针对学生和老师不同的场景，设计了不同的虚拟桌面模式，不管是从硬件投入上，还是未来的集中管理收益上，都带来了巨大的好处
2.3.2桌面云平台的良好用户体验
根据以往的桌面云和虚拟桌面平台项目经验，最终用户的体验如何，往往是项目成败的关键点之一。
由于所有的系统集中托管在云中，而最终用户是分散的，如何实现良好的用户体验一直是一个业界的技术难题。
采用CitrixHDX技术来均衡性能和带宽，为任何桌面、应用、设备或网络提供高清的用户体验。
即使所使用的WAN连接的带宽较低，延迟较长，完整的网络和性能优化也能使桌面虚拟化变得实用且可扩展。
∙基于TCP/IP的CitrixICA协议专为企业网络内外各种不同的网络拓扑而设计。
∙自适应协议加速可通过感知网络和流量情况，并快速做出反应，实现思杰交付协议的智能加速。
∙自适应压缩可通过对通用图片和数据运用高级压缩和重复数据删除技术，降低带宽消耗。
∙以300毫秒的延迟通过网络进行Flash多媒体重定向，可以确保即使在移动网络上或在非常遥远的地点，也能获得本地用户体验。
∙HDX技术可提供节省带宽的清晰语音和视频，以支持用户的各种通信和协作工具以及高质量的多媒体，帮助他们在任何地点都能经济、高效、创造性地办公。
∙MultiStreamICAwithRTPAudio（采用RTP音频的MultiStreamICA）能实现最佳的音频性能，即使所使用的网络具有较长的延迟。
∙无缝同步即插即用可支持网络摄像头和USB音频设备。
∙客户端网络摄像头视频压缩可降低对带宽的要求。
∙HDXMediaStream利用端点设备的处理能力对多媒体内容进行渲染。
在数据中心，压缩后的多媒体信息直接以其在本地的格式发送到端点设备。
∙以300毫秒的延迟通过网络进行Flash多媒体重定向，可以确保即使在移动网络上或在非常遥远的地点，也能获得本地用户体验。
∙HDXVoIP优化SDK可以卸载虚拟桌面上的语音流量，并使用高级语音路由在本地对语音流进行处理。
2.3.3提供混合模式，对不同用户类型，提供差异化的管理方式
教育云平台中，有各种类型的用户，如教师和学生，其特点和对云平台的要求都不一样。
特别是学生虚拟桌面的数量最为众多。
学生虚拟桌面环境突出特点是：
●大量用户集中使用
●环境高度标准化，只有有限的个性化需求（如改变墙纸、文件夹视图等个性化设置）
●终端数量多
针对该场景，Citrix推荐最佳的方案是采用共享桌面的及单一镜像管理相结合方式，共享服务器桌面方式下用户首先可以看到一个熟悉的Windows桌面，然后再打开相应应用。
不同于VDI方式，每个Windows虚拟机只能承载一个用户，共享桌面方式一台Windows虚拟机可以承载几十乃至上百并发多个用户。
所以该方案可以为用户节省大量的服务器成本，以本例4000学生用户为例，一台共享桌面服务器并发250用户，总共只需要16台这样的服务器即可。
如果采用VDI方式，则所需的服务器数量将会是4-5倍。
同时共享桌面也带来的单一镜像管理的好处。
由于VDI方式每个人都有一个操作系统镜像，所以，应用也同样需要安装到每个操作系统镜像。
虚拟机数量越多，应用管理的工作量也越大。
而共享桌面方式下，一个操作系统镜像共享给上百个用户，应用管理的工作量也就下降到了原来的几百分之一。
下面的图表详细分析混合桌面模式和标准VDI模式相比的优势。
3桌面云各子系统概述
3.1桌面虚拟化平台子系统构架
3.1.1基于CitrixFlexCast按需交付技术的云平台架构
思杰是桌面虚拟化解决方案领域中的领导者。
不同的场景、不同的岗位上的员工需要不同类型的桌面。
有些员工要求简洁实用和标准化的桌面，有的员工则看重卓越性能和个性化。
思杰的XenDesktop桌面虚拟化结合了思杰特有的FlexCast™交付技术，可通过单一解决方案满足各种要求。
在思杰的桌面虚拟化解决方案中，虽然面对不同的应用场景和不同需求的用户，需要利用到不同的部署方式，但是很多构架和组件，如统一的访问门户-WebInterface,统一的应用交付模块，统一的OS镜像管理和交付模块、统一的搞笑交付协议ICA和HDX技术，以及共享的后台基础构架等等，构成了一个灵活的统一终端虚拟化云平台。
无论企业内的各种用户应用场景以及用户的需求如何多样化，通过FlexCast™交付技术，总能找出一种适合的技术来满足各种场景和用户的需求。
用FlexCast，IT部门能够交付各种虚拟桌面–每种桌面都经过专门定制，可满足每位用户的性能、安全性和灵活性要求。
下图为Citrix统一终端虚拟化云平台中的对于各种客户端和各种交付模式的构架示意图：
图4-3基于CitrixFlexCast按需交付技术的云平台架构图
图4-3中包含了以下几种交付模式：
1.集中托管的共享桌面
2.基于虚拟机的集中VDI桌面
a）1：
1私有镜像模式
b）1：
N共享镜像模式
3.本地流交付桌面（无盘桌面）
4.直接交付于终端上的虚拟应用
5.基于本地虚拟机的虚拟桌面（XenClient）
用户可以根据其自身桌面应用的需求，选择最合适的技术。
3.1.1.1集中托管的共享桌面
集中托管的共享桌面的实质是发布共享的Windows服务器的桌面，可提供封闭、经过简化的标准环境，提供一组核心应用，适合不需要（或者不允许）个性化定制的任务型员工。
这种模式最多可在一台服务器上支持500位用户，及任何其他虚拟桌面技术相比都可以大大节约成本。
后台基于WindowsServer2003或2008服务器，使用CitrixXenApp发布服务器的桌面给前端用户同时访问，配置严格的组策略保护共享的服务器工作环境。
主要用在应用相对比较简单、用户个性化需求不高的场景。
不少中小外企就是将这种手段配合瘦客户机使用，时间长的已经部署接近十年。
3.1.1.2基于虚拟机的集中VDI桌面
提供个性化Windows桌面体验，通常适用于办公室工作人员，能够通过任何网络安全地交付给任何设备。
这种方案结合了集中管理和全面用户个性化定制的优点，每台服务器能支持60到70个桌面。
基于虚拟机的集中管理桌面实质是传统意义上狭义的桌面虚拟化VDI，把WindowsXP/Vista/7的桌面运行在后台的服务器上，例如一台物理服务器通过服务器虚拟化技术可以同时运行60个WindowsXP，再通过ICA协议把XP的桌面远程传输到60个用户的终端设备上，用户在面前的设备上看到的其实是个虚拟的影子，真正的桌面运行在数据中心。
适用于应用相对复杂，用户个性化要求高的场景，在多种种FlexCast场景中部署最为广泛。
在VDI方式下，根据其桌面镜像管理方式的不同，又可分为两种模式：
●1：
1镜像模式
●1：
N镜像模式
3.1.1.3本地流交付桌面（无盘桌面）
基于流技术的无盘桌面利用胖客户端的本地计算能力，同时集中管理桌面的统一镜像。
这种方法很简便而且成本低廉，能够利用现有PC资源并最大限度降低数据中心开销，帮助客户实施桌面虚拟化。
它还适用于使用无盘PC的政府部门和大学实验室，确保最高的数据安全性。
CitrixProvisioningServer（无盘方式）采用流技术通过网络将单一标准桌面镜像，包括操作系统和软件按需交付给物理/虚拟桌面。
一方面可以配合第二个场景实现VDI单一镜像管理；另一方面适用于三维图形要求更高的环境，除了硬盘之外，内存、CPU、GPU都调用本地的计算资源，所以性能基本和传统桌面没有区别。
国内不少企业的设计部门都在使用。
图4-4CitrixProvisioningServer无盘工作站工作原理示意图
3.1.1.4直接交付于桌面上的虚拟应用
利用Citrix的虚拟应用技术，可以直接将虚拟应用直接交付于普通桌面或者瘦客户端。
得益于Citrix在这一领域20多年来的不断发展和技术积累，此种方式其实已经广泛应用于世界范围内的各种企业。
在此种方式下，应用集中部署在后台服务器，通过ICA协议和HDX技术，将特定的应用集中、安全、高效地交付于各种客户端。
对于应用数量较少，或者目前只着眼解决应用交付的用户，比较适合该交付方式。
而对于一些需要离线访问应用的用户，可以不使用集中托管运行方式的虚拟应用，而使用Streaming方式的虚拟应用来解决离线应用的问题。
应用程序使用Streaming流技术处理后，从传统的“安装后运行”改变为“下载后运行”。
虚拟应用在本地设备上运行，但集中进行管理。
因为虚拟应用能够脱机工作，因此这种模式也是移动用户的理想选择。
3.1.1.5基于本地虚拟机的虚拟桌面（XenClient）
CitrixXenClient技术能够实现客户端虚拟化，虚拟机通过本地的Hypervisor运行在本地，可以充分利用本机的各种资源和外设，并且支持离线使用，适合企业的移动用户。
XenClient是Citrix和Intel一起研发的，本质就是把服务器虚拟化技术中广泛采用的ParaHypervisor移植到客户端，同时加入了各种客户端虚拟化需要的对各种多样的客户端设备及外设的支持及电源管理等等客户端所需要的特性支持。
同时，作为一个企业级的解决方案，XenClient的特点是：
客户端的虚拟机可以通过和后台的Synchronizer来进行同步，可以统一下发企业的标准OS镜像，也可以定时备份客户端上的数据。
同时Synchronizer通过集中地策略管理，可以限制被管理的OS镜像对外设和网络的访问、加密本地存储的数据、甚至在设备丢失后进行远程擦除，从而保证客户端设备的安全性。
3.1.2本项目虚拟桌面场景设计
以下就本项目的不同业务场景需求，分别对虚拟化桌面和虚拟应用进行详细方案说明。
针对XX单位的各种应用场景，集中的VDI的虚拟桌面（1：
1模式）将主要应用于教师环境，而共享桌面方式将主要应用于学生环境，以满足不同用户的需要。
在VDI方式下，用户可通过各种终端设备
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