职教院校高校云教室云桌面解决方案.docx
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职教院校高校云教室云桌面解决方案
京华云教室解决方案
（JingClassRoom）
深圳市京华科讯科技有限公司
1方案背景3
2需求分析5
2.1降低维护复杂度，提升管理效率5
2.2提升教学的连续性5
2.3促进教学的先进性6
2.4提升硬件安全性6
2.5旧物增值，降低投入6
3解决方案7
3.1方案概述7
3.1.1设计原则8
3.1.2方案目标8
3.2系统架构9
3.2.1硬件构成9
3.2.2软件构成10
3.2.3典型部署架构10
3.3整体方案详细功能介绍12
3.3.1云教室WEB管理系统12
3.3.2云教室教学管理系统13
3.3.3云教室终端系统14
3.3.4云教室学生端软件14
3.4系统特点和优势16
3.4.1核心优势16
3.4.2与其它方案对比18
3.4.3经济效益19
3.4.4关键优势20
3.5典型配置23
3.5.1云教室服务器23
3.5.2瘦客户机23
4典型方案配置25
4.135+1配置清单25
5客户价值25
1方案背景
在当前科技飞速发展的今天，国家顺应时代的变化，对教育信息化提出了新的要求。
在国家十二五教育发展规划中提到：
“依托智慧城市建设，以数字化应用为导向，完善各级各类学校的信息化基础建设，进一步改善教育信息化建设环境。
有效利用先进、主流的信息技术，加强数字校园建设。
”由此可以读出国家对传统教学模式改革的信心和决心，以及对高尖新技术与教育融合的期盼。
据统计，我国教育行业的电脑终端保有量超过了1500万台，其中60%还处于原始状态亟待改造，35%处于待升级状态，仅仅5%达到了领先的信息化水平。
当前中国复杂的行业市场中，单一市场最大的就是教育，从人口规模来看，中国有超过2.2亿学生，其中中小学生数量超过一亿。
巨大的人数基础决定了教育市场的重要性，如今教育市场在经历着新的变化，数字化教育发展迅速，这为IT带来了新的发展机会，而云计算则是当前成长最快的IT技术。
另外，云计算能够解决教育资源分布不均、更新速度慢、教育资源共享程度低、电教室管理运维复杂等一系列问题的综合能力也决定了云计算将会在学校大受欢迎。
本方案正是公司针对教育行业深入调研后针对学校多媒体电脑教室的教学需求，并结合云计算方面的技术特点而专门设计开发的一套云教室解决方案。
本项目立足整合优化电教IT资源，改善电教环境，提高教师、学生以及IT管理员的体验，项目的成功实施与推广将会改善中小学校传统的电教模式，将云计算在教育行业的应用落地到实处，使教育云不再是“浮云”。
目前几种传统电教室的发展现状：
PC电脑教室：
采用普通PC联网方式由1台教师PC机和几十台学生PC机组成标准电脑教室。
该方案性能较好，价格适中，兼容性好，但维护成本高，管理难度大，更新换代快，是传统的电脑教室解决方案。
共享方式电脑教室：
采用共享技术由服务器和几十台终端组成标准电脑教室。
该方案具有价格优势，但性能不高，使用性较差，是一种低成本的电脑教室解决方案。
虚拟化电脑教室：
采用虚拟化技术由服务器和几十个终端组成标准电脑教室。
该方案具有云计算先进性能，能耗低，维护方便，性价比高，是一种先进的电脑教室解决方案，越来越受到关注和认同。
针对以上几种电教室暴露出的问题，京华云教室利用云计算的先进技术打造全新的云教室平台，帮助学校实现传统电教室到新型云教室的转变。
2需求分析
现阶段学校电脑教室大都采用PC机的模式，而PC机模式存在采购部署成本高、大量PC机资源闲置浪费、后期管理维护困难、安全性差等诸多问题。
因此，如何能构建一个低成本、易管理、安全性高的网络电子教室系统，一直是信息化建设的焦点。
待建的电脑教室终端数量众多，网络环境复杂，系统维护成本太高，如何快速有效的部署、维护、管理本地及远程教师与学生的教学系统也成为管理员必须面对的难题。
采用云计算技术，在大幅度降低实施成本的同时，由于云终端故障率低，操作平台及软件通过云平台统一维护，可大幅度降低维护难度。
集中管理网络，保障网络行为可控、可管。
通过大量的市场调研，目前传统电子教室面临的挑战如下：
2.1降低维护复杂度，提升管理效率
如果针对50—500台PC机进行维护和部署新教学应用，对于运维工作是非常复杂而繁重的。
目前一直使用独立的PC机方式进行运行和管理，但这种传统运行方式虽然对于学生来说比较灵活方便，自由度也较高，但是会给管理员带来大量的运维工作，每台PC的独立运行，不仅增加了授课教师及机房管理员的维护工作，同时也带了很多的不安全因素。
例如：
每台PC机都有自己独立的操作系统，如果一旦出现操作系统损坏（如病毒感染、学生误操作、软件冲突等），只能花费大量的时间重新安装操作系统及相应的驱动程序、应用软件等。
同时，出于安全等因素的考虑，每台操作系统都需要逐台进行操作系统的升级、打补丁等操作，这种重复性的工作不仅耗费了大量的时间，更大大的增加了管理成本；
整个微机教室都组成一个局域网络，一旦有病毒入侵，很容易漫延至整个教室，影响教学工作的正常开展；如果需要更换课程，就必须由教师或机房管理员提前花费大量的时间重新配置操作系统及逐台安装应用程序。
2.2提升教学的连续性
每台PC机用“系统保护卡”和屏蔽I/O硬件的方式，去保护单点PC的数据安全，防止学生随意安装软件，破坏原有由管理人员部署的教学环境，但与此同时，系统保护卡也限制了老师和学生的课件、作业的拷入拷出和留存。
然而，对于服务器目前并没有很好的方式去保护，一旦教室中的服务器宕机，很有可能造成授课中断，教学软件等应用的连续性保护也是学校十分关心的问题。
2.3促进教学的先进性
对于学生学习的教材不同，他们上课所需要的操作系统以及配套使用的信息化类教学软件，比社会、市场的主流软件至少落后1-2年以上，甚至有些教学软件根本在学校中是无法使用。
造成这种情况主要由于高效采购周期较长，基本在一年以上，有些软件的部署复杂程度较高，不能标准的快速部署，而且对于硬件和网络环境也是有要求的，所以如何加快新技术、主流软件的上线应用和快速部署也是校方关注的问题。
2.4提升硬件安全性
对于教室必须要保护好硬件的安全，从而保障教学环境。
但是仍然会出现PC硬件丢失，系统崩溃等事情，所以需要监控学生的上机情况，保障硬件安全。
2.5旧物增值，降低投入
学校的资金来源都是财政拨款，并不是个盈利单位，所以教室的硬件性能一般，尤其是PC机中，有很多性能落后需要淘汰的机器。
PC机的寿命只有3-5年，而这种反复采购、淘汰、再采购、再淘汰的方式实际上是一种严重的资源浪费。
如何在保障教学环境的前提下，降低校园计算机的资金投入也是校方一直在探讨的问题。
3解决方案
3.1方案概述
凭借京华科讯的硬件优势、云计算研发成果及教育领域的多年合作经验，京华科讯针对学校传统的电脑教室的应用场景，从底层虚拟化技术、传输协议、云计算管理平台、高清视频播放技术、智慧资源调度技术等各个方面，特别定制开发了一套云计算电脑教室解决方案，简称为京华云教室。
京华云教室既具有虚拟化电脑教室先进的云计算性能，又具有PC电脑教室良好的兼容性和共享方式电脑教室的性价比，是目前国内最优的电脑教室解决方案。
京华云教室以虚拟化平台为基础，采用京华云计算管理软件，使用1台服务器和30-60台云终端（终端数量可灵活定制）来构建新型的电脑教室（简称：
云教室）。
通过京华Revideo等关键技术，不仅能够满足各种教学场景要求，还可以满足流畅播放高清视频的观看要求。
通过定制化，可以简化安装和降低维护难度，实现一键式登录，提高使用体验。
该方案采用普通服务器和ARM结构云终端，可以大幅降低设备成本和用电量，实现节能减排。
京华云教室系统是将整个微机教室的桌面操作系统纳入到后台的统一管理之下，并使用京华云教室系统将虚拟桌面发布出来，所有桌面操作系统统一由后台服务器进行置备，统一运维，统一发布，集成教学管理软件，使教师和学生教室互动更加灵活。
云教室软件是指将老师学生的计算机的桌面和硬件相分离，以达到桌面使用的安全性和灵活性。
京华云教室是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，但是让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点：
将所有桌面在数据中心进行托管并统一管理；同时用户能够获得完整PC的使用体验。
用户可以通过瘦客户端，或者类似的设备在局域网或者远程访问获得与传统PC一致的用户体验。
3.1.1设计原则
京华云教室设计过程中，充分了考虑传统的教学场景，无缝整合了当前主流的云计算相关技术并融合了京华自主研发的专利技术，定位于为教师和学生提供一套便捷高效，安全稳定的教学环境。
京华云教室遵循以下设计原则：
Ø“一体化”原则：
充分考虑中小学校的教学资源配置，精简传统云计算平台架构，实现一台服务器即可构建一个云教室平台。
Ø“先进性”原则：
基于业界通用开放性标准，采用先进成熟的技术，遵循紧密结合教育行业自身特点，使云教室能够满足当前的教学需求，同时适应未来一段时间教学需求及发展变化的需要。
Ø“经济性”原则：
严格遵照实用、经济、节能环保的原则，尽量利用现有资源，坚持在先进、高性能前提下合理投资，保证成本最佳的前提下获得最大的经济效益和社会效益。
Ø“易用性”原则：
采用模块化设计，界面友好、易用，便于教室管理员、教师、学生进行直观的操作和管理。
3.1.2方案目标
京华云教室以人为核心、管理为手段、技术为保障，全新设计以云计算为基础平台的新型电教室教学平台。
云教室方案的目标：
Ø构建低成本、高性能、兼容性高的云教室产品。
Ø以云计算为基础建立云教室的IaaS平台，包括服务器、网络和存储的选型，以及虚拟化技术、OS系统平台、服务应用中间件等底层服务的构建。
Ø构建一套完整的云教学管理与应用平台，包括平台管理系统，学生终端系统，老师终端系统，数据存储系统等。
Ø构建统一的访问平台系统，包括统一的云教室接入管理与应用系统，学生云终端，老师云终端。
3.2系统架构
3.2.1硬件构成
京华云教室解决方案基于全云计算的框架，采用云教室主机（服务器）和云终端（瘦客户机）的硬件框架模式。
服务器端为一个集硬件、软件一体化的云教室管理服务单元，接入端是云终端、显示器为一体的客户端。
这些硬件便于管理人员进行安全管理，提供给终端用户的只是鼠标、键盘以及显示器。
参见下图：
3.2.2软件构成
京华云教室软件由京华云教室系统软件组成。
京华云教室系统软件包括云服务器软件、云终端软件和多媒体教学管理软件。
3.2.3典型部署架构
京华云教室的部署可以分为集中式部署和分布式部署两种方式。
而云教室解决方案的整个网络结构很简单，便于构建和维护，主要由云教室专用服务器、云教室交换机、教师云终端、学生云终端构成。
3.2.3.1网络要求
京华云教室网络部署上推荐服务器到教室交换机采用1000Mbps链路。
教室交换机需要能支持广播和组播功能。
3.2.3.2集中式部署
集中式部署可以将京华云教室主机部署在学校机房中，通过网络连接各个教室和服务器即可开始教学过程。
3.2.3.3分布式部署
分布式部署可以将京华云教室主机部署在学校教室中，这样就可以脱离校园网络的限制，具有更大的灵活性。
1
2
3
3.3整体方案详细功能介绍
3.3.1云教室WEB管理系统
总体描述：
京华云教室WEB管理系统是基于云计算的模式，针对学校、教育机构等传统电子教室的教学和管理做的系统改革、升级。
主要由服务器、教师机、模板、软件升级、终端、全局设置、管理员、日志管理几大模块组成。
→服务器：
提供对京华云教室云主机的管理和状态监测功能。
包括：
添加主机、重启服务、删除、编辑、修改主机IP信息、关闭服务器、关闭DHCP、修改DHCP配置信息、主机数据曲线和统计数据等功能。
→教师机：
提供针对京华云教室教师虚拟机的管理操作，包括：
添加、启动、关机、重启、封装为模板、更改密码、添加用户、销毁、查看控制台、查看卷、添加网卡、添加显卡、添加磁盘等功能。
→模板：
提供针对京华云教室学生虚拟桌面模板和虚拟机系统ISO的管理操作。
包括：
删除模板、编辑模板内容、禁用模板、操作系统类型、查看连接克隆虚拟机等功能。
→软件升级：
提供针对终端软件的升级功能。
将终端软件升级包上传到服务器来升级客户端软件。
包括：
上传、删除功能。
→终端：
提供针对京华云教室的学生和教师终端的集中管控功能。
教师和学生终端上线后会自动在这里进行注册。
包括：
重启设备、关闭设备、编辑、修改TC的IP等功能。
→全局设置：
提供对京华云教室云主机的全局参数配置，主要包括对主机性能曲线记录时间的设置、设置学生桌面还原、修改学生虚拟机配置等设置。
→管理员：
提供对京华云教室云主机管理员的管理功能，包括：
添加用户、删除、更改密码等功能。
→日志：
提供对京华云教室主机服务器的运行日志查看功能。
3.3.2云教室教学管理系统
总体描述：
教师在教学中，使用云教室教学管理系统，引入现代化的多媒体教学模式，师生互动、加强控制管理学生的上课行为，来提高教学的质量。
→课程表：
学生课程桌面的管理功能，设置学生课程学习可使用的课程桌面。
→教师示范：
将教师桌面广播给学生，教师的所有操作将同步在学生终端上呈现，让学生可以实时看到教师的操作，起到引导示范作用。
→学生示范：
将教师指定学生的桌面广播给其它学生，其它学生可以实时看到示范学生的所有操作。
树立学习榜样。
→视频播放：
教师可以播放教学视频给全班学生观看，支持1080P的视频格式并发、实时同步播放。
→屏幕监控：
在教学管理系统中监控每个学生的桌面，完全掌握学生上课的学习动态；并且可以随时登陆到学生桌面进行在线协助操作。
→视图切换：
可以切换监控或者浏览视图，在监控视图下可以集中查看学生桌面的行为。
→下课：
课程学习结束后，教师通过对下课，可以选择关闭学生桌面、云终端或者云教室主机。
→作业空间：
提供学生作业管理功能。
可以管理收集到的所有学生作业，可以实现为学生作业打分、写评语等。
→班级管理：
提供学生管理功能，可以按班级管理上课学生，可以导入学生名单，配合签名点到功能实现学生考勤管理。
→黑屏肃静：
教师将指定学生的屏幕锁定，显示专心听讲的文字信息，提醒学生认真听讲。
→签名点到：
教师统计本节课程所到学生的姓名和人数，结合班级管理功能，实现学生考勤管理，方便教学管理工作。
→收集作业：
收集学生作业功能，可以设置作业收集的时限。
→布置作业：
向学生发布作业文件，可以支持任意格式的作业文件发送。
学生会自动接收教师布置的作业文件。
→远程命令：
批量启动学生桌面上的指定程序。
→远程开机：
通过网络唤醒学生云终端。
→更改密码：
设置学生桌面的关机密码，防止学生关闭虚拟桌面。
3.3.3云教室终端系统
总体描述：
提供教师、学生终端使用界面，教师与学生可以通过终端系统登陆教师桌面与学生桌面。
→教师终端系统：
教师终端采用用户名密码认证方式登录。
教师可以选择自己的桌面，进行登陆，教师自己的桌面与其他教师的桌面，与所有学生桌面是完全隔离的，是该教师的独享资源。
教师可以在教师终端系统上通过广播设置所有学生终端的接入服务器、分辨率和用户密码。
→学生终端系统：
学生终端系统为匿名登录。
如果只有一个桌面时系统将在开机后自动连接登录改桌面，当存在多个桌面系统时，学生可以选择要登录的桌面系统。
学生终端系统设置功能有密码保护，要修改设置必须通过密码认证。
3.3.4云教室学生端软件
总体描述：
提供学生与教师的交互功能和学生桌面的必备管理功能。
→举手：
此功能可以在学生需要教师帮助时向教学管理系统发出通知消息，并在教学管理系统上呈现出来。
→发送消息：
学生可以通过此功能向教学管理系统发送文字消息，文字消息将即时在教学管理系统上呈现，方便学生和教师之间的交互。
→检测USB：
在使用USB外设时，此功能可以用来检测USB设备是否已经连接到桌面，方便外设使用。
→录屏：
将学生当前桌面的操作录制下来，方便学生以后查看。
→成绩查询：
查询作业的成绩。
→重启：
快速重新启动学生桌面，方便异常处理。
→关机：
快速关闭学生桌面，可以通过云教室管理系统设置密码。
→帮助：
学生端软件的帮助说明。
3.4系统特点和优势
3.4.1核心优势
●支持音视频的多媒体重定向技术，支持在线视频和离线视频重定向。
●虚拟桌面系统和本地系统相同的外观和用户体验。
●链接克隆黄金镜像技术，节省用户存储资源，降低学校成本。
●平台中内置数据库，无需购买第三方数据库软件，有效节省用户软件成本。
●平台界面统一，方便管理维护，分模块化管理，更加切合国人使用。
●CPU利用率管理功能，内存复用功能，确保单个虚拟桌面资源消耗过大时，不会影响其他桌面使用。
●一个平台集成用户管理，连接管理，计算资源管理，存储，网络资源管理等功能。
●模板管理，解决用户软件资源更新，用户策略下发等问题，有效地减少用户的运维负担。
●日志功能设计，将平台中各种数据进行日志收集，及时向用户呈现桌面的负载情况。
●虚拟交换机功能，支持虚拟VLan功能，满足无外部vlan的情况下，虚拟桌面之间的各种协议的访问控制，虚拟网络流量监控和管理，支持QOS网络质量。
3.4.1.1减少客户端的维护：
远程客户端维护量≈零
基于可视化管理软件，对数据中心的资源、虚拟机进行统一管理。
通过管理中心，IT管理人员利用模板、快照、任务调度等功能提高工作效率；实现远程处理终端问题；虚拟化系统架构，撤换传统的PC，将硬件事故率直降为零。
3.4.1.2降低能源损耗：
每年能耗节省≈购买一台高性能服务器
采用虚拟化系统架构，利用瘦前端代替传统的PC，每年机房为支撑业务运行而产生的能耗大大降低。
瘦前端整体面积小，散热少，降低机房制冷成本。
3.4.1.3降低设备淘汰率，提升信息化发展
随着IT行业发展，软件对硬件依赖程度越来越高，硬件的性能急剧提升。
计算机设备的更新时间每三年就需要更新换代，投资成本巨大。
京华虚拟化系统架构，所有的运算处于服务器中，不依赖本地设备资源。
终端设备将显示器、键盘、鼠标、虚拟机连接，在显示器端屏幕变化信息。
虚拟桌面架构不需要终端设备更新硬件资源，极大延迟设备的更换时间，为信息化发展助力。
3.4.1.4低辐射、无噪音，实现“云IT”
伴随社会的进步，能源紧缺、IT污染、IT对人体的健康造成的损害等问题严重干扰和影响着人们的生活环境；强调科技发展和环境保护的协调一致，已经成为人们的共识。
京华虚拟桌面架构低辐射，无噪音；延迟终端设备的更换时间，减少IT垃圾的产生；低功耗节省能源使用等特点，真正做到“云IT”。
3.4.1.5教学管理更加灵活，提升教学质量
采用镜像加速，在几分钟内完成教室内所有虚拟机的启动，同时提供教室灵活选择学生操作系统，客户端和教室端采用离人防使用，学生防卸载机制，保证了教学质量。
3.4.1.6网络环境适应程度高
在网络中传输的只有键盘、鼠标动作以及显示器的变化信息，没有任何数据量大的信息传输，对网络环境要求很低。
平均20~30Kbps带宽，即使在机房恶劣的网络环境下也能正常使用。
3.4.1.7系统安全性高
比起将操作系统和应用部署到所有终端物理工作站的老式做法，新做法—京华云教室解决方案能够为用户提供安全的桌面设计环境，而无需花费与大规模发布桌面并保证数据安全相关的时间和费用。
3.4.2与其它方案对比
传统PC
虚拟桌面
云教室
运维管理
①需对每台PC机进行单独维护和软件安装；
②使用环境复杂，如系
统和硬件损坏、中毒等；
③传统维护流程：
硬件采购->组装->布线->安装系统->备份->安装软件-
①集中化管理于服务器端，却依然要对每台终端的镜像做维护；
②不受终端使用的影响
③维护流程：
硬件采购->组装接入->服务器配置->启动使用
①集中化管理于服务器端，但仅需进行一次。
告别重复和冗余工作；
②高度集成，不受终端
使用的影响，不中毒，
系统不损坏；
③维护流程：
硬件采购->组装接入->启动使用
易用性
定制开发
①无定制化功能
②每台需要安装教室软件，并购买授权；
③系统和软件的兼容性时常出问题，影响使用。
①无定制化功能
②每台需要安装教室软件，并购买授权；
③无技术优化，系统与软硬件兼容性不好
①技术创新层面，全面定制化功能，如：
专用的远程协助管理、使用操作体验、高清视频浏览等
②无须额外安装教室软件，一键集成系统部署；
③领先技术优化，系统与软硬件充分兼容。
如：
播放高清视频
运营成本
①采购硬件成本高，而且资源利用率不足20%；
②运维成本高。
如：
每台硬件维护和人力成本
③采购第三方管理软件成本
④电力成本高。
如：
每台PC机200W
①采购硬件成本降低，采用高性能终端和高性能服务器；
②运维略微降低。
如：
桌面集中存储和人力成本
③采购第三方管理软件成本
④电力成本低。
如：
每台终端20-30W
①采购硬件成本更低，采用ARM架构终端和普通服务器；
②运维大幅降低。
如：
桌面集中存储并统一部署管理
③内置用户端管理软件，无须购买
④电力成本低。
如：
每台终端10W
3.4.3经济效益
京华云教室凭借其维护简便、终端小尺寸、低功耗、低噪音、寿命长、高性价比、以及功能齐备的配套教学软件等优势，能够帮助学校能节省大量的投入，省下大笔的费用，克服了众多传统电脑教室的问题和弊端。
京华云教室从投入成本、软件许可开销、人员雇佣成本、后期维护、安全性、性能、环保等各方面上全面优化了传统电教方案。
3.4.4关键优势
3.4.4.1FreeVDI全自研协议
自主研发的FreeVDI桌面协议，轻易获得如本地PC般的桌面操作体验。
差分式图像传输，最大限度节省带宽和网络资源。
协议多通道技术可以让鼠标、视频、音频等分通道分优先级传输，降低网络带宽，提高用户体验。
3.4.4.2Revideo视频加速
独创的Revideo技术，借助FreeVDI协议，即使在ARM瘦客户机1080p视频也可以完美播放。
专门针对电子教室应用场景的优化，使得教师可以很容易的将高清视频推送给全体学生，简便而高效，减少占用带宽，节省资源使用，视频播放更流畅！
3.4.4.3桌面加速
通过将虚拟桌面母盘数据按热度分别存放在硬盘加速区或者内存加速区来大幅提高系统的IO效率，带来桌面流畅性的提升。
黄金、白金加速技术解决了虚拟机批量启动缓慢的问题，降低了桌面启动用户等待时间，也减少了启动风暴的等待时间，同时极大的提高了虚拟桌面的IO读取速度。
3.4.4.4内存合并
虚拟桌面，特别是云教室的虚拟桌面在运行过程中内存中始终会有大量相同的数据存在，通过京华内存合并技术，对于数据完全相同的内存页只保留一份，其余都可以被释放出来供系统重新使用，这样节省了大量系统资源。
3.5典型配置
3.5.1云教室服务器
云教室单台服务器最高并发35+1个桌面，支持堆叠扩展。
单台服务器的主要配置：
并发量
40+1用户
CPU
XEONE5-2630V3
内存
96GBDDR4
硬盘
240GBSSD2块+1TBSATA1块
网卡
千兆*2
3.5.2瘦客户机
京华云教室瘦客户机硬件平台采用Intelx86CPU,操作系统为适配的JCRFreeOS。
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