锐捷网络云桌面(云课堂)解决方案建议书.docx

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1、_锐捷网络云课堂增强版方案建议书锐捷网络2017年7月目 录22_1 方案概述一直以来，传统计算机教室普遍使用的是独立运算的个人终端PC。但是，随云计算技术的成熟和客户日益增多的问题， PC 并不是当下最理想的解决方案。同时数字时代的到来，以计算机为核心的数字手段已融入到各专业的教学与应用中，且发挥着越来越重要的作用，高校、职校机房也是如此。RCC(Ruijie Cloud Class)云课堂增强版是根据不断整合和优化校园机房设备的工作思路，结合高教广大学校的实际情况编制的新一代计算机教室建设方案。云课堂增强版兼顾桌面虚拟化的简管理、易维护的特性，同时可以支持高教中复杂应用。每间教室使用新一代

2、的智能云终端满足高校机房各种应用，多间教室可以通过一台云主机进行统一管理，学生便可体验具有高图像处理能力的云桌面环境。云课堂增强版版可按照课程提供丰富多彩的教学系统镜像，将云技术和教育场景紧密结合，实现教学集中化，管理智能化，维护简单化，将专业计算机教室带入云的时代！1.1 项目背景近年来，云计算因具备资源按需分配、安全可控、数据可靠、节约成本、提高资源利用率、统一管理、系统冗余等多种特性，在各行业的应用越来越广泛，通过越来越广泛的网络覆盖，云计算服务的随时随地交付变为可能。但功能如此强大的云计算技术却在高教行业迟迟没能落地，其主要原因有五点：图像处理能力差、部署困难、管理技术门槛高、用户体验

3、较差以及初次投资成本过高1.2 项目建设目标云课堂增强版根据不断整合和优化校园机房设备的工作思路，结合高教/职教等广大学校的实际情况，编制本设计方案。本方案的总体目标是使用最新的云计算技术打造学校的云教学计算机机房，使用智能桌面虚拟化解决方案代替PC机和传统桌面虚拟化方案（VDI），不但继承传统桌面虚拟化简管理、易维护的特点，而且从性能上媲美同档次的PC，满足高校、职校机房上课教学需求。每间计算机教室使用若干台智能云终端, 通过云主机进行统一管理，单个云桌面的性能可以支撑复杂应用及图形应用。使用云课堂多媒教学管理软件控制学生教学桌面，从而大大降低运维难度，降低TCO，节能减排，促进学校信息化管

4、理、服务和发展的同时打造绿色校园。具体建设内容包括：l 使用智能云终端替换PC机，可满足学校需求的同时更易于管理维护且节能环保；l 方便多教室统一管理，可以由云管理主机对若干个教室进行教学环境的管理；l 教师机为方便管理，同样可以使用智能云终端被云管理主机集中管控；l 教师机上安装专为虚拟化环境优化的云课堂多媒体教学管理软件RG-ClassManager Rainbow，令老师授课更加得心应手，效率倍增；1.3 方案设计思路为更好满足学校专业机房的建设要求，方案通过对国内多所高校进行实地调研和现场开发，参考老师和学生的上机习惯打造云课堂整体解决方案。根据高校公共机房的性能需求，同时满足更灵活的

5、授课方式和管理方式，锐捷网络提出了云管理主机加智能云终端的云课堂增强版建设方案。整体方案在满足师生专业课需求的同时，着力于改善师生上机体验，降低机房管理运维难度，降低机房总拥有成本，节能减排，终端免维护。锐捷云课堂增强版满足平时上课对于桌面性能需求，并且还能进行多教学环境灵活切换。简化管理、性能卓越、安全可靠、促进教学 是云课堂增强版方案四大核心构成理念。云课堂可根据教学需要灵活地提供多种教学系统镜像并可进行实时切换；可以有效的保障学生在上课期间专注听讲，加强教学管理，提升教学质量，通过智能云终端性能可以支撑图像处理软件流畅运行；对于网络依赖小，具备高可靠性。云课堂方案将云计算技术和教学场景紧

6、密结合，实现管理集中化、教学智能化、校园绿色化、部署简捷化，将计算机教室带入云的时代！2 用户场景分析2.1 项目概述一直以来，传统教学机房普遍使用的是独立运算的个人终端PC。曾几何时，PC 提供了价格、性能与功能的最佳组合，已经被各学校沿用了近十年。但是，随云计算技术的成熟和客户日益增多的问题，PC机并不是当下最理想的解决方案。根据本校的实际经验，我们总结出传统机房面临的问题如下： l 公共机房面向所有专业的学生上课，对于使用环境要求高，传统PC很难满足实际教学需求l 教学软件复杂：对于不同的专业需要有不同的软件，因此，经常采用多操作系统模式，对整机的健壮性带来风险l 教学环境部署问题：软件

7、冲突，更新软件困难，大量软件安装导致系统臃肿、运行慢l 教学场景切换问题：教学、考试场景切换工作量大，多种操作系统之间切换工作量大l 终端PC维护问题：高教职教院校机房平均有2000台以上的PC，学生修改系统设置，病毒等产生的终端维护量难于承受l IT运维人员问题：工作缺少创造性，只是安装、卸载和格式化，人员流动大l 资源浪费问题：每年会有1/6的机器被淘汰，新机器从采购到上线均会产生很多成本和麻烦 2.2 多间学校实地勘察概况根据对多地学校机房的实际场景进行勘测，各校均面临不同程度的机房使用问题，针对相关环境，总结情况如下：随着学校的办学规模不断的扩大,学生的数量不断的增加，教学资源逐渐紧张

8、，传统的教学方法受到了极大的挑战。现代化的教学方式已经离不开计算机的辅助,因此各个学校都在不断的增加计算机的购置和计算机教学机房的数量。现在很多的教学工作及学生实验都在机房进行, 同时机房也是每个学生在课余时间上网查找资料, 完成作业的场所, 所以机房计算机的管理及响应速度, 直接影响了各学院教学工作能否顺利的进行。但就管理部门来说，计算机机房是所有教室中难度最大的。首先，学生机房的管理、维护复杂；硬件设备更新频率高，系统稳定性差在各院校均频频出现。由于学生机房面向的学生多，科目多，学生流动性大，所以对PC机的性能，稳定性和维护均提出了很大的挑战,设备老化很快，淘汰率高。以某高校为例：学校校在

9、每间计算机教室中平均部署100台左右的PC机供学生进行上机操作，为防止学生的误操作导致数据丢失或系统遭到破坏，学校不得不在每台桌面机中均安装硬盘保护卡，确保每次重启桌面机时，数据恢复到初始状态。此方法不但硬件投入较大，而且还原卡设置繁杂、易损坏、还会被学生破解，导致系统依旧经常损坏，管理员需要重新Ghost系统，大大增加管理难度，降低教学效率。另外每台学生机因课程需要往往需要安装大量教学软件，系统兼容性差和过渡臃肿，也令应用反映越来越慢，问题频现。这些情况不仅会给学生的学习带来不便，增加管理员工作量，而且带来信息安全方面存在的风险，教学质量大受影响。同时为了方便教师进行教学，学校在教学楼中每一

10、间机房均部署了教师桌面PC机，教师可以通过U盘、移动硬盘方式随身携带自身的教学课件拷贝入桌面机并通过教学管理软件进行发布和教学。可一旦U盘、移动硬盘感染病毒，会迅速感染到学校的每一台桌面机，严重影响正常教学。同时，如果U盘出现损坏，教师只能通过黑板等传统方式进行教学，影响教学效果。每次考试之前，各机房的教师机和学生机要准备考试应用而重新刷机，每学期刷机的工作量要占据管理员大量时间。考试结束后，所有机器又要被刷回教学系统，工作量加倍。为了能按时完成作业学校往往不得不请外援来协助完成，费时费力且增加成本。该高校每当需要部署新应用进行教学授课时，必须要在新的财年提交申请并审批，经过政府采购流程后才可

11、获得新的物理PC机，此购置周期往往为半年甚至一年。同时管理员需要每台机器逐一更新应用包，致使学校新应用不能立刻被部署或拖延很久，往往直接导致学生没有机会学习的新应用。 尽管各校有针对机房做出节能方案，如按时断电，学生下课关机检查，电教师老师巡检等。但机房电力消耗依旧是困扰学校的一大难题。如何能进一步降低电力成本，则必须从机房耗电大户PC设备上下手，才能真正做到节能减排，打造绿色校园。2.3 机房类型分析各学校的教学机房建设时间，维护质量，和采购成本均不相同。机房的实际情况也有好有坏，我们需要根据学校现有环境，打造最符合学校要求，既能节省成本又能解决问题的云机房。 2.4 云机房建设关键点根据学

12、校项目决定实施配置方案，旧机房改造可继续沿用老PC实现充分利旧节省成本的同时提高管理性。新建机房则可采用云终端全面代替PC，体验超越PC的全面云教学环境。3 项目需求分析3.1 业务架构与需求分析学校的专业机房建设项目需要达成以下目标。降低管理维护工作量根据以往经验，学校的公共机房需投入大量人力进行设备管理和维护，工作量大、重复性工作多、硬件损耗率高、软硬件配置复杂、管理分散。本项目需要通过全新云计算技术在机房应用落地，明显降低电脑设备的部署、管理和维护工作量。提升师生上课体验，资源灵活调配通过桌面虚拟化的应用，让每个学生桌面都拥有超过电脑的教学使用体验，让老师能够更专注与教学本身，无需因为教

13、学环境而影响教学质量。保障教学业务系统稳健性和数据的安全性教学系统稳健性要得到进一步加强，在学生上机操作时对课件进行处理的时候，数据、系统的安全性会受到来个人自误操作及外部网络的各种威胁，为了防止人为或病毒的攻击，解决方案需要提供一套安全保护措施，充分保证操作系统和数据应用系统的安全，同时要实现在多教室同时授课情况下，对数据和系统的安全性和可靠性的保障措施，灾难应对及恢复策略。减少对现有环境的修改在建设新机房的同时尽可能减少对学校现有网络环境和电路作修改。最好可以沿用原有旧机房直接改造，或者在新建机房时不需要部署强电，直接从普通教室升级而来即可。保证教学应用系统及外围设备的兼容性保证系统在3-

14、5年时间内兼容现有教学应用系统，并且能够随时支持新的教学场景切换。要实现最高效的教学应用系统的集中管理、充分考虑合理的运维费用和较小的运维服务难度，最大限度地降低综合的维护成本。兼顾到不同时期的各项软件应用及硬件设备，利用较小的代价改造这些系统。兼顾到与已有的各种教学管理系统和身份认证系统的兼容性。兼顾多种外接设备，如USB设备，并口设备，串口设备等。3.2 总体设计要求3.2.1 需求特点总结随着数字化校园建设的脚步和云计算的升温，基于云的应用交付逐步成为教育行业发展的必然趋势。对学校来说，在预算不变的前提下加快IT建设步伐，使用先进技术提升教学效率和质量的最好方法也是搭建私有“云”架构。而

15、最适合学校的私有“云”必然是桌面云。此时学生并不需要了解后台采用了什么技术，采用了什么软硬件平台，管理员也不需要为系统的安全和数据保护而分心，老师可以轻松并安心地照常上课。1、高兼容性现有教学系统和应用需要平稳过渡到云主机环境上，不为老师和学生带来使用上的差异感，并保证对今后的教学软件可以良好的适用。2、管理性与易用性并重使用简单，强调用户的体验。管理维护量要与PC相比明显改善。3.2.2 方案设计原则根据上述的需求分析和部署环境的实际特点，使用锐捷云课堂主机打造云机房整体规划，需要本着以下原则进行规划与设计：l 统一规划、逐步建设实施原则教学机房在统一规划的前提下，根据学校的实际需求，进行逐

16、步实施，充分考虑各种因素作为初次部署情况。l 集成性原则通过统一集成的规划，实现基于云桌面访问的系统接入规范，从而逐步实现对全校所有机房终端接入的全面统一集成。l 安全性原则根据桌面访问的不同安全等级要求，和网络访问的安全规范，制定系统的安全性规范，完善信息安全策略和信息安全标准，满足数据安全和访问安全的要求，提供可靠的系统安全管理模式。l 可扩展性原则系统的设计要考虑到学校未来发展的需要，架构应满足横向和纵向扩展的需求，在架构简明的基础上，降低各功能模块和组件的耦合度，并充分考虑到兼容性，实现快速高效的扩展方案。l 适应性原则系统需充分考虑到已有的IT资源投入，适应网络、系统和应用架构，避免

17、在构建过程中的大范围系统改造，降低系统复杂度和建设成本。4 云课堂增强版项目总体架构设计RCC云课堂增强版项目总体框架分三个层次：客户端层、虚拟化层和管理层，下来分别介绍。4.1 云课堂增强版建设方案设计云课堂增强版解决方案由客户端层、虚拟化层和管理层组成，三个层面紧密结合，为高职校用户提供安全、可靠的教学环境。在客户端层，采用智能云终端，采用一体化设计，硬件故障率低。本地具备计算、存储能力，可以独立支持复杂应用。智能云终端具备GPU性能，具备图形处理能力。在虚拟化层，是指在智能云终端上运行由锐捷网络自主开发的虚拟化平台，通过虚拟化平台为智能云终端提供云桌面服务，并将云终端的硬件底层充分调用，

18、将底层硬件资源直接透传到虚拟机当中，让虚拟机拥有与真机一样的性能。与此同时，也能够满足多系统的要求，智能云终端可以同时储存多种镜像环境，方便在使用时快速切换教学环境。智能云终端搭载的虚拟化层可以独立运行虚拟机，不依赖云主机性能。另外在虚拟化层提供关机即还原的机制让机房可以快速回复新的环境，让管理更容易，问题出现几率也大大降低。管理层通过云主机的web管理平台提供，可同时对教室内的所有云主机进行集中的统一管理，也可以对多间教室进行统一管理，包括对教学环境、智能云终端、存储、配置策略等的统一管理。管理层让云课堂增强版的管理更简单高效，达到与VDI桌面一致的管理体验。4.2 建设思路探索云课堂主机方

19、案的核心构成是RG-RCM1000-Edu云课堂增强版管理主机和RG-Rain310E（128GB）【RG-Rain410E（128GB）】智能云终端设备，学生用机和教师用机同样使用智能云终端，无需再单独购买PC。首先云课堂管理主机可以制作多种教学镜像模板，镜像在下发前需要安装好所有的教学软件后，以教室为单位下发不同课程制作镜像，教师机镜像环境可以与学生机镜像环境不同。然后开启云终端后即可点选进入相应的教学环境。如果在上课环境下，可以通过在教师机上安装的教学管理软件对学生机进行集中控制，教师机对本教室内的学生机可以统一选择上课所用进行，此时学生机进入老师指定的教学环境。点击“下课”即可终止课程

20、，释放所有虚拟机，学生机进入镜像选择。云课堂管理主机能对所有智能云终端的操作记录，运行状态，系统监控等进行集中管理，保障教学业务的连续性。管理员均可通过web图形化管理界面一目了然，运筹帷幄。在面对用户的使用场景时，选择的出发点如下：l 多教室的集中管理，智能云终端本身故障率低，硬件维修工作量小。系统管理通过云管理主机进行集中管理，降低教学环境安装更新的工作量l 选用虚拟化平台，虚拟机关机重启后立即删除不会存在病毒等问题，另外学生使用的虚拟机每次都是一个新的实例，让教学环境不会随使用年限造成体验差、速度慢等问题l 以教室为单位按课程制作镜像顺序：按课表中所有课程分别制作虚拟机按课程要求在虚拟机

21、中安装操作系统安装课程需要的教学应用和教学管理插件将虚拟机封装成镜像模板并按课程命名注意：如果不同的课程使用相同或类似的教学应用，可以考虑将应用合并在同一虚拟机中再封装成镜像模板，对模板名称加以注释即可。此方法可减少存储空间占用，减少资源浪费。l 应用的兼容性，良好的图像处理性能。为避免教学应用出现任何兼容性问题。智能云终端必须具备GPU性能，满足CAD、高清视频等一些图形应用l 外设的兼容性。考虑到不同课程可能会对外接设备有详细要求，外设直接透传到虚拟机中，不存在任何外设连接不上的问题因为安装不同应用的虚拟机对云主机系统资源占用量不同，所以在满足用户需求的前提下，建议按照最大资源占用量的课程

22、制作方案，选择云课堂主机类型。下文中将分析目前的重要使用场景，并提出推荐和备选的解决方案。4.2.1 云课堂增强版部署场景建议在数据中心或者设备机房中集中部署云课堂管理主机，是因为智能云终端在使用过程中对网络并不强依赖，离线可用，管理主机和智能云终端断开后依然不影响教学业务。所以云课堂管理主机通过校园网集中管理桌面，在平时也不会对网络造成过大压力。对于此部署场景，所有智能云终端与云管理主机IP可达即可。在交付时还是有必要使用千兆网络到桌面，因为在首次下发一个新的镜像是会依赖网络性能，千兆网络可使得一间教室镜像在数分钟内即可下发完成。对于高职校机房应用可分为2种类型，一种是日常上课教学应用。一种

23、是上机考试应用。其特点分别是A. 上课教学场景：l 使用常见基础教学软件，如计算机基础、编程语言、专业类工具软件l 老师使用教学管理课件做屏幕广播，课件分发l 演示低码率视频，一般不超过1080Pl 学生使用简单，读操作居多，写操作较少，不会生成大量数据l 下课后桌面即还原，可保留一个盘作为临时文件存储l 无特殊外设需求B. 上机考试场景：l 需要对学生考试环境统一，并可以批量快速配置l 支持考试数据的保存l 网络断开后依然可以进行考试业务l 兼容摄像头、耳麦等外设以上两种场景，云课堂增强版通过云课堂管理主机和智能云终端都可以完美的解决和满足。5 方案详述根据某校当前状况和需求分析，共需新建2

24、个教学专业机房,每机房50学生上机位。为了满足所有教学场景的功能需求，结合锐捷云课堂增牵绊版解决方案，我们建议采用每间教室使用锐捷智能云终端包括教师用机一共102台，通过云课堂增强版管理主机对102个智能云终端进行集中管理。搭建如下的云机房总体架构，方案设计如下图方案组成：云课堂增强版管理主机：RG-RCM1000-Edu教师机：RG-Rain310E系列或RG-Rain410E系列学生机：RG-Rain310E系列或RG-Rain410E系列5.1 教室拓扑设计根据前述的需求分析、设计原则，以及总体架构的要求。每个教学机房从终端入手，分为三个部分，终端区、云课堂增强版管理主机区（以下简称“主

25、机区”）和校园网链路（数据通信及管理区），终端区和主机区通过校园网连接：镜像部署：第一步，通过浏览器登录管理主机的web管理页面，选择需要的镜像下发到终端上即可，整个过程时间因终端多少而有差异。第二步，下发完成后，即可在智能云终端界面看到所下发的镜像列表。第三步，如果需要更新教学环境，同样在web管理页面下发镜像更新即可。教学使用：第一步，老师首先开启教师终端，点选进入指定镜像环境，自动弹出教学管理软件ClassManger Rainbow，通过教学管理软件指定学生进入教学环境。另外还可以通过CLassManager Rainbow进行电子教学管理，如屏幕广播视频广播等等操作。 第二步，学生打

26、开终端即可获得虚拟桌面，直接使用虚拟机上课或访问校园网系统。如果老师没有选择指定系统，学生可以在云终端上自主选择系统进入。第三步，老师点击“下课”按钮即可结束课程，所有虚拟机会被依次删除，云课堂主机回收计算资源，为下节课做好准备。按此三步依次循环，老师和学生即可轻松获得一节节生动的云主机教学课程。以下将详细描述典型整体架构中的三个组成区域模块。5.2 智能云终端区域模块设计智能云终端采用一体化、全标贴设计，内置虚拟化平台。单个性能满足高职校公共机房的发杂应用。有一体机和终端2种产品形态供用户选择，满足不同场景需要。一体机RG-Rain410E系列，美观大方，性能卓越。使用I3 CPU/4G内存

27、/128G SSD或500G 机械硬盘可选，屏幕采用21.5寸，具备HDMI输出接口，在作为教师机时可以连接投影仪、白板等显示输出。给机房桌面一体化、干净整洁的交付环境。云终端RG-Rain310E系列，精致小巧，性能卓越使用I3 CPU/4G内存/128G SSD或500G 机械硬盘可选，具备VGA和HDMI接口满足不同输出需要。5.2.1.1 终端系统设计智能云终端分为物理层、虚拟化操作系统层和应用层。虚拟化操作系统可以将物理层的硬件资源透传到每一个在智能云终端上运行的虚拟机中，尤其是GPU资源透传到虚拟机中，使得虚拟机可以流畅运行大型图像软件、4K视频等应用。每一个虚拟机可以直接调度底层

28、硬件资源。另外锐捷自主研发的虚拟化操作系统让底层硬件性能转化损失几乎为零，获得与真机一样的使用体验。5.2.2 智能云终端选择根据对多所高职校的需求分析，对于终端类型选择建议如下：l 选用128G SSD版本的智能云终端，系统可存储2个镜像。适用于需要少量教学环境切换的机房场景。另外云终端会划分30G作为数据盘挂载到虚拟机中，为学生存储个性化数据，重启后不还原。l 选用500G 机械硬盘版本的智能云终端，系统可存储4个以上镜像。适用于教师机或者对教学环境要求较多的机房场景。另外云终端会划分30G作为数据盘挂载到虚拟机中，为学生存储个性化数据，重启后不还原。l 对于想让使用体验更好，软件打开速度

29、和运行速度更快的用户，推荐使用128G SSD版本。5.3 校园网及云课堂增强版管理云主机区域模块设计考虑到云管理主机设备与智能云终端的通信正常，要求必须是千兆网络。统一管理平台的搭建对所有云主机进行统一管理意义重大，所有的RG-RCM服务器可以搭建在中心机房，进行统一监控，系统维护，镜像同步等管理运维工作。从而实现一校一管的平台维护方式，也可用于将来与其它学校和地区机房教育系统接轨。5.3.1 云课堂增强版云主机管理功能RG-云课堂增强版管理平台可以实现对所有终端的集中管控，单台服务器最大可以支持1000个云终端。其4大块功能：镜像管理、终端管理、作业空间管理、策略管理。可实现对智能云终端实

30、时在线情况，上课状态快速查看，对终端批量配置，对镜像制作和快速下发，对作业空间的存储空间管理。作业空间是一套让学生将作业快速交作业的系统，通过账号登录作业空间老师可以布置作业，学生可以方便提交给老师，存储位置都在云主机上。5.3.2 云课堂增强版云主机选择RG-RCM1000-Edu是云课堂增强版方案的首选管理服务器。6 云课堂增强版方案特点和优势云课堂增强版具备以下四大核心价值图61 云课堂增强版方案优势6.1 云管理体验6.1.1 镜像分发快速搞定镜像管理可以达到与VDI一样的体验采用P2P更新让镜像快速下发到终端。6.1.2 教室一键配置、轻松管理对于机房的管理真正实现批量化、制动化和智

31、能化，p 定时开关终端 让管理员不必一间间机房开启/关闭 可以针对部分教室开关机 自动关机延长终端寿命p 批量配置桌面采用还原/非还原模式 还原：C盘重启后还原 非还原：C盘重启后不还原 适用于考试场景6.1.3 不需要维护的智能云终端智能云终端区别于PC的一个非常大的特点是一体化设备，无接插件，故障率大大降低。6.2 性能出众云课堂增强版保持了传统云桌面的管理优势，同时也让性能能够满足高职校机房应用，让性能和管理完美融合。6.3 安全可靠教学和考试都需要一个相对稳定的环境，传统VDI方案对于网络依赖性大，一旦网络中断导致教学业务和考试业务中断，产生教学事故。云课堂增强版具备离线可用的特性，即使智能云终端与云主机断开还可以正常使用。另外对于高职校中经常承接的4、6级考试对于耳机外设也能完美兼容。6.4 深入教学丰富多样的教学环境