锐捷网络云桌面云课堂解决方案建议书

锐捷网络云课堂增强版方案建议书锐捷网络7月目 录1方案概述11.1项目背景11.2项目建设目标11.3方案设计思路22用户场景分析42.1项目概述42.2多间学校实地勘察概况42.3机房类型分析62.4云机房建设关键点63项目需求分析73.1业务架构与需求分析73.2总体设计要求83.2.1需求特点总结83.2.2方案设计原则84云课堂增强版项目总体架构设计104.1云课堂增强版建设方案设计104.2建设思路探索114.2.1云课堂增强版部署场景125方案详述145.1教室拓扑设计145.2智能云终端区域模块设计155.2.2智能云终端选择175.3校园网及云课堂增强版管理云主机区域模块设计175.3.1云课堂增强版云主机管理功能185.3.2云课堂增强版云主机选择186云课堂增强版方案特点和优势196.1云管理体验196.1.1镜像分发快速搞定196.1.2教室一键配置、轻松管理206.1.3不需要维护的智能云终端206.2性能出众206.3安全可靠216.4深入教学221 方案概述始终以来，传记录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 并不是当下最抱负的解决方案。同步数字时代的到来，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状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，同步可以支持高教中复杂应用。每间教室使用新一代的智能云终端满足高校机房多种应用，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解决能力的云桌面环境。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，维护简朴化，将专业计算机教室带入云的时代！1.1 项目背景近年来，云计算因具有资源按需分派、安全可控、数据可靠、节省成本、提高资源运用率、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处交付变为也许。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，其重要因素有五点：图像解决能力差、部署困难、管理技术门槛高、顾客体验较差以及初次投资成本过高1.2 项目建设目的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状况，编制本设计方案。本方案的总体目的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替代PC机和老式桌面虚拟化方案（VDI），不仅继承老式桌面虚拟化简管理、易维护的特点，并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，从而大大减少运维难度，减少TCO，节能减排，增进学校信息化管理、服务和发展的同步打造绿色校园。具体建设内容涉及：l 使用智能云终端替代PC机，可满足学校需求的同步更易于管理维护且节能环保；l 以便多教室统一管理，可以由云管理主机对若干个教室进行教学环境的管理；l 教师机为以便管理，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，令教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规定，方案通过对国内多所高校进行实地调研和现场开发，参照教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，同步满足更灵活的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步，着力于改善师生上机体验，减少机房管理运维难度，减少机房总拥有成本，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、增进教学 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，提高教学质量，通过智能云终端性能可以支撑图像解决软件流畅运营；对于网络依赖小，具有高可靠性。云课堂方案将云计算技术和教学场景紧密结合，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 顾客场景分析2.1 项目概述始终以来，老式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机并不是当下最抱负的解决方案。根据本校的实际经验，我们总结出老式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，对于使用环境规定高，老式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，常常采用多操作系统模式，对整机的强健性带来风险l 教学环境部署问题：软件冲突，更新软件困难，大量软件安装导致系统臃肿、运营慢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台以上的PC，学生修改系统设立，病毒等产生的终端维护量难于承受l IT运维人员问题：工作缺少发明性，只是安装、卸载和格式化，人员流动大l 资源挥霍问题：每年会有1/6的机器被裁减，新机器从采购到上线均会产生诸多成本和麻烦 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，各校均面临不同限度的机房使用问题，针对有关环境，总结状况如下：随着学校的办学规模不断的扩大,学生的数量不断的增长，教学资源逐渐紧张，老式的教学措施受到了极大的挑战。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长计算机的购买和计算机教学机房的数量。目前诸多的教学工作及学生实验都在机房进行, 同步机房也是每个学生在课余时间上网查找资料, 完毕作业的场合, 因此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。一方面，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屡屡浮现。由于学生机房面向的学生多，科目多，学生流动性大，因此对PC机的性能，稳定性和维护均提出了很大的挑战,设备老化不久，裁减率高。以某高校为例：学校校在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，为避免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，保证每次重启桌面机时，数据恢复到初始状态。此措施不仅硬件投入较大，并且还原卡设立繁杂、易损坏、还会被学生破解，导致系统仍旧常常损坏，管理员需要重新Ghost系统，大大增长管理难度，减少教学效率。此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。这些状况不仅会给学生的学习带来不便，增长管理员工作量，并且带来信息安全面存在的风险，教学质量大受影响。同步为了以便教师进行教学，学校在教学楼中每一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。同步，如果U盘浮现损坏，教师只能通过黑板等老式方式进行教学，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。为了能准时完毕作业学校往往不得不请外援来协助完毕，费时费力且增长成本。该高校每当需要部署新应用进行教学授学时，必须要在新的财年提交申请并审批，通过政府采购流程后才可获得新的物理PC机，此购买周期往往为半年甚至一年。同步管理员需要每台机器逐个更新应用包，致使学校新应用不能立即被部署或迟延好久，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，如准时断电，学生下课关机检查，电教师教师巡检等。但机房电力消耗仍旧是困扰学校的一大难题。如何能进一步减少电力成本，则必须从机房耗电大户PC设备上下手，才干真正做到节能减排，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，和采购成本均不相似。机房的实际状况也有好有坏，我们需要根据学校既有环境，打造最符合学校规定，既能节省成本又能解决问题的云机房。 2.4 云机房建设核心点根据学校项目决定实行配备方案，旧机房改造可继续沿用老PC实现充足利旧节省成本的同步提高管理性。新建机房则可采用云终端全面替代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到如下目的。减少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、反复性工作多、硬件损耗率高、软硬件配备复杂、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，明显减少电脑设备的部署、管理和维护工作量。提高师生上课体验，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，让教师可以更专注与教学自身，无需由于教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解决的时候，数据、系统的安全性会受到来个人自误操作及外部网络的多种威胁，为了避免人为或病毒的袭击，解决方案需要提供一套安全保护措施，充足保证操作系统和数据应用系统的安全，同步要实目前多教室同步授课状况下，对数据和系统的安全性和可靠性的保障措施，劫难应对及恢复方略。减少对既有环境的修改在建设新机房的同步尽量减少对学校既有网络环境和电路作修改。最佳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，直接从一般教室升级而来即可。保证教学应用系统及外围设备的兼容性保证系统在3-5年时间内兼容既有教学应用系统，并且可以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、充足考虑合理的运维费用和较小的运维服务难度，最大限度地减少综合的维护成本。兼顾到不同步期的各项软件应用及硬件设备，运用较小的代价改造这些系统。兼顾到与已有的多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 总体设计规定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渐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，使用先进技术提高教学效率和质量的最佳措施也是搭建私有“云”架构。而最适合学校的私有“云”必然是桌面云。此时学生并不需要理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，教师可以轻松并安心地照常上课。1、高兼容性既有教学系统和应用需要平稳过渡到云主机环境上，不为教师和学生带来使用上的差别感，并保证对此后的教学软件可以良好的合用。2、管理性与易用性并重使用简朴，强调顾客的体验。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，需要本着如下原则进行规划与设计：l 统一规划、逐渐建设实行原则教学机房在统一规划的前提下，根据学校的实际需求，进行逐渐实行，充足考虑多种因素作为初次部署状况。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，从而逐渐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级别规定，和网络访问的安全规范，制定系统的安全性规范，完善信息安全方略和信息安全原则，满足数据安全和访问安全的规定，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将来发展的需要，架构应满足横向和纵向扩展的需求，在架构简要的基本上，减少各功能模块和组件的耦合度，并充足考虑到兼容性，实现迅速高效的扩展方案。l 适应性原则系统需充足考虑到已有的IT资源投入，适应网络、系统和应用架构，避免在构建过程中的大范畴系统改造，减少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，下来分别简介。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、虚拟化层和管理层构成，三个层面紧密结合，为高职校顾客提供安全、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。本地具有计算、存储能力，可以独立支持复杂应用。智能云终端具有GPU性能，具有图形解决能力。在虚拟化层，是指在智能云终端上运营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足调用，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同样的性能。与此同步，也可以满足多系统的规定，智能云终端可以同步储存多种镜像环境，以便在使用时迅速切换教学环境。智能云终端搭载的虚拟化层可以独立运营虚拟机，不依赖云主机性能。此外在虚拟化层提供关机即还原的机制让机房可以迅速答复新的环境，让管理更容易，问题浮现几率也大大减少。管理层通过云主机的web管理平台提供，可同步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，涉及对教学环境、智能云终端、存储、配备方略等的统一管理。管理层让云课堂增强版的管理更简朴高效，达到与VDI桌面一致的管理体验。4.2 建设思路摸索云课堂主机方案的核心构成是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。一方面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。然后启动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，此时学生机进入教师指定的教学环境。点击“下课”即可终结课程，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，运营状态，系统监控等进行集中管理，保障教学业务的持续性。管理员均可通过web图形化管理界面一目了然，运筹帷幄。在面对顾客的使用场景时，选择的出发点如下：l 多教室的集中管理，智能云终端自身故障率低，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，减少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，此外学生使用的虚拟机每次都是一种新的实例，让教学环境不会随使用年限导致体验差、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规定在虚拟机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似或类似的教学应用，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。此措施可减少存储空间占用，减少资源挥霍。l 应用的兼容性，良好的图像解决性能。为避免教学应用浮现任何兼容性问题。智能云终端必须具有GPU性能，满足CAD、高清视频等某些图形应用l 外设的兼容性。考虑到不同课程也许会对外接设备有具体规定，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由于安装不同应用的虚拟机对云主机系统资源占用量不同，因此在满足顾客需求的前提下，建议按照最大资源占用量的课程制作方案，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，是由于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仍然不影响教学业务。因此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导致过大压力。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，由于在初次下发一种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毕。对于高职校机房应用可分为2种类型，一种是平常上课教学应用。一种是上机考试应用。其特点分别是A. 上课教学场景：l 使用常用基本教学软件，如计算机基本、编程语言、专业类工具软件l 教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 学生使用简朴，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，可保存一种盘作为临时文献存储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，并可以批量迅速配备l 支持考试数据的保存l 网络断开后仍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 方案详述根据某校目前状况和需求分析，共需新建2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涉及教师用机一共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构成：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，以及总体架构的规定。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（如下简称“主机区”）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别。第二步，下发完毕后，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，教师一方面启动教师终端，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。此外还可以通过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。如果教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，教师点击“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，教师和学生即可轻松获得一节节生动的云主机教学课程。如下将具体描述典型整体架构中的三个构成区域模块。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种产品形态供顾客选择，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/128G SSD或500G 机械硬盘可选，屏幕采用21.5寸，具有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，具有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种在智能云终端上运营的虚拟机中，特别是GPU资源透传到虚拟机中，使得虚拟机可以流畅运营大型图像软件、4K视频等应用。每一种虚拟机可以直接调度底层硬件资源。此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，获得与真机同样的使用体验。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。合用于需要少量教学环境切换的机房场景。此外云终端会划分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。合用于教师机或者对教学环境规定较多的机房场景。此外云终端会划分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，软件打开速度和运营速度更快的顾客，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，规定必须是千兆网络。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，也可用于将来与其他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、方略管理。可实现对智能云终端实时在线状况，上课状态迅速查看，对终端批量配备，对镜像制作和迅速下发，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迅速交作业的系统，通过账号登录作业空间教师可以布置作业，学生可以以便提交给教师，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有如下四大核心价值图61 云课堂增强版方案优势6.1 云管理体验6.1.1 镜像分发迅速搞定镜像管理可以达到与VDI同样的体验采用P2P更新让镜像迅速下发到终端。6.1.2 教室一键配备、轻松管理对于机房的管理真正实现批量化、制动化和智能化，p 定期开关终端 让管理员不必一间间机房启动/关闭 可以针对部分教室开关机 自动关机延长终端寿命p 批量配备桌面采用还原/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 合用于考试场景6.1.3 不需要维护的智能云终端智能云终端区别于PC的一种非常大的特点是一体化设备，无接插件，故障率大大减少。6.2 性能杰出云课堂增强版保持了老式云桌面的管理优势，同步也让性能可以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种相对稳定的环境，老式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。云课堂增强版具有离线可用的特性，虽然智能云终端与云主机断开还可以正常使用。此外对于高职校中常常承办的4、6级考试对于耳机外设也能完美兼容。6.4 进一步教学丰富多样的教学环境