【正文】 計(jì)算平臺(tái)的“計(jì)算”功能。虛擬桌面操作系統(tǒng)采用32位Windows7操作系統(tǒng)，每桌面配置2G內(nèi)存，可以滿足日常教學(xué)需求。下文中將分析目前的重要使用場(chǎng)景，并提出推薦和備選的解決方案。學(xué)生的云終端開(kāi)機(jī)后自動(dòng)和云主機(jī)連接，獲取虛擬桌面，操作方式與傳統(tǒng)PC完全相同。 機(jī)房類(lèi)型分析各院校的教學(xué)機(jī)房建設(shè)時(shí)間、機(jī)房環(huán)境、維護(hù)條件和資金預(yù)算各不相同，前期需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、需求交流，打造符合教學(xué)要求、既節(jié)省成本又能解決問(wèn)題的云教學(xué)機(jī)房。另外，還原卡還容易被學(xué)生破解，系統(tǒng)依舊經(jīng)常損壞，管理員就必須重裝系統(tǒng)解決。n 可擴(kuò)展性原則系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮到學(xué)校未來(lái)發(fā)展的需要，架構(gòu)應(yīng)滿足橫向和縱向擴(kuò)展的需求，在架構(gòu)簡(jiǎn)明的基礎(chǔ)上，降低各功能模塊和組件的耦合度，并充分考慮到兼容性，實(shí)現(xiàn)快速高效的擴(kuò)展方案。兼顧不同終端設(shè)備，包括PC，云終端等。n 在瘦終端或舊PC上安裝云學(xué)堂學(xué)生端軟件，將其改造成云終端；n 在教師機(jī)上安裝云學(xué)堂教師端軟件； 設(shè)計(jì)思路云學(xué)堂將云計(jì)算技術(shù)和教育場(chǎng)景緊密結(jié)合，可以按照課程創(chuàng)建豐富多彩的教學(xué)模板，并提供功能全面的教學(xué)管理功能，體現(xiàn)“多、快、好、省”的核心價(jià)值，將教學(xué)帶入云時(shí)代。而如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)為教育創(chuàng)新?tīng)I(yíng)造有利的環(huán)境，是擺在教育工作者面前的一個(gè)嶄新且富有挑戰(zhàn)的課題。本方案的總體目標(biāo)是使用最前沿的云計(jì)算技術(shù)打造云教學(xué)機(jī)房。 用戶需求分析 核心需求教學(xué)機(jī)房的建設(shè)往往需要達(dá)成以下目標(biāo)：保障教學(xué)連續(xù)性和數(shù)據(jù)安全性：教學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)健性要得到進(jìn)一步加強(qiáng)，在學(xué)生上機(jī)操作時(shí)對(duì)課件進(jìn)行處理的時(shí)候，數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的安全性會(huì)受到來(lái)個(gè)人自誤操作及外部網(wǎng)絡(luò)的各種威脅，為了防止人為或病毒的攻擊，解決方案需要提供一套安全保護(hù)措施，充分保證操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的安全，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)在多教室同時(shí)授課情況下，對(duì)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的安全性和可靠性的保障措施，災(zāi)難應(yīng)對(duì)及恢復(fù)策略。但教學(xué)機(jī)房的管理難度大、軟硬件更新快、維護(hù)復(fù)雜、系統(tǒng)穩(wěn)定性差，給教學(xué)機(jī)房的管理者帶來(lái)了挑戰(zhàn)。管理員在管理端上針對(duì)不同課程制作課程模板。n 外設(shè)的兼容性。 方案詳述教師可以上傳課件和作業(yè)到教師空間供學(xué)生下載。在x86系列的芯片上，其主要是以常規(guī)意義上的VMware虛擬機(jī)或者H3Cloud虛擬機(jī)的形式存在。如果有條件的話，通常推薦先審視一下北京航空航天大學(xué)自身的業(yè)務(wù)應(yīng)用。其狀態(tài)可以用下圖所示：H3Cloud CVM虛擬化管理平臺(tái)體系將IT數(shù)據(jù)中心的物理服務(wù)器資源以樹(shù)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織管理，統(tǒng)一稱(chēng)之為云資源。4）HA集群設(shè)計(jì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的服務(wù)器高可靠性保障通常會(huì)選擇依賴于集群技術(shù)的部署。當(dāng)LRMd守護(hù)進(jìn)程檢測(cè)到本機(jī)的某臺(tái)虛擬機(jī)出現(xiàn)通信故障時(shí)，首先將事件通知給DC，由DC統(tǒng)一將該虛擬機(jī)狀態(tài)告知集群內(nèi)所有的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，并按照一定的策略算法，為該故障的虛擬機(jī)選擇一個(gè)空閑的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，在該節(jié)點(diǎn)上重啟該虛擬機(jī)。H3C CAS永遠(yuǎn)會(huì)保證資源池里有足夠的資源提供給虛擬機(jī)，當(dāng)物理服務(wù)器宕機(jī)后，這部分資源可以保證虛擬機(jī)能夠順利的重新啟動(dòng)。在H3Cloud云計(jì)算管理平臺(tái)主界面導(dǎo)航菜單窗口中點(diǎn)擊需要增加主機(jī)的集群，在快捷工具欄中選擇增加主機(jī)按鈕。在這個(gè)階段需要將業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為IT需求，并落實(shí)到業(yè)務(wù)和資源兩個(gè)方面的規(guī)劃設(shè)計(jì)中來(lái)。IO優(yōu)先級(jí) 。在虛擬機(jī)生命周期終結(jié)時(shí)要關(guān)注虛擬機(jī)所占用系統(tǒng)資源的回收。全自動(dòng)化的資源分配和負(fù)載平衡功能，也可以顯著地提升數(shù)據(jù)中心內(nèi)計(jì)算資源的利用效率，降低數(shù)據(jù)中心的成本與運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。但是，并不是所有虛擬機(jī)工作負(fù)載天生相同，例如，SQL服務(wù)器和Web服務(wù)器的訪問(wèn)需求就不盡相同，因此，手動(dòng)調(diào)整分配給每個(gè)虛擬機(jī)的資源就顯得非常重要。 基于磁盤(pán)的備份功能，為虛擬機(jī)提供快速、簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)保護(hù)。如下圖所示：H3Cloud Virtualization Manager的備份特性是一種高效而低成本的災(zāi)難恢復(fù)特性，它將給用戶帶來(lái)如下價(jià)值：u 基于磁盤(pán)的備份功能，為虛擬機(jī)提供快速、簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)保護(hù)u 無(wú)需額外代理的備份，簡(jiǎn)化了部署復(fù)雜度u 支持全自動(dòng)的定時(shí)備份和手工干預(yù)的即時(shí)備份，滿足不同的應(yīng)用要求10）性能狀態(tài)監(jiān)控u 基于物理服務(wù)器的性能監(jiān)控提供物理服務(wù)器CPU和內(nèi)存等計(jì)算資源的圖形化報(bào)表及其運(yùn)行于其上的虛擬機(jī)利用率TOP 5報(bào)表，為管理員實(shí)施合理的資源規(guī)劃提供詳盡的數(shù)據(jù)資料。為實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)之間以及虛擬機(jī)與外部網(wǎng)絡(luò)的通信，必須存在一個(gè)“虛擬以太網(wǎng)交換機(jī)”以實(shí)現(xiàn)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能。通過(guò)將服務(wù)器中的網(wǎng)絡(luò)部分進(jìn)行簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化，使得VM之間數(shù)據(jù)交換功能通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，通過(guò)定義了標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之間虛擬化信息的關(guān)聯(lián)控制，使得虛擬機(jī)的服務(wù)變更可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的感知來(lái)自動(dòng)化響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心全網(wǎng)范圍的網(wǎng)絡(luò)配置變更自動(dòng)化工作，使得大規(guī)模的虛擬機(jī)云計(jì)算服務(wù)運(yùn)營(yíng)部署自動(dòng)化能夠?qū)崿F(xiàn)。IEEE Edge Virtual Bridging（EVB）是由IEEE ，主要用于解決vSwtich的上述局限性，其核心思想是：將虛擬機(jī)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)流量全部交給與服務(wù)器相連的物理交換機(jī)進(jìn)行處理，即使同一臺(tái)物理服務(wù)器虛擬機(jī)間的流量，也將發(fā)往外部物理交換機(jī)進(jìn)行查表處理，之后再180度掉頭返回到物理服務(wù)器，形成了所謂的“發(fā)卡彎”轉(zhuǎn)發(fā)模式，如下圖所示：VEPA轉(zhuǎn)發(fā)模式EVB標(biāo)準(zhǔn)具有如下的技術(shù)特點(diǎn)：216。 網(wǎng)絡(luò)管理員在iMC VCM上創(chuàng)建VSI類(lèi)別，每個(gè)類(lèi)別具有版本號(hào)，保存在VTDB數(shù)據(jù)庫(kù)中。 交換機(jī)接收到VDP報(bào)文后，通過(guò)HTTP向iMC VCM請(qǐng)求VSI類(lèi)別定義的網(wǎng)絡(luò)資源，iMC VCM接收到此HTTP請(qǐng)求后，檢索VSI 類(lèi)別對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源，并通過(guò)CLI逐條下發(fā)給交換機(jī)的相應(yīng)的接口上。 在物理主機(jī)B上觸發(fā)創(chuàng)建VM，并向鄰接物理交換機(jī)發(fā)送VDP預(yù)關(guān)聯(lián)消息。216。考慮到部分教師IT水平有限，只有管理員可以登錄管理平臺(tái)進(jìn)行虛擬機(jī)級(jí)的操作，這樣可以避免教師誤操作對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。也支持對(duì)現(xiàn)有PC進(jìn)行利舊，只需安裝云學(xué)堂學(xué)生端軟件即可。通過(guò)此功能的靈活使用，區(qū)域間傳遞優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源成為可能，極大的平衡了地區(qū)間的資源差異，提升區(qū)域整體教學(xué)水平。上課過(guò)程中，教師可以點(diǎn)擊“啟動(dòng)教學(xué)軟件”按鈕打開(kāi)多媒體教學(xué)管理組件，使用豐富的教學(xué)功能。學(xué)生端可以使用虛擬應(yīng)用的功能，借助CAS虛擬化平臺(tái)的分布式計(jì)算功能，將計(jì)算壓力從云主機(jī)分擔(dān)到負(fù)載相對(duì)較輕的學(xué)生終端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU消耗較大的重載應(yīng)用的支持。n 極速切換：批量更換學(xué)生使用的教學(xué)桌面只需要120秒。 方案優(yōu)勢(shì)n 業(yè)界領(lǐng)先的虛擬化平臺(tái)云學(xué)堂使用了H3C自主研發(fā)、業(yè)界領(lǐng)先的企業(yè)級(jí)虛擬化平臺(tái)，它通過(guò)統(tǒng)一的管理平臺(tái)，完美實(shí)現(xiàn)了對(duì)云主機(jī)資源、虛擬機(jī)和教學(xué)模板的管理。在虛擬機(jī)模板上進(jìn)行修改，即可發(fā)布最新的虛擬桌面給所有學(xué)生，工作量是傳統(tǒng)方式的十分之一。n 低TCO初始投資和傳統(tǒng)機(jī)房差不多，但是云學(xué)堂低故障、零維護(hù)的特性，極大的節(jié)省了用戶的維護(hù)成本，而且云學(xué)堂的能耗只有傳統(tǒng)機(jī)房的十分之一。n 強(qiáng)化的系統(tǒng)穩(wěn)定性計(jì)算和數(shù)據(jù)都在云端，網(wǎng)絡(luò)上只傳輸桌面圖像變化，即使出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，虛擬機(jī)依舊正常運(yùn)行，不會(huì)受到任何影響，待故障恢復(fù)后即連即用。n 靈活的架構(gòu)云學(xué)堂的架構(gòu)十分靈活，借助云主機(jī)集群部署，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，提供最大限度的靈活性，真正做到按需交付。好：n 教學(xué)體驗(yàn)好：環(huán)境專(zhuān)用，流暢不卡頓，上課過(guò)程可控，教學(xué)效果好。功能上基本可以覆蓋95%以上的教學(xué)場(chǎng)景，且針對(duì)虛擬化環(huán)境做了大量細(xì)致的優(yōu)化，性能相比同類(lèi)軟件大幅領(lǐng)先。同時(shí)，教師還能通過(guò)“更多”菜單喚出更豐富細(xì)致的管理功能。管理端擁有美觀、友好、簡(jiǎn)潔的界面，極簡(jiǎn)的操作就可以涵蓋極豐富的管理功能。安裝云學(xué)堂學(xué)生端軟件之后，終端啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)連接到虛擬桌面，除非教師控制，否則本地系統(tǒng)對(duì)學(xué)生不可見(jiàn)。用戶訪問(wèn)虛擬桌面時(shí)，采用業(yè)界領(lǐng)先的哈雷桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議交互。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì) 將VM在物理主機(jī)A上的臟數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到物理主機(jī)B上，當(dāng)同步差異足夠小時(shí)，暫停掉服務(wù)器A上的VM，一次性將所有的臟數(shù)據(jù)同步到物理主機(jī)B上。將虛擬機(jī)的VSI接口與端口策略自動(dòng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和去關(guān)聯(lián)，從而使虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置與虛擬機(jī)一起自動(dòng)遷移。 服務(wù)器管理員通過(guò)H3C CAS CVM管理平臺(tái)創(chuàng)建VM，從iMC VCM組件中查詢可用的VSI類(lèi)別，創(chuàng)建VSI實(shí)例，實(shí)例的信息由VSI實(shí)例號(hào)和選定的VTID組成。 充分利用外部交換機(jī)既有的控制策略特性（ACL、QOS、端口安全等）實(shí)現(xiàn)整網(wǎng)端到端的策略統(tǒng)一部署；216。vSwitch是目前較為成熟的技術(shù)方案。l 支持IEEE 支持IEEE （EVB）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，與H3C S5820V2交換機(jī)及iMC VCM網(wǎng)管組件配合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)虛擬機(jī)流量的全面監(jiān)控。虛擬機(jī)性能圖形報(bào)表u 基于虛擬交換機(jī)的性能監(jiān)控提供虛擬機(jī)交換機(jī)上各個(gè)虛端口的流量統(tǒng)計(jì)與模擬面板圖形化顯示。 無(wú)需額外代理的備份，簡(jiǎn)化了部署復(fù)雜度。有三種預(yù)設(shè)的限額分配方式：高、中、低，調(diào)度優(yōu)先級(jí)權(quán)重分別為4:2:1，反映到份額上的數(shù)值如下表所示：高中低優(yōu)先級(jí)權(quán)重421CPU調(diào)度優(yōu)先級(jí)數(shù)值20481024512CPU調(diào)度優(yōu)先級(jí)百分比%