1.0 智能化園區網絡解決方案 2.0 IDC數據中心網絡解決方案 3.0 企業云解決方案 4.0 信息安全整體解決方案 5.0 智慧無線整體解決方案 6.0 高清視頻會議解決方案 7.0 IDC機房建設解決方案 8.0 智能化弱電解決方案 9.0 智能樓宇解決方案 10.0 智能管理中心整體解決方案
解決方案

1.0 智能化園區網絡解決方案

2.0 IDC數據中心網絡解決方案

3.0 企業云解決方案

4.0 信息安全整體解決方案

5.0 智慧無線整體解決方案

6.0 高清視頻會議解決方案

7.0 IDC機房建設解決方案

8.0 智能化弱電解決方案

9.0 智能樓宇解決方案

10.0 智能管理中心整體解決方案

3.2 云學堂應用解決方案
3.2 云學堂應用解決方案
發布日期:2018-07-13

1        方案概述

    隨著信息技術的飛速發展,教學的需求也越來越多元化,傳統的教學方式顯然已經不能滿足當前教學發展的要求,同時,教學過程中的一系列問題也嚴重影響了教學質量和教學進度。從國家主管部門到深耕三尺講臺的老師都深刻的意識到,必須對教育進行信息化改造,才能持續滿足不斷變化的教學需求,其中,教育方式的信息化改造又是最基礎也最重要的一部分。而如何利用先進的信息技術為教育創新營造有利的環境,是擺在教育工作者面前的一個嶄新且富有挑戰的課題。

       H3C基于最前沿的云計算技術,結合廣大院校的實際困境,有針對性的設計出了新一代計算機教室建設方案——H3C云學堂。根據需要部署云主機資源池,啟動虛擬機并通過網絡交付給云終端,學生便可體驗生動的云學堂環境。云學堂將云計算技術和教育場景緊密結合,可以按照課程創建豐富多彩的教學模板,并提供功能全面的教學管理功能,體現“多、快、好、省”的核心價值,將教學帶入云時代。

H3C對國內上萬所普教、職教、高教等各類院校開展了深入的實地調研,針對傳統機房教學方式中存在的問題,結合云計算的特性,推出了云學堂解決方案。

    本方案的總體目標是使用最前沿的云計算技術打造云教學機房。通過在教室部署高性能云學堂主機和云學堂終端,用虛擬桌面替代傳統PC,向學生交付上課需要的教學桌面,并通過云學堂管理平臺對云主機進行管理,使用云學堂多媒體教學管理軟件豐富的教學功能高效的完成教學,從而提供豐富的教學場景支持,提高教學質量和教學體驗,降低運維難度,在達到信息化目標的同時,節能環保,打造綠色的云校園。

具體建設內容包括:

  • 在數據中心機房或教室部署云學堂主機,安裝CAS虛擬化軟件和云學堂管理端軟件; 

  • 在瘦終端或舊PC上安裝云學堂學生端軟件,將其改造成云終端;

  • 在教師機上安裝云學堂教師端軟件;

2        用戶需求分析

    通過對多所院校實際場景的調研,我們總結出一系列傳統教學機房面臨的問題。

    隨著辦學規模的不斷擴大,學生數量持續增加,教學資源逐漸緊張,因此各院校都在不斷增加計算機的購置和教學機房的部署。目前很多教學工作都在機房進行,而教學機房也是學生課余時間上網查資料、完成作業的主要場所,所以機房的管理和響應速度,將直接決定教學工作能否順利開展。但教學機房的管理難度大、軟硬件更新快、維護復雜、系統穩定性差,給教學機房的管理者帶來了挑戰。

    以某中學為例,該校在每間計算機教室中部署60PC供學生進行上機操作,為防止學生操作導致的數據丟失和系統損壞,學校不得不在每臺PC中安裝還原卡,確保每次重啟PC時,系統還原到初始狀態。還原卡設置繁瑣、故障率高、對硬件要求苛刻,為了不陷入PC越用越少的困境,初期還得多采購一批備件,導致初始成本升高。另外,還原卡還容易被學生破解,系統依舊經常損壞,管理員就必須重裝系統解決。同時,因教學需要往往需要安裝大量教學軟件,系統兼容性差、過度臃腫,越來越卡頓,問題頻現。這些情況不僅會影響教學質量和教學效率,降低上課體驗,也極大的增加了管理員的工作量。

    該校每年還會對外承接至少兩次等級考試。每次考試之前,管理員都要為所有PC重裝系統,準備考試需要的環境,考試結束后又要裝一次系統,將PC恢復成教學需要的環境,工作量極大。

       盡管該校針對教學機房做了節能方案,如按時斷電、學生下課關機檢查、教師巡檢等。但機房電力消耗依舊是困擾學校的一大難題,其中,數量眾多PC是機房的用電大戶。

教學機房的建設往往需要達成以下目標:

保障教學連續性和數據安全性:教學系統穩健性要得到進一步加強,在學生上機操作時對課件進行處理的時候,數據、系統的安全性會受到來個人自誤操作及外部網絡的各種威脅,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措施,充分保證操作系統和數據應用系統的安全,同時要實現在多教室同時授課情況下,對數據和系統的安全性和可靠性的保障措施,災難應對及恢復策略。

減少對現有環境的修改:在建設新機房的同時盡可能減少對學?,F有網絡環境和電路作修改。最好可以沿用原有舊機房直接改造,或者在新建機房時不需要部署強電,直接從普通教室升級而來即可。 

保證教學應用系統及外圍設備的兼容性 保證系統在3-5年時間內兼容現有教學應用系統,并能夠隨時支持新的教學場景切換。

    要實現最高效的教學應用系統的集中管理、充分考慮合理的運維費用和較小的運維服務難度,最大限度地降低綜合的維護成本。兼顧到不同時期的各項軟件應用及硬件設備,利用較小的代價改造這些系統。 兼顧到與已有的各種教學管理系統和身份認證系統的兼容性。 兼顧不同終端設備,包括PC,云終端等。兼顧多種外接設備,如USB設備,并口設備,串口設備等。

3        總體架構

    云學堂解決方案的核心構成是H3C云學堂管理端、教師端和學生端。管理員在管理端上針對不同課程制作課程模板。教師在教師端程序執行簡單操作:選中所需課程,點擊上課,即可在云主機中生成幾十個虛擬桌面并推送到學生端;點擊下課即可終止課程,刪除所有虛擬機,回收資源。云主機的操作記錄,運行狀態等,可通過Web圖形化管理界面查看,一目了然。學生的云終端開機后自動和云主機連接,獲取虛擬桌面,操作方式與傳統PC完全相同。

   針對不同的使用場景,需要注意以下幾點:

  • 以教室為單位按課程制作鏡像順序:按課表中的課程分別創建虛擬機按課程要求在虛擬機中安裝標準化操作系統安裝課程需要的教學應用和多媒體教學管理組件將虛擬機轉換成模板并按課程命名。如果不同的課程使用相同或類似的教學應用,可以考慮將應用合并在同一個課程模板中,對模板名稱加以注釋即可,這樣可以減少存儲空間占用,減少資源浪費。

  • 應用的兼容性。為避免課程應用出現兼容性問題,在虛擬機中安裝應用時要注意環境變量調優和參數配置,保證所有應用使用正常。

  • 外設的兼容性??紤]到不同課程可能會對外設有詳細要求,需要打開云主機中外設重定向功能,將外設連接至云終端,在虛擬機中驗證設備可正常識別并安裝好設備驅動,測試基本功能沒問題,再將虛擬機制作成課程模板。

    因為安裝不同應用的虛擬機對云主機系統資源占用量不同,所以在滿足用戶需求的前提下,建議按照最大資源占用量制作方案,并選擇云學堂主機類型。下文中將分析目前的重要使用場景,并提出推薦和備選的解決方案。

3.1        教室部署

   教室部署就是在每個教學機房獨立部署一臺云主機,其特點是:

  • 帶寬充足,顯示效果最佳,不占用校園網絡帶寬

  • 問題不出教室,定位容易,影響較小

  • 管理按實際教室劃分,一目了然

  • 不必改造現有網絡架構

  • 數據中心部署

   在數據中心或設備機房中集中部署,通過校園網交付遠程桌面,最突出的特點是: 

  • 云主機不用放在教室內,節省空間,避免噪音,減輕空調壓力

  • 數據中心整體環境更好,服務器老化慢,故障率相對較低

  • 數據中心相對封閉,財產安全,避免被破壞

  • 單點維護,管理員在數據中心就可以完成所有運維工作

  • 網絡需要相應的作規劃

    對于該場景,由于所有終端使用校園網連接至數據中心,對核心交換機有一定的要求。需要為云學堂環境單獨配置局域網環境,并配置專用交換機,連接數據中心的云主機和教學機房中的云終端。雖然數據中心部署看上去略復雜一些,但是綜合其他因素考慮,如果學校條件允許,還是建議部署在數據中心,便于管理維護,服務器性能也更容易發揮極致。

 

4        方案詳述 

4.1        云主機設計

    云主機采用H3C自主研發的高性能服務器,配備了性能卓越的處理器、高速固態存儲、高速內存,搭載業界領先的CAS虛擬化平臺和云學堂軟件,軟硬件全融合,一體化交付。

虛擬桌面操作系統采用32Windows7操作系統,每桌面配置2G內存,可以滿足日常教學需求。采用鏈接克隆技術批量生成虛擬機,生成的差分數據存儲在高速固態硬盤中,以此解決IO瓶頸導致的啟動風暴問題。每次上課均生成新的虛擬機,保證系統的安全性和穩定性,每次下課時所有虛擬機均會自動刪除,學生所做的任何修改都會被丟棄,需要保存的個人數據或作業可以提交到作業空間。作業空間其實就是虛擬桌面自動掛載的共享磁盤,劃分成教師空間和學生空間。教師空間對教師和所有學生可見,學生空間僅對學生本人和教師可見。教師可以上傳課件和作業到教師空間供學生下載。學生可以將完成的作業提交到作業空間,供教師提取。在課程模板上安裝上課所需的教學應用,將制作完成的課程模板存儲在云主機的大容量SATA硬盤中,容量可根據用戶實際需求配置。

4.2        網絡拓撲設計 

    根據前述的需求分析、設計原則,以及總體架構的要求,網絡拓撲圖如下所示:

                             

    云主機和學生機之間采用H3C自主研發的哈雷桌面傳輸協議,每個終端只需要極少的帶寬即可流暢工作,因此只需要在接入交換機上分配1GE口作為教室網絡出口即可滿足網絡需求。

4.3        桌面傳輸協議設計

       H3C云學堂采用自主研發的哈雷桌面傳輸協議,高傳輸效率、低帶寬占用,提供更佳的性能和更好的體驗。該協議除包含多條虛擬控制通道,可以單獨控制,提供了最大的控制自由度。

主要優勢功能包括:

  • 數據加密傳輸

  • 加速2D圖形渲染

  • 圖形智能壓縮,根據網絡帶寬自動調節畫質

  • 視頻重定向,允許播放高清視頻

  • 外設重定向,允許使用更多的外接設備

  • 計算重定向,允許使用終端的計算能力運行重載應用,分擔云主機的計算壓力

  • Internet控制,允許控制學生能否連接Internet

  • 本地系統控制,允許控制學生能否登入終端本地,服務器故障時還能繼續上課

  • 安全設計

       H3C云學堂解決方案隔離了學生對本地系統的直接訪問,通過虛擬化技術,將所有數據都存放在云端,大大提高了系統整體的安全性。賬號分級管理,按角色分權??紤]到部分教師IT水平有限,只有管理員可以登錄管理平臺進行虛擬機級的操作,這樣可以避免教師誤操作對系統產生負面影響。教師通過賬號+MAC地址綁定的認證方式登錄教師端。用戶訪問虛擬桌面時,采用業界領先的哈雷桌面傳輸協議交互。該協議僅傳輸桌面圖像變化和鼠標移動、鍵盤輸入等少量信息,并且會自動對傳輸內容加密。業務數據在云端不落地,避免數據泄露的可能性。提供集中的、精細化的策略控制用戶的授權訪問,針對用戶、網絡位置、終端環境、應用、云主機等屬性決定是否允許用戶訪問。

4.5        云終端設計

    推薦使用瘦客戶機代替傳統PC。瘦客戶機外觀精致,體型小巧、連線簡潔,可保證機房環境干凈整潔;接口豐富,可滿足教學過程中一切外設需求;配置高性能X86處理器、高速內存和高速固態硬盤,提升操作體驗;能耗極低,綠色環保;具有硬件成本低、能耗低、用途廣、生命周期長等特點。也支持對現有PC進行利舊,只需安裝云學堂學生端軟件即可。因為計算都在云端進行,所以對終端的處理能力要求并不高,即使是已經使用了四五年的舊PC也可以勝任。安裝云學堂學生端軟件之后,終端啟動后會自動連接到虛擬桌面,除非教師控制,否則本地系統對學生不可見。方案也允許用戶將外設連接到云終端上,無需另裝驅動,即可像在傳統PC上一樣使用這些外接設備,例如標準USB設備、串并口設備等。該功能可以讓學生與傳統方式無差異的使用任何USB存儲設備。如果學校對該功能有顧慮,也可以關閉外設重定向。

4.6        模板管理設計

    方案提供了標準化的課程模板,管理員可以根據在此標準模板上安裝教學需要的軟件,制作個性化的課程模板。任何修改只需要在模板上進行,學生就可以獲得最新的教學桌面。通過此功能的靈活使用,區域間傳遞優質的教學資源成為可能,極大的平衡了地區間的資源差異,提升區域整體教學水平。

5        功能介紹

5.1        管理端介紹

    如圖所示的是云學堂管理端。管理端擁有美觀、友好、簡潔的界面,極簡的操作就可以涵蓋極豐富的管理功能。管理員可以通過Web隨時隨地登錄管理平臺,進行云主機資源監控、課程模板管理與制作、賬號管理、虛擬機管理、云終端管理等工作。

5.2        教師端介紹

    如圖所示的是云學堂教師端。任課教師可以使用教師賬號登錄教師端。H3C對實際教學場景和操作習慣進行了細致的分析,有針對性的設計了簡潔、易操作的界面和功能。上課時,教師先通過遠程開機開啟所有學生終端,在課程列表選擇需要的課程,點擊上課按鈕,虛擬機就會在2分鐘內啟動完畢,并交付給學生。上課過程中,教師可以點擊啟動教學軟件按鈕打開多媒體教學管理組件,使用豐富的教學功能。下課時,教師點擊下課按鈕,所有資源會被云主機回收,然后通過遠程關機關閉所有學生終端。同時,教師還能通過更多菜單喚出更豐富細致的管理功能。

5.3        學生端介紹

    如圖所示的是云學堂學生端。教師端開始上課前,學生可以自由選擇課程列表里的課程進行學習。當教師開始上課后,學生端會自動切換到教師選擇的課程。當學生端系統發生故障時,學生可以發起請求,由任課教師控制學生端系統還原成初始狀態,只需十幾秒,發起請求的學生就可以獲得全新的教學桌面,繼續上課,并且不會影響其他學生。學生端網絡斷開重連或系統重啟后,都會自動連入教學桌面,無法逃脫,保證同步教學。學生端可以使用虛擬應用的功能,借助CAS虛擬化平臺的分布式計算功能,將計算壓力從云主機分擔到負載相對較輕的學生終端,從而實現對CPU消耗較大的重載應用的支持。

5.4        多媒體教學管理組件介紹

    如圖所示的是多媒體教學管理組件,提供了豐富的教學功能,涵蓋功能包括:屏幕廣播、屏幕錄播、屏幕轉播、屏幕監看、網際影院、網絡過濾、分組教學、網絡畫板、電子舉手、電子點名、遠程控制、學生演示、聯機討論、試卷導入、在線考試、電子搶答、文件管理、文件分發、電子教鞭、電子表決、黑屏肅靜、語音廣播、語音對講。功能上基本可以覆蓋95%以上的教學場景,且針對虛擬化環境做了大量細致的優化,性能相比同類軟件大幅領先。

6        云學堂方案特點和優勢

如圖所示,“多、快、好、省”是H3C云學堂的四大核心價值。

多:

  • 應用環境多:多課程、多場景支持,輕松應對教學、考試等常用場景。

  • 終端支持多:PC利舊、瘦客戶機、筆記本、平板都可以做云終端。

  • 管理節點多:單臺云主機支持最大75用戶,集群動態擴展,單集群最大支持500用戶。

快:

  • 一鍵開機:一鍵喚醒、一鍵開機,從開啟學生機到所有學生可以進入教學桌面只需要90秒。

  • 極速切換:批量更換學生使用的教學桌面只需要120秒。

  • 應用秒開:Office、Photoshop等軟件秒開。

好:

  • 教學體驗好:環境專用,流暢不卡頓,上課過程可控,教學效果好。

  • 運維管理好:一站式運維,模板化管理,簡化操作。

  • 視頻效果好:1080P高清視頻流暢廣播。

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  • 省心:維護工作量少,難度低,故障率低,終端零維護,省心。

  • 省電:終端耗電低至10W,機房整體耗電是傳統的十分之一。

  • 省錢:初始投資低、維護成本低、使用成本低。


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