久远多媒体教学云平台开发策划方案

久远多媒体教育云平台项目方案一、前言1.1编写目的本文是久远多媒体教育云平台的总体方案。根据教育信息化现状，从建设目标、建设内容等方面阐述教育云项目建设总体设想，构建一个扩展灵活，伸缩性强，性能稳定的云平台。本文档的用户包括架构设计人员、开发人员、测试人员、市场销售人员、部署实施人员及最终用户。1.2背景随着教育系统数字化教学的逐年展开，全省教育机构与学校数字化的程度越来越高，信息技术正在改变每个人的生活、工作和学习习惯，作为培养新世纪人才的教育机构，也面临着同样的改变趋势，教育思想、观念、模式、手段等各个方面都面临着深刻的变革，教育部也在教育十二五规划中，对教育信息化在普教领域的发展提出了新的要求，“信息化教育”就在这种变革中进入人们的视野。目前学校为了适用教育信息化的需要，已具备良好的校园网络环境，基本上每个办公室、多媒体教室、电子阅览室、电脑教室、学生电脑机房等都有网络接口，但是在软件的应用、数据的共享、网络在学校教学作用、网络在学校管理作用等各个方面还没有发挥校园网基础硬件最大的价值。数字化工程的展开使各个教育机构加大了对数字化产品的投入，特别是教师的个人电脑与教室公共电脑的投入。随着电脑的普及，它已经在日常的工作与生活中发挥了不可取代的作用，但是电脑的管理也越来越难，传统的信息化建设相对单一，学校都是作为“信息孤岛”单独存在，数字化技术只是作为一种教学辅助手段被老师和学生被动的接受，学生和老师以及家长和学校之间普遍缺乏沟通渠道，信息技术并没有有效解决教育资源分布不均，教学手段落后等一系列问题。有此产生一个能统一、方便、快速、安全、经济且独立的能对所有pc进行管理的系统构思，以期能够解决前面讲述的问题。基于云计算架构，致力于打造“信息化教育”的解决方案则重点在于信息技术与教育教学的深度融合、信息化环境促进学生信息素养和实践能力的提高，数字化校园的绿色环保，学生家长和学校之间的有效互动、优质教育资源的方便共享与应用、信息技术与教育教学模式的创新、学生的素质教育和个性化学习等。基于云计算的数字校园一般包括：基于云架构的数据中心，云桌面、多媒体教室、教室办公信息化和电子备课室、电子阅览室，学生电脑机房、以及各种云业务系统。相应的，云计算技术和互联网技术也为各个部分提供了更多新的解决方案。二、教育教育学信息化现状分析2.1传统教育教学信息化现状2.1.1传统PC机现状当前，校园不同用户所采用的桌面设备存在多样性，有台式PC、一体机、笔记本等，其中有相当一部分以笔记本或PC应用为主，笔记本和PC的大量应用存在如下问题：PC造价高昂计算机网络教室具有学生用机数量较大的特点，一般50-70不等，采购众多PC机成本高昂，并且在每次的电脑升级换代和维护过程中，都需要学校投入较大的资金，应用的成本较高。管理维护困难计算机网络教室的主要使用对象为学生，而这些学生的计算机专业技术水平通常不高，这便增加了管理人员对PC终端管理的复杂性；另外，随着教育信息化建设的逐步深入，PC终端需要配合学校的应用系统建设，进行系统的升级和更新，而每次系统升级或更新，都需要庞大的处理工作，不可避免地增加了系统的维护工作量和开销。噪音辐射功耗大传统PC功耗在200W左右，耗电量大，机箱风扇运行噪音干扰也较为严重，另外机体辐射较强，对学生的体健康不利。整洁度不高整洁的教学环境能给学生带来轻松愉快的心情，从而使得教学效果更佳。当前校园教学用地十分有限，分配用于计算机网络教室的空间不会很大，而PC机本身占用空间较大，在一个有限的空间内部署多台PC会影响教学环境的整洁和美观。2.1.2桌面应用现状应用灵活性低传统的PC或笔记本应用模式是一种以设备为中心的计算模式，所有组件（应用，OS，数据，用户配置文件）都和特定的设备紧密相关，应用与设备绑定、紧密程序高。随着应用系统与教学结合紧密程度的不断提高。数据安全存在隐患首先用户可以通过使用移动硬盘等设备任意拷贝数据，造成重要信息外泄，从而给学校师生信息造成终端安全隐患。维护量大在PC设备的维护方面，PC配备齐全，经过一段时间的使用后，硬件故障和软件故障逐渐增多，系统维护工作量大，在计算机维护人员相对紧张的情况下，系统管理将随着PC增加而带来更大压力；另外，当前基于标准的Windows病毒无孔不入，在大量使用PC的环境中必须确保每台PC都有好的防护措施，避免因个别PC感染病毒而影响整个网络，这使用管理及维护难度大大提高。对于外设的管理，由于缺乏统一集中的管理，也使得维护人员整天忙于各种共享外设的安装与使用。系统易损坏数据易丢失在当前能源短缺严重的情况下，经常出现断电现象，由于在校园中通常没有给PC配备UPS，容易导致系统损坏、数据丢失，从而带来一定的损失。运行成本高当前，能源短缺明显，能源费用在不断提高，功能强大的PC等设备由于其功耗较大（通常都在200-300W之间），在运行过程中耗费了大量的能源同时还给环境带来大量的热量，还使端末设备运行成本高居不下。桌面应用交付周期长，交付质量差在当前信息时代，离开IT，教学就无法工作，面对教学的桌面应用需求，IT管理员常因设备未到位而不能及时将响应办公需求。用户满意度低有限的IT资源和IT人员，每天超负荷忙碌在用户桌面PC设备的购买、安装、维护工作中，但切因用户桌面应用交付成本高、交付周期长、应用效果差而得不到用户或公司领导的认可。资源利用率高，总拥有成本低大家往往都认为只有PC强大运算性能才能给用户带来好的体验，而事实并非如此，据统计，PC强大的性能的平均利用率还达不到15%，在资源处于严重浪费状态的同时还造成运行成本高居不下。而总拥有成本（初始的软硬件采购成本、系统管理和技术支持成本、软硬件运营维护成本、后期软硬件升级成本）也因PC的大量应用而高居不下。2.2信息化教育建设需求分析通过综合分析，其主要需求如下：要求能满足灵活多变应用需求当前为满足教学和办公需求，校园师生和办公协同人员的工作模式和应用需求更加灵活，因此应用系统也将发生改变，这就要求桌面应用能满足业务变化的需求，不能因为业务流程的改变、业务系统的变更而使得原有桌面设备不可用。要求系统稳定可靠无论是教学还是办公，教育信息化的工程离开IT、离开应用系统，教学和师生互动将受到严重影响，甚至无法完成。因此要求系统能稳定可靠运行，不能因为系统故障而影响工作并降低员工工作效率。要求系统部署方便快捷在传统的PC应用部署过程中，部署周期较长，每台设备需要单独安装OS、基础软件、应用并进行必要的个性化设置，这些都使得部署周期长，新的方案必须解决传统部署周期长的问题，要求桌面设备的部署灵活快捷，有效缩短部署周期以及后续用户数量增加时的部署周期。要求系统易维护易管理特性面对着校园桌面应用的现状和终端硬件的维护，校园后勤维护管理人员需要具备专业的知识才能维护，工作过程中，专业人员同时还要兼顾桌面设备的管理和维护，如何让专业人员摆脱繁杂的桌面设备管理维护工作，抽出更多的时间来优化系统，提高生产力是方案的重点之一。要求系统具有低噪音低功耗特性，利于营造安静舒适的工作环境随着每年基础设施的老化和维护，在教学过程中，无法保证给学生一个宁静的教学环境，将大大影响课堂的效率。面对多种课堂类型，需要为师生提供一个更加安静舒适的工作环境，提供员工的工作效率。要求拥有更低的总体拥有成本在传统数字化校园模式中，有一个因素往往会被大家所忽略，那就是运行成本，其中能耗成本是不容忽视的组成部分之一，据统计，如果一台功率250W的桌面设备常年工作，将产生高达352元/年（0.25（功耗）*8（每天8小时工作）*0.8（电费，元/千瓦时）*240（工作日））本机能耗成本，再加上空调能耗，该数字将更高，因此需要一种有效的方案来降低运行成本及总拥有成本。2.3国内外同类解决方案分析2.3.1微软教育云分析1、微软教育云的建设目标建立公共服务基础平台是建设“统一、便捷、高效、安全“的教育数字化平台，发展新型的教育信息化系统的关键组成部分。微软教育云的总体建设目标为：建立统一的、整合的、交互的省级或市级教育基础信息数据库，整合各方教育数据和信息（云计算基础数据库）。整合现有教育局的资源与业务流程（云计算资源管理平台）。建立或完善教育公共服务平台基础门户，实现教育服务应用单点登录，实现所有教育应用的统一访问（云计算应用门户）。建设教育资源运营体系和管理平台（云计算运营平台）。建立面向学校、老师、家长、学生、自然人的教育服务体系，实现基于角色的自助服务（云计算自助服务门户）。2、微软教育私有云的建设思路根据区域教育信息化的现状及发展目标，我们可以分为三个阶段：教育基础信息数据库的建设：教育私有云中的所有教育业务及服务都是以省或市级教育基础信息为基础，包括学生数据、教职工数据、学校资产数据等等，因此在此阶段，首先要建立统一、完善的教育基础信息数据库，整合来自各区县、各学校的基础数据，达到数据的标准统一、管理统一、维护统一。同时，还要与教育局行政办公网的数据库、省教育基础数据库、以及相关行业或市政的数据库相连，进行数据交换。逐渐将教育局内各个部门、各个应用系统的数据动态及时地互联互通，彻底消除教育信息化中的信息孤岛，实现信息分散、动态采集，集中安全管理，共享应用。教育资源的优化整合：就是对目前教育信息化的各种资源进行整合开发利用，充分挖掘潜力，提高资源的利用率。首先应包括集约散落在不同教育部门和各个环节的软硬件资源，提高其重复利用率，杜绝闲置和浪费现象。教育信息化公共服务平台的资源集约还包括人力资源、信息资源、安全保障、培训服务、办公空间和经费投入等多领域的集约。通过虚拟化技术，包括服务器虚拟化、应用虚拟化、桌面虚拟化，将各种硬件及软件资源虚拟化成一个或多个资源池，并通过系统管理平台对这些虚拟资源进行智能的、自动化的管理和分配。教育资源的服务提供：通过多层次的自助服务门户为最终用户即资源的使用者提供数据及应用服务，资源使用者可以通过自助服务门户浏览和申请使用教育资源，并可以按自己的需要对资源进行下载、重新整合和展现。同时，教育应用开发商或资源提供者也可以通过自助服务门户上载教育应用或资源到教育私有云服务平台上，而教育云服务的运营者或管理者，可以通过该自助服务门户对用户、资源、计费进行统一管理。3、微软云计算在国内的应用案例苏州风云在线：基于微软的WindowsServer，SystemCenter及DynamicCRM，为江浙地区的中小制造企业提供在线人事、财务、销售、客户、供应商管理等的SaaS服务。苏州教育在线：基于微软SharePoint和SystemCenter云计算管理平台为基础，建立了苏州教育公共服务平台基础门户，形成服务管理的基础网络，搭建服务应用的管理平台，整合现有教育局的资源与业务流程建设教育资源运营系统。上海电信：在上海电信IDC基础设施云平台的二期项目中，微软基于所提供的动态云解决方案（WindowsServerHyper－V、SystemCenter，、DDTK等），为上海电信完成了IDC基础设施云平台的管理平台建设，使其具备了对多数据中心的基础资源的管理能力，并完成了IDC云平台的体系架构部分安全管理要求的建设。同时，还完成了对资源池与管理控制中心的网络环境搭建，以及与相关接口的沟通，构建了较为完整的IDC云平台。Live＠edu：Live＠edu是微软公司向全球的教育机构提供的基于云计算平台的免费的、领先的校园沟通协作平台，包括了专业机构邮箱服务OutlookLive，Office在线服务，和大容量网络硬盘Skydrive。通过和微软的合作，目前国内已有超过300所高校、中小学和区域教育管理机构以零成本获得灵活可靠且更安全的“云中服务“，向老师、学生、家长和校友免费提供世界一流的电子邮件、即时通讯和交流协作服务。成都云计算中心：成都云计算中心目前正在协助成都市政府运营私有云计算平台。利用Microsoft私有云计算解决方案架构的公众服务云计算平台，得益于SystemCenter的动态数据中心管理能力及SQLServer优异的性能，安全性以及数据采集、抽取和分析能力，保证了整个猪肉质量安全溯源监管系统稳定、快速、高可靠的服务水平。2.3.2华为教育云分析端到端整合，云管端架构上的教育信息化创想。华为的云-管-端解决方案已经逐渐在各行各业从概念走向现实，网络宽带大，承载业务的管道宽，华为帮助实现了软件和业务的完美结合，聚合更多内容和应用，实现用户的创新业务模式。云计算得以使用户在随时随地随需享用海量资源的同时按需支付，减少了大量IT基础环境的建设开支，这对于资源相对有限的教育行业用户来说尤为重要。云计算技术的发展得以使教学资源的集中化、系统搭建的简单化越来越容易实现，同时3G网络的发展使云计算化的应用范围越来越广。对于桥接云和终端应用的“管道”网络来说，现今的网络已经逐渐从单纯承载向支撑各类终端与业务功能转变，华为针对校园网的特质，打造精品校园网，实现层次化、模块化、易扩展、高可靠的网络架构，方便统一网关，支持多种用户认证计费方式，且双栈，隧道等方案有助于实现IPV4向IPV6的平滑过渡。在安全方面，也能防止各种攻击盗用。，全面助力校区网络实现虚拟化和弹性扩展提升效率，确保安全，节省成本。而在“云-管-端”整体方案的最上层就是各种各样绚丽无比的“端”了，包括个人电脑、手机、平板终端屏幕，尤其是电子阅读终端及Pad类平板电脑等一系列终端设备，华为提供的端到端的解决方案，使得活跃在“云”端的各个终端上的教学应用得以进一步丰富：多媒体课件、实时互动课堂、在线点播、在线交流、在线考试评测、个性化学习管理等应用逐步融入学习过程。多样化终端应用承载教学创新使命在华为端到端一体化解决方案的支持下，学生和老师是最终的收益者，多样化的精彩应用使得教学质量也得到大幅提升，学习生活也变得多姿多彩，充满趣味，而且。在国内，华为基于eClass,eCourse,eClassroom等教学应用，已经成功助力多个教育机构实现了教育信息化的飞跃：1.远程教育突破地域限制——教育部高等教育司使用融合了音频、视频、数据共享于一体的eClass远程互动教学平台，为学院创造了一个远程网络交流环境，使用户犹如现场开会一般，有效地弥合了空间的鸿沟，实现教育资源的最大化利用。2.资源共享力促学术交流——中央电大机房部署了eCourse资源共享平台和eClass远程互动教学平台，提供公网和教育网的两个带宽出口，方便学员和教师智能化地接入，提高了网上教学资源质量和应用水平，活跃了学术气氛，促进了教室之间的学术交流。3.虚拟教室优化资源配置——达内科技在全国十几个重点城市有40多间培训教室，优秀师资不足，通过建设eClassroom多媒体教室以及互动教学平台，主教室老师上课时，所有教室均可共享主教室的教师资源，有效压缩资金成本投入，提升企业利润水平。4.超大容量并发，网络面授互联互通——北京四中网校通过部署eClass开展了包括网络面授班、教师教研活动等在内的多项视频实时应用，支持各地学生通过互联网就近接入学习，突破地域限制，提升教师资源利用效率，网络面授班同时达到了2,500人以上的教学规模得益于华为一系列成熟的教育类应用，各种规模的教育机构都不用再担心网络环境的影响;大规模的名师授课不用声嘶力竭的说话;讲师使用即开即用的远程教学减免了频繁出差的时间和费用;学生可随时随地进行在线学习和离线学习;课余时间还可以遨游海量数字图书馆……“华为在通信业已经耕耘二十余年，在电信的应用和电信运营支撑系统上有很强的积累，因此能够率先把电信的应用和支撑系统进行云化，”华为公司认为：“针对教育行业的‘教育云’，华为无论是在硬件平台，还是在软件系统上，都可为教育机构提供一体化端到端的解决方案，建立全新的教学应用模式，有效提升教学质量，减少IT建设开支，为在线学习的用户体验提供了根本性变革!”2.4信息化教育云计算解决方案针对传统PC存在的众多弊端，教育场景对应用模式提出了新的需求。为了满足这一要求，终端接入模式应运而生，它以网络终端和服务器为主体，构成新型的终端教育教学模式。使用终端接入模式的计算机网络教室，通过网线和网络设备将服务器、教师机和学生机按照虚拟桌面协议连接起来，实现资源共享，其主要应用架构为终端机形式。终端不具备硬盘、CD-ROM等外部设备，其任何软件、数据和计算都存储在服务器上；服务器统一管理资源，集中存储和分配数据及应用软件；升级和维护工作也仅在服务器端进行。顺应信息化发展潮流，使用云终端替代传统PC，解决传统PC作为学生用机所面临的问题，为学校构架一个经济、适用、易管理、绿色的计算机网络教室。前文所述背景下，桌面云平台解决方案应运而生，它给桌面应用带来易管理、高安全、低成本等众多优势，提出了如下解决方案：基于云计算机虚拟化架构技术的桌面云解决方案桌面云解决方案是界面展现虚拟化技术与日益流行的桌面虚拟化技术相结合的产物，它是一种面向基于云计算的虚拟桌面计算的端到端解决方案，基础是桌面虚拟化技术，并通过展现虚拟化技术为最终用户提供人机交互界面。综上所述，并考虑到数字化校园建设工作的需求及未来可能会有更多应用扩展需求等，我们建议用户采用云端时代“基于云计算虚拟化架构技术的桌面云”云终端桌面云解决方案。三、建设目标、思路3.1建设目标1、为区域教育行政部门建设教育教学云基础平台平台将有机地整合学校的硬件、网络、教学资源等要素，形成整体协调、高效运作的多媒体教学一体化平台。平台将针对不同专业，不同老师的需求，定制统一的教学平台。同时，也为了让管理人员能有一套方便、快捷、准确地部署、运行、监控整个系统的手段，建设一个教学云的基础平台。2、为教育局、学校师生提供统一兼顾个性的工作、学习云桌面久远多媒体教学云平台利用云计算的优势，为各级教育部门校提供一个伸缩性强，易维护，高可靠性教学云平台解决方案，并且将目前的多媒体教学模式架设在该云平台之上。3、提供运营、维护便捷的云平台运行体系利用云计算优势的同时，也照顾到学校的实际情况，尽量减少对硬件的重复投入，充分利用现有的硬件和网络设施。可靠性方面，即使在网络故障的情况下，也能保障教学的顺利进行。用户体验方面，做到用户界面的直观、简单、实用，管理员部署、配置和运营维护简单、方便。3.2建设原则统一性久远多媒体教学云平台必须充分考虑到各个系统的开发环境、数据库类型、接口、结构等因素，从宏观上思考整个平台与各相关系统的统一性。前瞻性久远多媒体教学云平台的设计与开发既要考虑到现有技术的成熟度，但是必须也要考虑到技术的前瞻性。不但能反映当今的先进技术和理念，而且具有发展潜力，能保证未来若干年内占主导地位。先进性与成熟性并重，并考虑到近年来的应用发展特点，把先进性放在重要位置。稳定性在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构，技术措施，系统管理等方面着手，确保平台运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。扩展性云平台的最大的目标就是把学校的已有的系统与平台无缝的衔接到教学云平台里，故整个平台的设计要充分考虑到软、硬件的横向与纵向的可扩展性，并且要尽可能的考虑到对未来系统衔接的便利性与实用性。安全性在平台设计中，充分考虑信息资源的共享，注意信息资源的保护和隔离，应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。充分利用现有的硬件资源，尽可能的考虑到平台与系统的融灾备份，保证数据在重大灾难面前能第一时间得到恢复与使用。3.3建设意义3.3.1提供全新的管理管道和内容入口教学云桌面的落脚点在每个学校的多媒体教室，因此，它可以理解为“班班通”一种全新的解释和实现方式。一旦教学云桌面落地，那么，在教育主管部门，和各个学校的多媒体教室之间，就相当于建设好了一个信息高速公路。而以前教育主管部门只能通过电话，直接管理到学校这个层面，没有技术手段直接达到多媒体教室，到课堂。在这个基础上，在多媒体教室云桌面上，呈现什么内容，完全可以有教育主管部门来动态决定；更换其内容，也是非常方便和低成本。对云桌面的访问，在网络带宽允许的情况下，可以是任何符合基本硬件规格的终端，包括PC机，平板电脑，甚至是手机。3.3.2面向教育主管部门的服务这里的教育主管部门，具体是指：区县教育局，省级教育厅等。在云桌面建立了管理管道和内容入口这个基础之上，教育主管部门可以开发多种增值业务应用，包括但不限于以下业务应用：1、教育主管部门或电教馆的教学资源推送应用程序，以及对教学资源的使用率等数据的收集。2、教师工作评价和资料利用率挂钩的应用程序。3、中心采购的第三方的教学业务应用产品试用教育主管部门可以同时在不同的学校，通过云桌面推出不同的教学业务应用（例如电子课本等）。通过实践使用的数据收集反馈后，再确定向哪家供应商采购。这样做到了按使用效果来决定采购内容。产品所有权购买教育主管部门可以采购多种教学业务应用，并通过不同的云桌面推送。学校根据实际情况，选择最适合自己的。这样达到了资源的充分利用产品使用权购买供应商把服务器或者业务应用调用接口开放给教育主管部门，由教育主管部门统一的业务应用入口程序来接入不同的，第三方教学业务应用。按具体使用次数付费。使用次数统计功能和计费功能由教育主管部门统一管理4、其它的增值业务应用………把落地在每个多媒体教室的教学云桌面，设为教学业务应用的统一推送渠道和使用入口，然后以此为基础提供各种增值教学业务应用。在教育信息化实施的过程中，教育主管部门的定位，等同于电信运营商的定位；而第三方教学业务应用供应商在类似SP的定位。3.3.3面向一线教师的服务云桌面本身应该提供工具和手段帮助一线教师，围绕着课前备课，课中教学和课后作业三个阶段，提升教学质量和教学效果，在课堂上，老师从传授知识和结论，转变为展示知识或结论是如何产生的。面向课前备课和预习的教学模式【需要采购第三方提供的开放的教学资源库，和在线学习软件】老师登录教学云桌面，进入教学资源库，生产和提交新的教学内容资源；并且可以在多媒体教室的教学云桌面上，在线下载使用学生登录学习云桌面，进入在线学习空间，自己进行有指导的自学，系统同时集学习过程数据面向课堂教学的多屏移动互动教学模式在课堂教学上，一对一的教学是公认效果最好的。这也是为什么在农业时代，私塾（原始的个性化教学）作为主要教学方式的原因；工业化时代对大量不同层次熟练技术工人的需求，使得私塾教学方式，转变为按年级区分的，集中式的现代学校教学（工业化批量生产）；进入信息化时代后，随着知识工作者群体兴起，并逐步取代流水线工人群体成为社会生产力的主流代表人群，人才培养模式也必然朝着完全个性化的教学方式发展。图图SEQ图表\*ARABIC1基于云桌面的多屏互动教学示意图在课堂教学中，一个老师要服务30-40个学生。在没有技术手段支持的前提下，他只能采用满足大多数学生需求的方式来教学。在课堂上的一对一互动不是没有，但无法把这种互动同时传递给班级课堂上的所有学生。基于云桌面的多媒体互动教学，在多媒体教室为老师提供了三块屏幕：电脑显示器屏幕，投影屏幕和平板电脑屏幕。其中，电脑显示器屏幕是为老师个人服务的；投影屏幕把电脑显示器的内容，传递给课堂上的所有学生观看；而平板电脑，则把电脑显示器的内容，传递给课堂上的，老师随机选择的某个学生，进行交互操作；最重要的是，这三个屏幕的内容都是保持同步的。如果增加了电子白板，那么，这三个屏幕都是可以分别进行交互操作，输出结果在三个屏幕上保持同步。图1所示为基于云桌面的多屏互动教学的示意图。这里是多屏互动教学的视频演示。面向课后作业管理的教学模式学生在家登录学习云桌面，完成家庭作业，系统获得评估数据，包括但不限于完成时间，准确率等。四、平台建设内容久远多媒体教育云平台软件产品是一个以虚拟化技术为基础的，基于WEB发布的，可扩展，支持服务器集群和工作负载平衡等特性，提供高可靠性，高性能的云平台管理软件。4.1平台结构它在架构设计上采纳了当前世界上企业级用户数量最多的Eucalyptus私有云的软件体系结构设计，在系统内部的高性能通讯和接口设计上，采纳了Facebook公司的最新的thrift技术，并严格遵循了美国国家标准局的云计算平台框架标准（见图1）。这使得整个私有云平台软件系统，即简单可靠，有具有良好的弹性扩展能力，同时，还为第三方开发者提供了多种语言的SDK开发包，方便客户或独立软件商在此基础上进行个性化定制。4.1.1平台框架图SEQ图表\*ARABIC1久远多媒体教育云平台软件框架从图1可以看出：整个云平台的服务是在局域网内部的，也就是学校的校园网之内整个云平台简单的分为前段和后台服务两个部分前段，终端用户可以通过浏览器或者客户端软件来访问后台的服务4.1.2平台提供的服务后台服务则按照类型分为1、管理服务：用户和AD域用户的管理久远私有云平台自带基于LDAP协议的用户账户管理模块。同时，它还提供和微软的AD(ActiveDirectory)无缝集成的功能。通过简单的配置，久远私有云平台的用户账户管理模块，可以把客户自身已经具备的AD域用户自动的纳入到私有云管理平台之中。虚拟机镜像资源的管理虚拟机镜像资源本质上是一个比较大（10G左右）的二进制文件而已。它的管理涉及到两个方面的问题：存储和访问控制。但它的访问控制必须经过精心的设计和规划。在久远私有云平台里面，虚拟机镜像资源分为三个级别：私人，院系级和校级。校级的虚拟机镜像资源任何人都可以访问；院系级别的虚拟机镜像资源只能被本院系的教职员工访问；私人的虚拟机镜像资源只有这个虚拟机镜像文件的拥有者才能访问。在这个访问控制的基础上，久远私有云平台还增加了自定义用户规则，来进一步约束用户和虚拟机镜像资源之间的访问控制。物理硬件资源的管理久远私有云平台还会把所有的物理服务器，物理PC机统一管理起来，并提供统一的管理控制操作界面。虚拟硬件资源的管理久远私有云平台同样把所有的虚拟的服务器，虚拟的桌面统一管理起来，并提供统一的管理控制盒操作界面。2、基础服务物理硬件资源层物理硬件资源指的就是放在机房或网络中心的，支持久远私有云平台软件正常运转的所有物理服务器，PC机等硬件资源虚拟硬件资源层虚拟硬件资源指的就是久远私有云平台，通过硬件虚拟化技术，虚拟产生的所有虚拟机实例，它们根据一定的调度算法，动态的分配到物理硬件资源层所管辖的物理服务器或PC机上运行。IaaS层IaaS层就是通过对物理硬件资源层和虚拟硬件资源层的抽象和封装，为用户提供了一个统一的访问接口，用户可以无需了解物理硬件资源层和虚拟硬件资源层的具体实现，就可以很方便的调用这两层提供的硬件资源服务。PaaS层PaaS层则是在IaaS层上更进一步的抽象和封装，使得用户及业务应用程序，无需再考虑硬件资源的分配等细节问题，而是集中精力关注业务逻辑和算法等重要的问题上面。4.2产品特点4.2.1产品特点自主知识产品支持多媒体，性能业界领先支持远程(通过WEB访问)和离线(断网也能使用)两种部署模式支持两种部署模式，为客户提高最大灵活性的解决方案提出并实现了工作桌面的概念可以为每个老师定制一份统一的教学桌面，并从服务端自动推送到每个教学点的终端上。4.2.2技术特点服务器虚拟化：IT实现巨大节约，业务得到更快服务。1、每位老师使用的虽然是同一台设备，却是在云平台提供的个性化云桌面上进行教学，教师看到的、机器运行的都是教师自己所需要的软件与文档，既不会造成桌面杂乱、误删等问题，又提高了机器的运行速度；2、云平台会为每位教师分配不同的用户名，教师只能通过自己的用户名访问自己的桌面，以及桌面上的软件和文档，并且云桌面重启后，所有对桌面的改动都将被删除，满足了教师私密性的要求3、云桌面可以在任何时间任何地点被任何设备访问，因此教师无论在家备课、在办公室工作、还是在教室授课，无论使用的是电子白板、台式电脑、笔记本电脑、还是平板电脑，都可以在同一个桌面上进行工作并保存文档，既解决了U盘传输的病毒问题，又避免了软件版本的问题；4、云桌面具有病毒免疫的能力，用户对云桌面的任何改动，在关机以后会自动清除，这不但能为教师和学生提供更高的安全和保护，还能极大减少了维护工作量甚至实现零维护。五、平台技术设计方案5.1需求规定5.1.1输入输出说明整个系统的输入和输出，主要从客户端和服务器端两个角度进行说明：客户端输入： 用户帐户，包括用户登录名，密码。如果支持域用户登录，还包括用户所属的域。输出： 属于该用户的教学云桌面。即对云桌面查看和使用。服务器端输入： 管理员帐户，包括管理员的登录名和密码。输出： 对于整个系统运行状态的监控。5.1.2功能要求整个私有云软件系统要实现下列功能:帐户控制用户认证：用户登录时的对用户的合法性进行认证帐户管理：添加、修改、删除用户云桌面管理云桌面的检索：检索用户可以使用的云桌面，并显示给用户云桌面的使用：启动，停止云桌面云桌面的制作：从ISO安装文件制作；从现有云桌面基础上制作云桌面的监控：云桌面的运行状态，运行位置，运行时间，所有者。后台服务管理系统监控：物理服务器的监控5.1.3性能要求可靠性支持离线模式，保证断网时，业务不会中断。能支持300以上500个以下的云桌面同时健壮的运行，一旦服务器出现故障，也能将受到影响云桌面平滑的迁移。灵活性：支持本地和VDI两种模式。尽可能利用现有硬件，对于符合虚拟化要求的教室电脑，采用本地模式，对于配置较低的电脑采用远程模式。合理降低硬件成本。扩展性方便的扩展或缩减。利用云计算可伸缩的特点，服务器端和客户端可根据目前或将来的部署规模，随时进行调整。5.2平台结构5.2.1功能模块的结构图5.2.2系统架构图5.2.3程序模块结构图5.2.4程序模块关系图:5.2.5功能需求与程序的关系功能需求程序模块用户认证目录服务访问模块帐户管理目录服务访问模块云桌面的检索中央控制模块云桌面的使用中央控制模块云桌面的制作节点控制模块云桌面的监控中央控制模块系统监控中央控制模块物理服务器的监控中央控制模块5.3接口设计5.3.1用户接口用户接口要根据需求分析的结果，为用户提供一个友好的界面。在界面设计上，做到简单明了，布局合理，易于操作，突出显示重要的信息。同时，用户的交互流程要合理，符合用户通常的使用习惯。出错信息要直观，没有歧义。鉴于大部分用户对Windows界面和使用习惯较为熟悉，因此，界面设计上要尽量符合Windows的风格和使用习惯。总体来说，用户界面设计要做到简单，易用，可靠。用户接口分为普通用户界面和系统管理员界面。其中，普通用户界面又分为基于Web客户端和基于桌面应用程序的客户端。普通用户界面用户登录虚拟机列表系统管理员界面系统管理主界面帐户管理云桌面监控云桌面制作系统监控镜像管理5.3.2外部接口外部接口，即软件系统向外提供服务的软件接口。Web服务层用户认证接口云桌面检索接口云桌面启动接口云桌面关闭接口PAAS层本地代理服务的接口中央控制服务的外部接口目录访问服务的外部接口工作节点控制的外部接口IAAS层IAAS层不向外提供任何接口，指向其他模块提供内部调用接口。5.3.3内部接口内部接口，即软件系统内模块之间相互调用的软件接口。Web服务层Web服务层没有内部接口，只负责调用其他模块的内部接口，并向WebClient提供外部接口。PAAS层中央控制服务的内部接口目录访问服务的内部接口工作节点控制的内部接口集群控制接口存储控制接口IAAS层数据库读写接口物理机管理接口Hypervisor管理接口5.4运行设计5.4.1运行模块组合用户通过Web页面进行的所有操作，Web服务器会根据用户请求，调用Web后台服务。Web后台服务会调用系统的PAAS层服务模块进行处理，然后PAAS层服务模块会调用内部模块，即IAAS服务模块，以及其他的软件服务模块。处理全部完成以后，将处理结果返回给Web后台服务，由它并将处理结果显示在Web页面上。用户通过客户端软件的所有操作，会通过代理服务模块的处理后，同样，代理服务模块会调用系统的PAAS层服务模块进行处理，然后PAAS层服务模块会调用内部模块，即IAAS服务模块，以及其他的软件服务模块。最后，代理服务模块将处理结果返回给客户端。5.4.2运行控制在前台，普通用户通过Web页面和客户端控制系统各个功能的运行，而管理员通过Web页面的操作控制系统各个功能的运行。在后台，Web后台服务模块、代理服务模块通过中央控制模块控制整个系统的运行。中央控制模块负责调度其他的服务，并且收集各种事务处理的状态，以及整个系统的运行状态，并及反馈给前台服务。5.5系统数据结构设计5.5.1逻辑结构设计要点结构thd_InstanceInfo描述虚拟机实例信息序号类型名称说明1stringinstanceID实例ID2stringimageID使用的镜像ID3stringpublicIp对外公开的IP4stringprivateIp内部转换的到的IP5stringstate运行状态6stringinstanceType镜像运行类型7stringlaunchTime运行开始时间8stringplaceMent所属集群的名称9stringuser运行用户结构thd_NodeInfo描述节点服务器信息序号类型名称说明1stringhostIpnode的IP地址2stringclusterNamenode所属的cc名称3i64freeCPUs空闲的CPU数4i64freeDisk空闲的磁盘5i64freeMem空闲的内存6i64totalCPUs总CPU数7i64totalDisk总磁盘容量8i64titalMem总内存数结构thd_ClusterInfo描述集群信息序号类型名称说明1stringclusterName集群名称2stringhostIp集群的IP地址3stringHYPERVISOR集群的Hypervisor类型结构thd_ImageInfo描述镜像的属性序号类型名称说明1stringimageID镜像的ID2stringimageLocation镜像xml保存位置3stringimageState镜像状态4stringimageOwnerID镜像创建者的ID5stringarchitecture架构6stringimageType镜像类型7stringkernelID内核ID8stringramdiskIDRamDiskID9i64isPublic是否公用10stringsignature签名11stringname镜像名称12i64imageCategory镜像的使用权限13stringDescription镜像的说明14stringPlatform镜像平台15stringownerName镜像创建者的名称16stringvmStyle虚拟机类型17stringGroups镜像组18stringOS操作系统19stringcreateTime创建时间秒数20i64Size镜像大小(字节数)21stringManifest保留，未使用22stringHYPERVISORHypervisor类型结构thd_UserInfo描述用户的信息序号类型名称说明1stringuserName用户名2stringemail电子邮件3stringrealName真实名称4i64reservationID保留5tringbCryptedPassword用户密码6stringtelephoneNumber电话7stringaffiliation保留8stringprojectDescription保留9stringprojectPIName保留10stringconfirmationCode确认码11stringcertificateCode认证码12boolisApproved是否批准13boolisConfirmed是否确认14boolisEnabled是否可用15boolisAdministrator是否管理员16i64passwordExpires密码有效期17stringtemporaryPassword临时密码18boolisPrivateImgCreated是否创建私有镜像19i64popedom权限20stringsLogonName登录显示名称21stringsSeriesName部门\院系名称22i64seriesID部门\院系编码 结构thd_TRANSACTION描述事务的属性序号类型名称说明1stringtransactionID事务的ID2stringimageID原始镜像的ID3thd_TRANSACTSTATEstate状态4stringinstanceID实例的ID5i64instancePort实例使用的端口6stringinstancePassword访问实例的密码7i64downloadProgress下载的进度8stringsubmitTime提交时间（按下提交按钮的时间）9thd_SubmitStatesubmitState提交状态10i64submitProgress提交的进度11i64imageSize原始镜像大小,字节数12i64uploadProgress上传进度13i64uploadSpeed上传速度14stringuser用户ID15thd_ImageInfonewImageInfo新创建镜像的信息16stringsumbitEstimatedTime提交剩余时间17stringmodifyTime上次修改时间结构thd_DomainInfo描述域的信息序号类型名称说明1stringdomain域名，如2stringdomainHost域控制器IP3stringUserNAME域管理员账号，如administrator4stringencryptedPassword域管理员密码5stringbaseDN域的base6i64port域控制器使用的端口结构thd_vmConfig描述虚拟机设置和属性序号类型名称说明1stringID虚拟机设置ID2stringuser使用用户3stringimageID镜像的ID4stringdomain该虚拟机加入的域5stringmachinename虚拟机机器名6stringpublicIp虚拟机的ip7stringpublicMac虚拟机的mac8i64vmcpuNum虚拟机cpu个数9i64vmmemory虚拟机内存10i64vmdisk虚拟机硬盘大小11boolisAssignNode是否指定nc运行12stringnodeIp指定运行的nc地址13stringgateway虚拟机网关14stringconnName虚拟机的网络连接名称（保留）15stringnetmask虚拟机的掩码16stringdnsDomain虚拟机的dns17stringwins虚拟机的wins18boolisExtDisk是否有第二硬盘19i64extDisk第二硬盘大小20boolisThermophoresis是否支持热迁移21boolisSnapshot是否支持快照22i64maxSnapshot最大快照数量23boolisSupportUsb是否支持usb24boolisSupportParallel是否支持并口25boolisDHCP是否dhcp（现用作是否指定ip）26stringthermophoresisNode热迁移的node地址27boolisSupportPeripheral是否支持外设28:i64departmentID隶属部门29:stringthermophoresisCluster热迁移集群结构thd_eucaTransaction描述虚拟机运行的状态序号类型名称说明1stringtransactionID事务ID2stringimageID镜像ID3stringstate状态4thd_TRANSACTSTATEinstanceID虚拟机ID5stringinstancePort使用端口6i64instancePassword连接密码7stringdownloadProgress下载进度8i64imageSize镜像大小9i64user用户10stringnodeIp运行的node11stringmodifyTime访问时间5.5.2物理结构设计要点本系统各程序模块的之间的传递的数据通过Thrift的SDL接口标准来定义，并通过Thrift的标准访问协议进行访问。本系统的数据库的数据，通过OpenLDAP数据库保存数据。通过LDAP的标准访问接口接口对数据库进行访问。数据库通过LDAP的安全标准和加密协议，从软件上保证数据的安全，在硬件上，数据库假设在服务器上，通过RAID5保证数据的安全，采用双机热备等硬件技术保证数据库服务的不间断。给出本系统内所使用的每个数据结构中的每个数据项的存储要求，访问方法、存取单位、存取的物理关系（索引、设备、存储区域）、设计考虑和保密条件。5.5.3数据结构与程序的关系编号模块数据结构目录服务中央控制集群控制存储控制节点控制本地代理服务器监控数据库读写虚拟机管理物理机管理1虚拟机实例信息√√√√√2节点服务器信息√√√√√√√3集群信息√√√√√√√√4镜像的属性√√√√√√√5用户的信息√√√√√6事务的属性√√√√√√√7域的信息√√√√√8虚拟机设置和属性√√√√√√9虚拟机运行的状态√√√√√√√5.6系统出错处理设计5.6.1出错信息出错情况输出信息含意认证失败“用户认证失败，请重新登录。”用户的身份认证未通过，属于非法用户缺少用户名“请输入用户名。”没有填写用户名缺少密码“请输入密码。”没有填写密码云桌面检索失败“云桌面检索失败，请稍候重试。”检索不到当前用户可以使用的云桌面列表无法启动云桌面“云桌面启动失败。”云桌面启动时遇到问题，没有正常启动。Web页面无显示400开头或500开头的HTTPErrorWeb服务器故障，或者断网了。连接云服务器失败“连接云服务器失败，请联系管理员，或稍后再试”Web页面和客户端显示“连接云服务器失败”。服务器日志中报错云桌面损坏“云桌面不正确或已损坏无法启动，请联系管理员。”Web页面和客户端显示“云桌面启动失败”。服务器日志中报错服务器宕机无服务器日志中保留宕机前的信息网络中断“在线登录失败，将自动切换到离线模式。”Web页面和客户端显示“当前处于离线模式”。提交云桌面失败“提交云桌面失败，请重新提交或联系管理员”提交镜像时，遇到故障，可能是因为网络故障引起。连接云桌面失败“未能成功接连到云桌面，请稍候再试”云桌面还没有完全启动，或者网络故障。5.6.2补救措施故障出现后可能采取的变通措施，包括：后备技术、降效技术，以及恢复和再启动技术后备技术目录服务及数据采用软件和硬件的双机热备技术，定期备份重要数据。存储服务支持网络存储和磁盘阵列，发生故障后，可以立即恢复。存储服务支持断点续传，网络故障排除后，可继续上次的任务。降效技术本地客户端支持离线技术。断网模式下，不影响业务的正常进行。所有的服务都支持支持人工手动重启。恢复及再启动技术Web服务正常时，管理员可以通过网页远程来启动或重启系统的所有服务。Web服务正常时，管理员可以通过网页远程重启服务器。Web服务故障时，管理员可以通过命令行的方式启动或重启系统的所有服务。服务器重启后，会自动启动并初始化所有系统服务，恢复可用状态。5.6.3系统维护设计系统功能维护设计数据备份：能通过软件的方式将数据库数据定期热备份。垃圾回收：定期清理服务器上已经删除的虚拟机文件。在服务器上运行虚拟机时，虚拟机关闭后，清除用户保存在在服务器上的虚拟机的使用痕迹系统扩展：规模扩展时，能在不停止服务的情况下，扩展节点服务器的数量。程序模块维护设计采用MVC设计模式和模块化的软件架构设计，尽可能减少系统功能模块之间的耦合度，保障系统的可维护性和可扩展性。严格按照软件工程的设计规范和开发步骤，以敏捷开发的方式合理设置每个开发sprint。每个Sprint中按照瀑布式开发方式进行。通过快速原型和多次迭代的方式，保障系统的稳定性。详细编写个阶段文档资料，以利于功能增强或二次开发。5.7运行环境5.7.1Linux本地版桌面客户端硬件环境主板支持VT-x虚拟化技术CPU支持VT-x虚拟化技术，主频2.0GHz以上内存推荐4GB，最低2GB硬盘100GB以上显卡支持Linux驱动的主流显卡网卡支持Linux驱动的主流网卡软件环境操作系统Ubuntu10.04DesktopLTSamd64浏览器MSIE7.0以上,Firefox14.0以上软件JRE1.6.05.7.2VDI远程版Web客户端硬件环境主板X86架构CPUX86架构内存最低2GB硬盘100GB以上软件环境操作系统WindowsXP/WindowsVista/Windows7浏览器MSIE7.0以上,Firefox14.0以上其他软件无5.7.3服务器端硬件环境类型机架式1UCPU核数8核内存16GB硬盘500GB至少需要一台服务器，需要根据规模，添置和扩展物理服务器数量软件环境操作系统Ubuntu12.04ServerLTSamd64浏览器无其他软件无5.7.4网络环境有线带宽千兆主干网，百兆到教室PC机。无线带宽300M以上Wi-FiAP其他要求教室PC机能访问机房服务器学校无线网络能访问教室PC机简要的网络拓