高职院校桌面云系统项目设计

2014-01-09葛玉军

科技视界 2014年24期

葛玉军

（江苏省南通卫生高等职业技术学校，江苏南通226007）

随着信息技术的飞速发展和高校教学、科研、管理的需求变化，基于互联网的服务需求激增。采用云计算模式，提供可用的、便捷的、按需的网络访问，通过资源共享池的合理配置，可快速提供桌面应用和资源服务，大大减轻管理的压力。桌面云体系结构下，基础网络和资源运营与管理的弹性化和按需化可实现基础设施的效率最大化，使高校的桌面用户能够共享云平台上先进的软硬件资源，享受优质的信息化服务。

1 桌面云系统

1.1 基本概念

桌面云是通过瘦客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序，以及整个客户桌面。就是通过云计算软件来实现桌面的统一，资源的共享，让客户端脱离主机，用显示器和云端设备就能实现登录，从而减少管理和维护费用。

1.2 桌面云系统价值

（1）管理集中。在桌面云解决方案里，管理是集中化的，通过控制中心管理成百上千的虚拟桌面，所有的更新只需要更新一个基础镜像就可以了，重启虚拟桌面就可以看到所有的更新，从而大大节约管理成本。

（2）性能安全。在桌面云解决方案里，所有的数据以及运算都在服务器端进行，客户端只是显示其变化的影像而已，所以不需要担心客户端的非法窃取。

（3）节能环保。传统个人计算机的耗电量非常大，每台传统个人计算机的功耗在200W左右。采用云桌面方案，每个瘦客户端的电量消耗在16W左右，只有原来的8%，能耗大减。

（4）降低成本。IT产品的成本包括初期购买、生命周期的管理维护和能耗、硬件更新升级等支出。从桌面云在整个生命周期的成本看，初期硬件上的投资较大，要购买新的服务器来运行云服务。但是，传统桌面的更新周期是3年，服务器的是5年，硬件上的成本基本相当，由于软成本的大大降低，软成本在 TCO(Total cost of ownership)中占有较大比重，所以，采用云桌面的TCO大大减少了，相比传统桌面可减少40%。

2 桌面云设计案例

江苏省南通卫生高等职业技术学校为了加强信息化应用体系建设、推进优质数字教育资源建设与共享行动、不断提高教育信息化的普及和应用水平，拟建设一套桌面云系统，用作日常教学、办公使用。

2.1 需求分析

系统需要连接学校160个教室，即160个桌面云终端，需准备200个软件授权。要求虚拟化平台可以保证教学环境的正常运行,集中化管理用户的桌面及各种教学应用程序，同时尽量保证用户的桌面使用。项目重点是云平台的搭建、桌面云的部署、桌面系统的安全防护、教师终端和教育应用软件的部署。

2.2 设计目标

此项目旨打造校园智能化管理环境，构建校园教育云计算基础平台，加快推进数字化校园建设，创新运行机制和管理模式。项目建成后，提供灵活、安全的桌面工作环境，同时无需对现有的前后台应用作大规模改造。技术上选择采用虚拟化的方式，实现集中的应用管理构架。项目拟实现以下目标：

（1）教师可以随时随地办公、学习。将电脑在教育中的应用从电教室、办公室等固定场所解放出来，通过无线、3G、宽带等网络技术实现随时随地访问。

（2）实现应用管理的集中化。虚拟应用和桌面集中部署于学校数据中心的虚拟化服务器上，终端设备上无需部署应用。

（3）虚拟应用和虚拟桌面可以单独发布，教师既可以单独使用虚拟桌面也可以单独使用虚拟应用，使用虚拟桌面和虚拟应用都不占用本地计算机资源，低配置计算机也能灵活使用桌面和应用。

（4）可以迅速地、灵活地部署最新的应用软件，能良好兼容学校的现有设计和应用程序，并且对未来可能的应用及安全构架有良好的兼容性。

（5）后台桌面虚拟化平台可以发布 VDI（Virtual Desktop Infrastructure）桌面、池桌面、共享桌面、流桌面，并可以通过IOS、Android、blackberry、windowsmobile移动智能设备访问虚拟桌面和虚拟应用，以满足广大师生的教学需要。

（6）确保数据传输的安全可靠性。在数据中心到终端网点的网络中传输的是经过专有TCP协议加密的屏幕刷新和键盘鼠标操作等信息，此协议可以被广域网加速，降低带宽开销。

（7）应用和桌面全部运行在服务器端，运行在高性能的服务器上可以使应用的性能得到提升。

（8）构架设计遵循开放、灵活的原则，以适应系统扩充以及日后的需求变更，应用虚拟化方案可以适应主流的服务器、客户端的硬件配置，对学校现有的服务器、PC等设备可充分利用，便于日常维护。

（9）可扩展性强，在业务规模增大时，可快速扩容部署。虚拟化桌面与虚拟化应用必须支持多种服务器虚拟化平台（Citrix XenServer、VMware vsphere、Microsoft Hyper-V）方便日后学校数据中心扩展有更灵活的选择。

图1 云平台架构图

2.3 功能实现

针对目前教师电脑在日常工作中存在的问题与要求，我们推荐采用瘦终端与Citrix虚拟桌面中的VDI桌面方式来解决现在的问题与满足用户需求。解决方案可以实现：

（1）用云终端取代传统PC作为客户端。实用、美观、零维护。

（2）随时随地，使用任意终端，只要输入个人的账号，就可以访问个人的虚拟桌面。实现充分的个性化，可以安装自己的所需要的应用，连接自己的各种外设。

（3）可以实现应用程序的集中管控，通过两种方式交付给老师。其一，用户在应用商店中自助式的选择应用程序；其二，由管理员在后台集中进行安装和推送。

（4）在云中，有自己海量的存储空间，并随时可以通过虚拟桌面访问自己的各种数据。不受网络带宽限制，只要安全策略允许，就可以访问云桌面。可以统一更新新客户端硬件平台。

（5）减少学校电费开支，动态分配资源。数据集中管理，保证数据安全。

2.4 系统构架

（1）面向学校的教育云根据学校的现状和发展需求，平台架构在集中的区域数据中心，建立起一个集约化的，高度自动化管理的教育云平台。总体模块示意图如图1所示。

（2）基于Citrix FlexCast按需交付技术的云平台架构。Citrix作为桌面虚拟化解决方案领域中的领导者。不同的场景、不同的岗位上的教职工需要不同类型的桌面。

（3）项目虚拟桌面场景设计。针对学校的各种应用场景，使用集中的VDI的虚拟桌面来部署。在VDI方式下，用户可通过各种终端设备接收虚拟的Microsoft Windows XP或Vista桌面。

（4）虚拟桌面整体构架。在基于网络环境划分成三个部分：终端层、虚拟桌面层和后台应用层，各部分之间使用防火墙严格隔离，只开放访问必须的端口。将用户终端隔离后可以对后台应用服务器起到很好的保护作用，用户所有的个人桌面、应用和文档被集中控制在虚拟桌面层。

2.5 模块功能

（1）Web Interface。网络入口服务器 Web Interface（WI）负责显示基于Web的界面，当用户顺利通过身份验证后可以看到自己可用的虚拟桌面。其相当于云桌面的访问门户。

（2）基础架构服务器集群。许可证服务器（License）负责Citrix桌面虚拟化的许可证管理和查询。活动目录（AD）服务器提供标准的LDAP目录服务，负责用户的身份验证和所有桌面虚拟化组件之间的信任互访。数据库服务器（DB）负责存放桌面虚拟化以及应用虚拟化的所有配置信息，同时也可以保存这些服务器的历史性能数据。应用虚拟化服务器（XenApp）负责向用户推送共享桌面。桌面虚拟化控制器Desktop Delivery Controller（DDC）是基础架构服务器的核心组件，提供如下服务：XML服务、控制器服务、资源池服务、IMA服务等。

（3）虚拟桌面承载服务器集群。虚拟桌面承载服务器底层使用XenServer服务器虚拟化技术，每台物理机上虚拟出一定数量的虚拟桌面，目前虚拟桌面以Xp操作系统为主，教师桌面上除了承载标准的教师应用外，还运行着一个Citrix的服务：虚拟桌面代理服务负责与Desktop Delivery Controller进行注册并保持与控制器的心跳检测。

（4）OS镜像管理和交付模块。OS镜像管理和交付模块是由Provisioning Server（置备服务器，简称PVS）组件来完成的。PVS在虚拟化基础架构上为多台XenApp服务器实例提供了老师桌面操作系统镜像。

（5）Access Gateway 和 NetScaler。Access Gateway是外网用户接入虚拟桌面构架的安全接入网关。负责把所有从终端设备网段到后台服务器之间的通讯封装在使用443端口的加密通道中。NetScaler负责为网络入口Web Interface提供负载均衡支持以提供Web Interface组件的高可用性。

2.6 服务器及硬件规划

本项目的运行环境配置依据教师用户数为160个，使用VDI方式，可以承载160个并发的VDI方式桌面；应用虚拟化云平台服务器集中部署在数据中心；服务器典型配置多为2路8核CPU、64GB或128G内存的PC服务器；基础架构服务器集群包括虚拟服务器、SQL数据库服务器、桌面控制服务器；VDI桌面和共享桌面承载服务器集群。根据160教师并发用户数量及每用户对服务器资源占用情况的估算。160个VDI虚拟桌面，取普通用户和Power用户的中间值，Windows 7，2G内存，每个物理CPU内核支持4个用户，每用户2G内存为参考值，计算服务器硬件资源的需求。

2.7 存储子系统规划

存储子系统采用IPSAN存储：虚拟机操作系统镜像部分、老师等用户个人数据存储公共数据存储。使用IPSAN。每个虚拟操作系统计划分配30G空间，160个桌面建议配置 6TB可用的共享存储。另外，如果每个用户需要额外的20GB个人存储空间，160个用户需要4TB可用共享存储。按每台虚拟机需要50GB计算，10台虚拟机共需0.5TB左右可用共享存储。一共需要大约10.5TB可用共享存储。按照每用户运行虚拟桌面时需要存储15IOPS计算,如扩大到200个用户，共需要3000IOPS。