高職院校桌面云系統項目設計

葛玉軍

（江蘇省南通衛生高等職業技術學校，江蘇 南通226007）

隨著信息技術的飛速發展和高校教學、科研、管理的需求變化，基于互聯網的服務需求激增。采用云計算模式，提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，通過資源共享池的合理配置，可快速提供桌面應用和資源服務，大大減輕管理的壓力。桌面云體系結構下，基礎網絡和資源運營與管理的彈性化和按需化可實現基礎設施的效率最大化，使高校的桌面用戶能夠共享云平臺上先進的軟硬件資源，享受優質的信息化服務。

1 桌面云系統

1.1 基本概念

桌面云是通過瘦客戶端或者其他任何與網絡相連的設備來訪問跨平臺的應用程序，以及整個客戶桌面。就是通過云計算軟件來實現桌面的統一，資源的共享，讓客戶端脫離主機，用顯示器和云端設備就能實現登錄，從而減少管理和維護費用。

1.2 桌面云系統價值

（1）管理集中。在桌面云解決方案里，管理是集中化的，通過控制中心管理成百上千的虛擬桌面，所有的更新只需要更新一個基礎鏡像就可以了，重啟虛擬桌面就可以看到所有的更新，從而大大節約管理成本。

（2）性能安全。在桌面云解決方案里，所有的數據以及運算都在服務器端進行，客戶端只是顯示其變化的影像而已，所以不需要擔心客戶端的非法竊取。

（3）節能環保。傳統個人計算機的耗電量非常大，每臺傳統個人計算機的功耗在200W左右。采用云桌面方案，每個瘦客戶端的電量消耗在16W左右，只有原來的8%，能耗大減。

（4）降低成本。IT產品的成本包括初期購買、生命周期的管理維護和能耗、硬件更新升級等支出。從桌面云在整個生命周期的成本看，初期硬件上的投資較大，要購買新的服務器來運行云服務。但是，傳統桌面的更新周期是3年，服務器的是5年，硬件上的成本基本相當，由于軟成本的大大降低，軟成本在 TCO(Total cost of ownership)中占有較大比重，所以，采用云桌面的TCO大大減少了，相比傳統桌面可減少40%。

2 桌面云設計案例

江蘇省南通衛生高等職業技術學校為了加強信息化應用體系建設、推進優質數字教育資源建設與共享行動、不斷提高教育信息化的普及和應用水平，擬建設一套桌面云系統，用作日常教學、辦公使用。

2.1 需求分析

系統需要連接學校160個教室，即160個桌面云終端，需準備200個軟件授權。要求虛擬化平臺可以保證教學環境的正常運行,集中化管理用戶的桌面及各種教學應用程序，同時盡量保證用戶的桌面使用。項目重點是云平臺的搭建、桌面云的部署、桌面系統的安全防護、教師終端和教育應用軟件的部署。

2.2 設計目標

此項目旨打造校園智能化管理環境，構建校園教育云計算基礎平臺，加快推進數字化校園建設，創新運行機制和管理模式。項目建成后，提供靈活、安全的桌面工作環境，同時無需對現有的前后臺應用作大規模改造。技術上選擇采用虛擬化的方式，實現集中的應用管理構架。項目擬實現以下目標：

（1）教師可以隨時隨地辦公、學習。將電腦在教育中的應用從電教室、辦公室等固定場所解放出來，通過無線、3G、寬帶等網絡技術實現隨時隨地訪問。

（2）實現應用管理的集中化。虛擬應用和桌面集中部署于學校數據中心的虛擬化服務器上，終端設備上無需部署應用。

（3）虛擬應用和虛擬桌面可以單獨發布，教師既可以單獨使用虛擬桌面也可以單獨使用虛擬應用，使用虛擬桌面和虛擬應用都不占用本地計算機資源，低配置計算機也能靈活使用桌面和應用。

（4）可以迅速地、靈活地部署最新的應用軟件，能良好兼容學校的現有設計和應用程序，并且對未來可能的應用及安全構架有良好的兼容性。

（5）后臺桌面虛擬化平臺可以發布 VDI（Virtual Desktop Infrastructure）桌面、池桌面、共享桌面、流桌面，并可以通過IOS、Android、blackberry、windowsmobile移動智能設備訪問虛擬桌面和虛擬應用，以滿足廣大師生的教學需要。

（6）確保數據傳輸的安全可靠性。在數據中心到終端網點的網絡中傳輸的是經過專有TCP協議加密的屏幕刷新和鍵盤鼠標操作等信息，此協議可以被廣域網加速，降低帶寬開銷。

（7）應用和桌面全部運行在服務器端，運行在高性能的服務器上可以使應用的性能得到提升。

（8）構架設計遵循開放、靈活的原則，以適應系統擴充以及日后的需求變更，應用虛擬化方案可以適應主流的服務器、客戶端的硬件配置，對學校現有的服務器、PC等設備可充分利用，便于日常維護。

（9）可擴展性強，在業務規模增大時，可快速擴容部署。虛擬化桌面與虛擬化應用必須支持多種服務器虛擬化平臺 （Citrix XenServer、VMware vsphere、Microsoft Hyper-V）方便日后學校數據中心擴展有更靈活的選擇。

圖1 云平臺架構圖

2.3 功能實現

針對目前教師電腦在日常工作中存在的問題與要求，我們推薦采用瘦終端與Citrix虛擬桌面中的VDI桌面方式來解決現在的問題與滿足用戶需求。解決方案可以實現：

（1）用云終端取代傳統PC作為客戶端。實用、美觀、零維護。

（2）隨時隨地，使用任意終端，只要輸入個人的賬號，就可以訪問個人的虛擬桌面。實現充分的個性化，可以安裝自己的所需要的應用，連接自己的各種外設。

（3）可以實現應用程序的集中管控，通過兩種方式交付給老師。其一，用戶在應用商店中自助式的選擇應用程序；其二，由管理員在后臺集中進行安裝和推送。

（4）在云中，有自己海量的存儲空間，并隨時可以通過虛擬桌面訪問自己的各種數據。不受網絡帶寬限制，只要安全策略允許，就可以訪問云桌面。可以統一更新新客戶端硬件平臺。

（5）減少學校電費開支，動態分配資源。數據集中管理，保證數據安全。

2.4 系統構架

（1）面向學校的教育云根據學校的現狀和發展需求，平臺架構在集中的區域數據中心，建立起一個集約化的，高度自動化管理的教育云平臺。總體模塊示意圖如圖1所示。

（2）基于Citrix FlexCast按需交付技術的云平臺架構。Citrix作為桌面虛擬化解決方案領域中的領導者。不同的場景、不同的崗位上的教職工需要不同類型的桌面。

（3）項目虛擬桌面場景設計。針對學校的各種應用場景，使用集中的VDI的虛擬桌面來部署。在VDI方式下，用戶可通過各種終端設備接收虛擬的Microsoft Windows XP或Vista桌面。

（4）虛擬桌面整體構架。在基于網絡環境劃分成三個部分：終端層、虛擬桌面層和后臺應用層，各部分之間使用防火墻嚴格隔離，只開放訪問必須的端口。將用戶終端隔離后可以對后臺應用服務器起到很好的保護作用，用戶所有的個人桌面、應用和文檔被集中控制在虛擬桌面層。

2.5 模塊功能

（1）Web Interface。 網絡入口服務器 Web Interface（WI）負責顯示基于Web的界面，當用戶順利通過身份驗證后可以看到自己可用的虛擬桌面。其相當于云桌面的訪問門戶。

（2）基礎架構服務器集群。許可證服務器（License）負責Citrix桌面虛擬化的許可證管理和查詢。活動目錄 （AD）服務器提供標準的LDAP目錄服務，負責用戶的身份驗證和所有桌面虛擬化組件之間的信任互訪。數據庫服務器（DB）負責存放桌面虛擬化以及應用虛擬化的所有配置信息，同時也可以保存這些服務器的歷史性能數據。應用虛擬化服務器（XenApp）負責向用戶推送共享桌面。桌面虛擬化控制器Desktop Delivery Controller（DDC）是基礎架構服務器的核心組件，提供如下服務：XML服務、控制器服務、資源池服務、IMA服務等。

（3）虛擬桌面承載服務器集群。虛擬桌面承載服務器底層使用XenServer服務器虛擬化技術，每臺物理機上虛擬出一定數量的虛擬桌面，目前虛擬桌面以Xp操作系統為主，教師桌面上除了承載標準的教師應用外，還運行著一個Citrix的服務：虛擬桌面代理服務負責與Desktop Delivery Controller進行注冊并保持與控制器的心跳檢測。

（4）OS鏡像管理和交付模塊。OS鏡像管理和交付模塊是由Provisioning Server（置備服務器，簡稱PVS）組件來完成的。PVS在虛擬化基礎架構上為多臺XenApp服務器實例提供了老師桌面操作系統鏡像。

（5）Access Gateway 和 NetScaler。Access Gateway是外網用戶接入虛擬桌面構架的安全接入網關。負責把所有從終端設備網段到后臺服務器之間的通訊封裝在使用443端口的加密通道中。NetScaler負責為網絡入口Web Interface提供負載均衡支持以提供Web Interface組件的高可用性。

2.6 服務器及硬件規劃

本項目的運行環境配置依據教師用戶數為160個，使用VDI方式，可以承載160個并發的VDI方式桌面；應用虛擬化云平臺服務器集中部署在數據中心；服務器典型配置多為2路8核CPU、64GB或128G內存的PC服務器；基礎架構服務器集群包括虛擬服務器、SQL數據庫服務器、桌面控制服務器；VDI桌面和共享桌面承載服務器集群。根據160教師并發用戶數量及每用戶對服務器資源占用情況的估算。160個VDI虛擬桌面，取普通用戶和Power用戶的中間值，Windows 7，2G內存，每個物理CPU內核支持4個用戶，每用戶2G內存為參考值，計算服務器硬件資源的需求。

2.7 存儲子系統規劃

存儲子系統采用IPSAN存儲：虛擬機操作系統鏡像部分、老師等用戶個人數據存儲公共數據存儲。使用IPSAN。每個虛擬操作系統計劃分配30G空間，160個桌面建議配置 6TB可用的共享存儲。另外，如果每個用戶需要額外的20GB個人存儲空間，160個用戶需要4TB可用共享存儲。按每臺虛擬機需要50GB計算，10臺虛擬機共需0.5TB左右可用共享存儲。一共需要大約10.5TB可用共享存儲。按照每用戶運行虛擬桌面時需要存儲15IOPS計算,如擴大到200個用戶，共需要3000IOPS。

2.8 用戶終端

瘦終端是使用桌面云的設備，一般是一個內嵌了獨立的嵌入式操作系統，可以通過各種協議連接到運行在服務器上的桌面的設備。本項目160個用戶終端采用瘦客戶機，瘦客戶云終端與桌面圖形終端兩位一體，能夠提供多媒體、圖形處理能力，保證業務處理速度。

3 系統擴展

由于采用了模塊化的設計，當后續有需要增加虛擬桌面數量時，整體構架，基礎構架服務部分幾乎不需要改變。只需要擴充以下模塊即可平滑增長系統用戶容量，VDI桌面和共享桌面承載服務器集群；IP SAN存儲容量，添加磁盤數量，其中VDI和共享桌面承載集群按比例增加即可。