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信创国产化桌面云教育行业解决方案

2024-12-16 17:20 邓全永 197

一、项目背景

教育信息化是国家信息化的重要组成部分,是在教育领域全面深入利用信息技术,开发利用教育资源,促进技术创新、知识创新和创新成果的共享,提高教学质量和效益,推动教育改革与发展的历史进程。教育信息化是教育现代化的重要标志,以教育信息化,带动教育现代化,已成为我国教育事业发展的战略要求。

从简单购置计算机和多媒体设备,到建设校园局域网、中小学“校校通”、普教城域网,再到整合校园内容资源,实现资源优化利用,最后构建学校化的虚拟社区,教育信息化建设具有明确的发展路线思路。

为了提高中小学师生应用信息技术的能力,促进基础教育快速发展,学校数据中心已经采用了虚拟化技术,加快市内中小学的基础教育信息化设施体系建设。同时,将通过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、实施教师教育技术能力提升、全面实施数字校园建设等行动,不断提高教育信息化的普及和应用水平,使信息技术更好服务现代教育。

随着教育信息化进程不断推进,电子教室、电子阅览室、多媒体教室以及教师的办公用PC机不断增多,软件不断升级,另外现代教育对于IT应用功能要求的不断提高,这使得PC的管理维护问题更加突出,如何通过应用模式创新,降低总体投入,提高使用效率,是当前教育信息化建设者关心的关键问题。

教育信创是教育领域的信息技术应用创新产业,它是数据安全、网络安全的基础,也是新基建的重要组成部分,旨在通过自主可控、国产替代解决核心技术关键环节的“卡脖子”的问题,当前教育全面拥抱信创已然成为的必然趋势。随着国家大力发展信创领域的教育教学投入,国产化教学环境的投入,解决使用者面临国产化操作系统和硬件的使用熟悉程度,也成了教育信息化建设者面临的关键性问题。

二、现状和需求分析

2.1 现状概述

院校拥有XXX间以上电子教学机房、XX个图书馆电子阅览室、近XX个实验室、多媒体教室和行政办公室。电子教学机房采用千兆网络连接部署,多媒体教室、电子阅览室和行政办公室等信息环境均为千兆核心,百兆或千兆接入的网络结构。

2.2主要问题

目前院校在校园桌面管理上主要遇到以下几个问题:

1) 缺乏标准化管理方式

国产化硬件平台有龙芯、飞腾、海光、兆芯、鲲鹏、海思(麒麟、盘古);操作系统有麒麟系列、统信UOS、中科方德,软硬件之间的搭配较为复杂,导致管理碎片化,增加IT维护工作量。

2) 终端分布零散

院校内教学楼较多,电子教室、多媒体教室、图书馆、实验室、办公区等地方零散分布各个平台的软硬件,管理员无法进行批量维护和远程维护。

3) 系统维护复杂

硬件平台众多,需要配套不同的操作系统版本,导致操作系统的补丁更新、软件的安装和升级这些基础运维在实际环境中都很难实现批量化和自动化,通常需要网络管理人员或计算机的固定用户亲自动手安装和更新。

4) 教学环境搭建繁琐复杂

学校电子教室、实验室、多媒体教室可能需承担不同年级、科目、专业的教学任务,不同的教学需要不同的教学环境,这给电子教室老师及授课老师提出了严峻的挑战,重复不断的进行教学环境的迅速还原和搭建,在正常工作时间内难以完成,往往需要加班来做这些重复性极高的工作。

5) 无法防止误操作

学生们对计算机的了解程度不同,在接受新知识的同时总是希望更多的尝试和实际操作,于是在使用过程中常常会出现很多误操作的问题。例如,刚刚接触文件新建和删除的时候,可能会频繁的新建和删除文件,这样做的直接结果便是会出现大量的无用文件或者系统文件被删除而导致系统瘫痪。频繁的重新安装操作系统无疑是项耗费时间和人力的工作。

2.3 需求总结

通过对学校的桌面管理现状进行分析,对信创信息化改造方案的核心需求如下:

Ø  统一管理:桌面分散,数据分散,无法进行有效管理,需要统一的桌面管理模式。

Ø  智能更新:每次系统/应用升级耗时费力,需要智能化的增量更新模式。

Ø  多系统切换:不同学科、不同场景,需要不同的桌面环境,需要多系统切换能力。

Ø  还原免维护:不同学生使用,产生不同的系统垃圾,需要系统自动恢复能力。

Ø  极致体验:每节课50分钟,必须完成授课和课堂作业,需要极致发挥硬件性能。

 

三、总体设计

3.1设计原则

为保证方案的能够最终达到信创校园云建设的相关要求,在设计方案时遵循如下的设计原则:

•  方案先进原则

要求全面支持国产化,并且桌面管路功能完善、技术先进、安全可靠、服务领先;

•  系统安全原则

校园信创桌面云包含、系统安全、数据安全和运行安全等;

•  可扩展原则

统一规划,兼顾长远,既要满足现有的需求,又要兼顾系统的可扩展性,保证分布实施的延续性,系统在结构、规模、应用能力等各个方面都具备扩展能力;

•  可靠性原则

支持多系统切换,系统自动恢复,确保安全保密设备的高可靠性和稳定性;

•  经济性原则

桌面云平台的建设、运行维护以及将来的扩展建设,必须符合经济性原则;

•  易操作原则

桌面云系统平台的使用、维护、管理、发行等方面要易操作;

•  高效原则

桌面云系统平台的处理能力要求能满足现阶段的实际需求,保证系统的高效运行,并能根据系统的发展进行不断提升;

•  功能完整原则

桌面云系统平台的功能完整,应用安全扩展系统功能完整;

•  灵活性原则

桌面云系统平台的系统扩展、应用安全建设方面都必须满足灵活性要求。

•  规范性原则

桌面云系统平台必须满足国家各种相关规定和标准。

3.2 方案目标

本项目的总体目标是在不影响院校原有网络结构和正常教学业务的前提下,从统一纳管国产软硬件平台的角度出发,构建灵活方便、功能实用的桌面管理系统,实现对电子教学机房、图书馆电子阅览室、实验室、多媒体教室、科研教育和行政办公室桌面的全面管控、简捷的管理及提供良好的应用体验,最终达到相关教育部门的要求。

方案建设目标:

•  保护电子教学机房、多媒体教室等电子教学业务平台的业务连续性;

•  实现灵活快速的教学课程系统搭建和多系统组合;

•  实现院校内部各个应用场景国产终端便捷管理;

•  提升学生和老师在电子教学环境的应用体验和满意度;

•  大幅度减少职业院校国产桌面和终端的维护工作量;

•  杜绝在电子教学机房、电子阅览室等环境中的病毒和木马;

•  实现教学环境和教学课件数据随时进行快速地存储和更新。

四、解决方案

信创桌面云管理系统基于领先的系统虚拟化技术,以计算机系统管理为中心出发点,从系统下发、虚拟防护、快速更新、立即还原、行为控制等多个角度构建一套完整的终端系统管理体系,防御各种终端异常事件,通过技术手段全面贯彻落实院校的国产终端管理。

4.1系统架构

信创桌面云管理系统整体系统架构如下:


                                              image.png


信创桌面云管理系统通过系统引导环节开始进行终端管理,通过系统虚拟化技术结合上层管理方案,为院校管理员快速搭建高效、可靠的国产桌面管理平台。通过服务端管理操作,实现了院校集中化的桌面管理方式,将IT 管理员从传统跑断腿的桌面管理模式中解脱出来,院校信息管理部门无需逐一维护终端硬件设备,操作系统、应用和数据管理以集中化的方式实现,这使得桌面管理更合规、软件迁移更简单、备份可靠性更高、数据信息更安全。

4.2部署拓扑

信创桌面云管理系统部署无需改变现有的网络架构,只需要将服务器连接到用户网络,建立用户的操作系统镜像文件,然后将所有客户机的开机自动进行系统下发和增量更新。

而且非常简单方便,非常适合职业院校校园内各种环境下应用,如图书馆、电子教室、多媒体教室、实验室、老师办公室等都具有其突出的应用优势。网络拓扑示意图如下所示:


image.png


4.3方案价值

1)保障系统安全稳定

信创桌面云管理系统通过系统虚拟化技术将操作系统以模板方式在服务器上进行管理,终端本地对应分组对系统模板及应用进行本地缓存写入。通过磁盘虚拟化技术进行磁盘还原,可以完全杜绝个人对终端系统及应用程序的破坏;终端重启后,病毒、木马及学生在终端安装的程序或修改的资料便可立即被清除,系统瞬间恢复到管理者预设的纯净状态。使得病毒及学生在终端任何的操作、删改都不会对教学终端系统造成破坏,这对于多人共用的终端系统安全提供了根本的安全保障。为满足高校的多种应用需求,也可根据实际需要设置何时进行系统还原,以满足各种实际教学需求。

2)教学环境随需交付

信创桌面云管理系统只需对样机进行系统软件的制作,服务器进行全校维护即可;应用安装、系统配置、补丁升级只需一次增量更新,即可实现全网安装和升级,也可按照班级、部门等单位灵活管理。

按分组、班级进行磁盘模板管理即可便捷的交付相应的教学环境,使教学环境的搭建变得极其简单。每次教学结束后可实现教学终端环境的彻底清理,为下次授课提供完全纯净的教学环境。

3)稳定可靠

信创桌面云管理系统基于终端本地运算,让终端数据处理更多的依靠终端本地硬件,这样终端可充分发挥终端CPU、内存、显卡等硬件资源,充分利用终端的处理能力及兼容性,各种教学软件机办公软件以及蓝光高清视频等均可流畅使用,也可兼容各种计算机外设。可保证学校各类教学、办公应用并具有良好的可扩展性,可充分保护学校在信息化建设中的投资。

4)充分利旧

原有网络环境及终端可充分利用,不同型号、不同配置、不同性能终端能安装x86版本的UOS、KOS系统,均可继续使用,可实现完全的利旧,充分提高资产利用率。

可以集中、统一管理国产软硬件平台以及x86架构的原有PC,使得终端管理工作大大简化,可大大减少校园网终端运维工作量及精简运维工作人员。

5)原生体验

信创桌面云管理系统不会改变终端用户的使用习惯,用户无需接受任何形式的培训即可正常使用。这使得学生在教学过程中不会因管理平台的应用而影响到终端的使用和教学的正常进行。

4.4典型配置

服务器-教学场景模式:

类别

配置1

配置2

配置3

配置4

服务端

D2000/FT-2000

8G/16G

960G

鲲鹏920-4核

8G/16G

960G

龙芯3A5000

8G/16G

960G

KH-30000

8G/16G

960G

负载

100-200

100-200

100-200

100-200

操作系统

UOS/KOS

桌面版

UOS/KOS

桌面版

UOS/KOS

桌面版

UOS/KOS

桌面版

 

服务器-校园集中管理模式:

国产硬件和国产系统的多样性,导致系统管理复杂程度几何式增长。系统支持兆芯、龙芯、飞腾等国产终端,支持UOS、麒麟等国产操作系统管理平台可以通过对不同硬件和操作系统进行系统封装,在下发到指定类型的硬件终端上,以此保障系统兼容性。