桌面云平台在高校计算机信息管理中的运用

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论文摘要

  1.高校计算机信息管理的现状

  随着信息的不断发展,高校微型计算机的普及和应用也出现越来越多的问题。主要体现在以下几个方面:

  (1) 信息安全。由于所有的数据和信息都分散存储在 PC本地硬盘中,使得数据丢失和信息泄露的途径非常多。数据在终端本地存储,没有统一的管理,造成各种端口难以管控;使用者行为难以约束,各种数据的拷贝和使用权限没有加以保护,造成电脑失窃导致数据丢失和信息泄露。

  (2) 难以管理。面对广泛分布的 PC 硬件,用户日益要求能在任何地方访问其桌面环境,因此集中式 PC 管理极难实现。由于PC硬件种类繁多,用户修改桌面环境的需求各有不同,因此 PC 桌面标准化也是一个难题。

  (3) 高能耗、高排放。一台 PC 的能耗在 200 瓦左右,每台PC 个人电脑平均运行 12 小时以上,一台 PC 一年耗电 800-1000 度电左右,对于学校大规模的 PC 工作环境,一年的耗电量是一个非常惊人的数字。这当今提倡绿色环保、低碳经济的大环境下,确实是一个巨大的挑战。

  (4) 资源未能充分利用。PC 的分布式特性使人们难以通过集中资源的方式提高利用率和降低成本。结果,PC的资源利用率通常低于5%,远程办公室需要重复建设桌面基础架构。

  高校的教学科研和行政办公从采购软硬件到安排管理人员都需要投入大量的人力和物力,怎样在信息化的管理过程中运用新技术,提高效率节约成本成为了迫切需要解决的问题。虚拟化桌面云可以成为解答这道难题的一个突破口。

  2.桌面云

  2.1 桌面云的定义

  桌面云是可以通过瘦客户端或者其它任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序。其本质是资源的集中、池化和动态分配,桌面云可以理解为云计算在终端操作系统的一种应用,即:将传统的基于PC主机的桌面操作系统迁移至云端,由云资源池代替PC主机提供桌面运行所需要的计算、存储等资源,终端设备只负责远程接入和屏幕信息的刷新,从而使操作系统桌面与终端设备实现了分离,使桌面可以得到统一的部署、维护和管控,从根本上解决了传统桌面难以管理维护的困境。同时终端设备也不再局限于PC,用户可以通过不同类型的终端设备访问自己的办公桌面。

  简单地说,建立一个强大的服务器阵列然后在每一台服务器上建立若干个虚拟机,有的作为服务器,完成传统的物理服务器的工作;有的作为普通电脑,用来分配给学生、教师和行政人员使用。在桌面上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。

  2.2 基本架构和组件

  桌面云计算架构,主要包括以下几个部分:客户端、网络接入、管理控制台、身份认证、操作系统或应用服务器等。大体如图1所示。

论文摘要

  系统采用三层架构,第一层是弹性业务节点ESC,ESC是针对整朵云的管理与调度;第二层是集群管理节点CRM,一朵云下可有多个集群,一对CRM只负责管理一个集群;第三层就是计算与存储资源池。ESC有附属的OMM节点,对外提供管理Portal,IMG节点保存镜像。主要包括以下管理节点:

  (1) MCNA 节点:单台配置,充当安装与扩容的节点,同时也充当 NTP(Network Time Protocol)服务器与日志节点。日志空间占满所有磁盘空间,占满后将从头循环删除。MC-NA 还可以安装虚拟化软件,加到计算资源中,创建用户虚拟机。

  (2) ESC 节点(Elastic Service Controller):采用 1+1 热备工作方式。弹性服务控制器主要管理多个集群的资源与调度,它不涉及集群内的资源管理,只负责集群间的资源管理与调度。通过对虚拟资源、用户数据的统一管理,对外提供弹性计算、存储服务。管理用户和各种资源的业务信息。

  (3) OMM 节 点 (Operation and Maintenance Manage-ment):采用 1+1 热备方式。通过提供统一的操作维护管理接口,操作维护人员通过WebUI远程访问,对整个系统进行操作维护。

  (4) CRM 节点(Computing Resource Manager):采用 1+1热备工作方式。计算资源管理器主要完成对本集群内物理计算资源与存储资源的管理,负责为每个虚拟机分配相应的虚拟计算资源,在一个计算集群内,计算资源是共享的,虚拟机可以从一个物理计算节点迁移到另一个物理计算节点。最多每集群100台服务器。

  (5)IMG 节点(Image):提供镜像文件的存储功能,镜像数据管理功能,如镜像的注册、查询、修改、删除等。

  3.桌面云平台优势

  (1) 提高效率,轻松维护

  传统桌面应用管理中,许多工作都需要在每个桌面上做一次,工作量非常大。对于那些需要频繁替换,更新桌面的公共机房来说工作量就更大了。机房管理员需要配置不同的操作系统和运行程序来满足不同培训课程的需要,对于有上百台机器来说,这个工作量已经非常大了,而且这种工作还要经常做。在桌面云解决方案里,管理是集中化的,管理员通过控制中心管理成百上千的虚拟桌面,所有的更新,打补丁都只需要更新一个“基础镜像”就可以了。对于不同的课程,我们只需要根据课程的不同配置几个基础的镜像,然后不同的培训课程的学员可以分别连接到这些不同的基础镜像,而且如果我们要做任何修改,只需要在这几个基础镜像上进行就可以了,只要重启虚拟桌面,学员就可以看到所有的更新,这样就大大节约了管理成本。

  (2) 安全性高

  通过桌面的云化,实现了信息安全的提升,通过数据与终端设备的分离,数据被集中到数据中心进行统一的管控,而不再分散在各个物理PC的本地硬盘上。通过网络传送到终端的只是桌面屏幕的刷新数据,用户桌面和应用系统间的数据交互全部局限在数据中心内部,使针对数据的各种管控策略和管控手段更加便利 。针对终端,可以禁止用户对终端进行改动,接入安全方面,提供多种认证方式组合,除了传统密码认证方式之外,还支持指纹、USB Key和动态口令的认证方式。另外通过安全网关可以实现加密传输和防截屏、防二次跳转,增强公网接入桌面云的安全性。

  (3) 应用环保

  传统计算机处于空闲状态时耗电量也不少。为了冷却这些计算机使用产生的热量,须使用一定的空调设备,而这些能量的消耗也是很大的。使用桌面云解决方案后,硬盘节能技术,可依据业务负载,实现硬盘智能休眠,可降低40%的能耗。瘦终端智能风扇可根据系统当前温度智能调节风扇转速,降低风扇功耗及噪音 (风扇占整机功耗15%左右),增强设备环境适应能力。CPU智能变频:根据业务压力智能调节CPU工作频率,在业务压力小时,降低CPU工作频率,大大降低系统功耗,瘦客户端的用电量大大减少。

  桌面云解决方案实现了集中管理、便捷维护、降低成本等功能,为教学资源的安全性提供了保障。随着桌面云技术的日益成熟和不断完善,它将为高校信息管理提供越来越多的便利。

  参考文献:
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