十一. 虚拟化环境下的多媒体教室设计

十一.虚拟化环境下的多媒体教室设计（一）项目背景某学院的实践教学中心目前拥有10个多媒体教室，主要针对学生和教师上课、实验项目、考试中心所使用。每个多媒体教室设立30—40台PC机和1-2台服务器不等。分散放置服务器的原因在于，原来学院并没有自己的中心机房，所以将多媒体教室按照学科分类，每个多媒体教室部署不同的教学软件的应用，同时保障教学中的网路速度响应。首先，从计算机中心的管理运维来看，这种分散部署服务器方式，降低了计算机中心的维护和管理效率。如果针对300—400台PC机以及分散在各个教室的服务器进行维护和部署新教学应用，对于计算机中心的管理运维人员是非常复杂而繁重的。其次，从教学的连续性和延续性角度来看，每台PC机用“系统保护卡”和屏蔽I/O硬件的方式，去保护单点PC的数据安全，防止学生随意安装软件，破坏原有由管理人员部署的教学环境，但与此同时，系统保护卡也限制了老师和学生的课件、作业的拷入拷出和留存。然而，对于服务器目前并没有很好的方式去保护，一旦多媒体教室中的服务器宕机，很有可能造成授课中断，教学软件等应用的连续性保护也是院方十分关心的问题。第三，从教学的先进性角度来看，尤其对于信管类专业的学生，他们实际所学习的软件开发类、数据库类等信息化类教学软件，比社会、市场的主流软件至少落后2年以上，甚至有些教学软件根本在学校中是无法了解到的。使这些专业的学生在毕业后，与社会需求脱节，就业压力增大。而造成这种情况主要由于高效采购周期较长，基本在一年以上，有些软件的部署复杂程度较高，不能标准的快速部署，而且对于硬件和网络环境也是有要求的，所以如何加快新技术、主流软件的上线应用和快速部署也是校方关注的问题。第四，从硬件安全和追责的角度来看，对于多媒体教室不仅要保护好应用和软件，同时要保护好硬件的安全，从而保障教学环境。但是仍然会出现PC硬件丢失，系统崩溃等事情，所以需要监控学生的上机情况，保障硬件安全。最后，从经济的角度看，高效的资金来源都是财政拨款，并不是个盈利单位，所以多媒体教室的硬件性能一般，尤其是PC机中，有很多性能落后需要淘汰的机器。而这种反复采购、淘汰、再采购、在淘汰的方式实际上是一种严重的资源浪费。如何在保障教学环境的前提下，降低校园计算机中心的资金投入也是院方一直在探讨的问题。（二）项目功能1系统管理员（1）系统登录系统初始化时已经创建系统管理员账号，登录系统后可修改密码等。（2）班级管理（专业管理）根据专业不同分班级，或者根据选修专业分班级。即可能一个学生属于多个班级（专业版、选修班）。（3）教师管理创建教师账号，以及设置教师所教的班级，教师登录后可对所教班级进行管理。（4）学生管理包括学生的资料录入、分班等。（5）权限管理配置教师权限；配置学生权限。（6）创建虚拟桌面管理员可创建虚拟桌面模板供教师快速部署临时虚拟桌面群；创建教师专用虚拟桌面供教师网上办公；创建学生专用虚拟桌面保存学生的学习历程信息。（7）收费系统学生专用虚拟桌面可启动租赁收费管理。（8）备份恢复对教师资料、学生资料、以及任何一个虚拟桌面系统都可进行备份恢复。（9）服务器资源查看可查看服务器负载性能等信息；查看虚拟桌面的使用状态。2、教师（1）登录系统教师的登录账号由系统管理员创建，登录成功后可修改自己的资料。（2）创建虚拟桌面模板教师可根据自己的课程创建安装有相应的应用程序的操作系统作为模板，以便快速部署临时桌面群进行教学。（3）班级管理教师可以管理所教的班级、增添班级的学生等。（4）部署临时桌面群教师选择一个虚拟桌面模板，快速复制多个一模一样的临时桌面供学生上课使用。（5）备份/清除临时桌面学生下课后，教师可备份学生使用的桌面，或者快速恢复为初始的模板。（6）查看学生虚拟桌面教师可任意进入学生的虚拟桌面考察学生的学习情况。（7）学生权限配置教师可配置学生的权限，比如学生是否有拷贝文件到本地。（8）专用虚拟桌面教师可向系统管理员申请专用的虚拟桌面进行网上办公。3、学生（1）登录系统学生的账号由管理员创建，登录成功后可修改自己的资料。（2）进入教师创建的临时虚拟桌面教师部署临时虚拟桌面时，自动分配虚拟桌面到每个学生账号，学生登录成功后，只能进入教师分配的虚拟桌面。（3）拷贝文件学生可向教师申请拷贝文件到本地的权限，以便带走学习成果。（4）专用虚拟桌面学生可向系统管理员申请专用虚拟桌面，记录本学生的学校学习历程，毕业时可带走虚拟桌面。是否付费视管理员后台设定。综上所述，针对院方对于提高实践教学质量和管理效率的信息化环境改造的需求和目标如下所示：(1)保障教学的连续性；(2)提高教学的先进性；(3)提供灵活便利的授课教学环境；(4)在保障教学质量的前提下，降低计算机中心的运维的复杂程度，提高计算机中心的部署效率；(5)充分合理的利用IT资源，节能降耗，降低信息化成本。1．2．客户需求概要a)对硬件的要求(1)保证教学应用软件的业务连续性；(2)提高应用上线的速度；(3)进行集中管理，降低管理中心的工作量；(4)充分的整合计算资源，节能降耗；(5)延缓服务器等硬件采购的周期，从而降低IT成本。b)对软件的要求(1)标准、灵活、快速的部署教学环境给学生和老师使用；管理人员可以再View架构上，根据授课内容提前创建不同的虚拟模板。每种虚机模板只创建1个。然后根据排课安排手动、自动或者半自动的部署教学环境。此外，部署的时间需要很快，因为下课的时间有限。部署的方式可以采用以下2种方式：A．使用Linkclone技术：将虚拟快速克隆成多个虚机，下课后由老师统一删除所有的克隆虚机，第二次上课重新创建。B．使用snapshot技术：将模板转成虚机，统一快照后进行教学，下课后由老师统一恢复快照，第二次上课继续使用快照的虚机。C．在夜间或者非工作根据排课系统，自动生成第二天的教学环境。(2)应用的集中部署：通过ThinApp使管理员可以将一些通用的软件应用，集中部署在一个应用服务器上，节省存储空间。(3)文件的输入与输出：为方便学生文件的拷入拷出，需要灵活控制前端PC或者瘦前端的USB、光驱、打印及端口、网络等外设端口。防止病毒侵入。单独创建一个虚机，作为文件服务器，通过脚本处理，为每个域账号在服务器上创建一个文件夹，使授课虚拟机的我的文档都指向文件服务器对应的文件夹，以保存老师或学生上课时的文件。即使授课使用的虚机被删除，但只要文件服务器还在，就可以保护老师和学生的文件不受损坏，且可以随时拷出。(4)老师个人虚拟机本地或远程登录：为流动授课老师分配自己的虚拟机，处理日常工作。而且老师可以不受地理位置限制，即使在家也可以远程登录自己的办公环境。(5)环境的打包迁入迁出：为老师提供虚拟机的打包、迁出、签入功能。(6)学生使用的日志记录，便于时候追责。1．3．公司简介济南银泉科技有限公司是济南市第一家在美国上市的山东省高新技术企业和“双软认证企业”，专业从事虚拟化技术和容灾软件系统的研发及推广应用。公司以“为社会创造财富”为己任，长期以来重视管理、创新和客户服务。经过多年的研发攻关，拥有多项具有完全自主知识产权的软件系统产品，并得到广泛应用。多年来，公司已取得计算机软件著作权6项，软件产品登记6项，高新技术产品登记3项；曾获得国家科技部创新基金奖励、山东省计算机优秀应用科技成果二等奖；承担国家级项目课题2项、省级项目课题5项、市级项目课题8项。本单位非常注重科技投入，每年销售收入的8%作为科研经费，用于新项目及新技术的研发。公司目前拥有办公研发生产厂地2300平方米，在山东省17地市、北京、浙江、上海、安徽、河南、河北、山西等省市建立了完善的销售和服务体系，已成为中国虚拟化技术和信息化建设的知名企业。2.需求分析2．1．需求理解1)硬件需求2)软件功能需求根据操作人员的不同分为以下功能:1、系统管理员（1）系统登录系统初始化时已经创建系统管理员账号，登录系统后可修改密码等。（2）班级管理（专业管理）根据专业不同分班级，或者根据选修专业分班级。即可能一个学生属于多个班级（专业版、选修班）。（3）教师管理创建教师账号，以及设置教师所教的班级，教师登录后可对所教班级进行管理。（4）学生管理包括学生的资料录入、分班等。（5）权限管理配置教师权限；配置学生权限。（6）创建虚拟桌面管理员可创建虚拟桌面模板供教师快速部署临时虚拟桌面群；创建教师专用虚拟桌面供教师网上办公；创建学生专用虚拟桌面保存学生的学习历程信息。（7）收费系统学生专用虚拟桌面可启动租赁收费管理。（8）备份恢复对教师资料、学生资料、以及任何一个虚拟桌面系统都可进行备份恢复。（9）服务器资源查看可查看服务器负载性能等信息；查看虚拟桌面的使用状态。2、教师（1）登录系统教师的登录账号由系统管理员创建，登录成功后可修改自己的资料。（2）创建虚拟桌面模板教师可根据自己的课程创建安装有相应的应用程序的操作系统作为模板，以便快速部署临时桌面群进行教学。（3）班级管理教师可以管理所教的班级、增添班级的学生等。（4）部署临时桌面群教师选择一个虚拟桌面模板，快速复制多个一模一样的临时桌面供学生上课使用。（5）备份/清除临时桌面学生下课后，教师可备份学生使用的桌面，或者快速恢复为初始的模板。（6）查看学生虚拟桌面教师可任意进入学生的虚拟桌面考察学生的学习情况。（7）学生权限配置教师可配置学生的权限，比如学生是否有拷贝文件到本地。（8）专用虚拟桌面教师可向系统管理员申请专用的虚拟桌面进行网上办公。3、学生（1）登录系统学生的账号由管理员创建，登录成功后可修改自己的资料。（2）进入教师创建的临时虚拟桌面教师部署临时虚拟桌面时，自动分配虚拟桌面到每个学生账号，学生登录成功后，只能进入教师分配的虚拟桌面。（3）拷贝文件学生可向教师申请拷贝文件到本地的权限，以便带走学习成果。（4）专用虚拟桌面学生可向系统管理员申请专用虚拟桌面，记录本学生的学校学习历程，毕业时可带走虚拟桌面。是否付费视管理员后台设定。2．2．业务视图一、概述系统主要是以三种角色（系统管理员、教师、学生）的操作为线索，体现各个功能模块之间的关系。以下是整个系统的架构图：系统架构图从架构图可看出，需要配备服务器。应用服务器：主要是部署虚拟学校的业务应用系统，包括班级、教师、学生等信息的存储与管理。虚拟机服务器：主要是响应应用服务器的指令，创建教师或学生的账号对应的虚拟桌面，或者是创建临时的桌面供课程教学使用。根据操作人员的不同分为以下功能:系统管理员系统管理员具有最高的操作权限，从初始化系统到系统使用过程的各个模块和角色的管理，具体操作流程图如下：管理员操作流程图（1）本账号信息修改系统初始化时，存在一个名为“admin“，密码为”admin”的管理员账号，为了保证安全性，管理员登录之后修改密码。（2）学校信息修改系统初始化时，学校的基本信息已经存在。如果初始的学校信息与本校信息不符，或者以后信息更改，管理员可以修改学校信息。字段：学校名称学校地址备注（3）系别管理根据学校的具体系别进行添加、修改、删除等操作。字段：系名称系主任办公室电话备注（4）班级管理根据各个系的具体班级情况进行创建班级，以及修改、删除等操作。字段：班级名称专业所属系别班主任辅导员班长学习委员备注（5）教师管理创建教师账号，以及设置教师所教的班级，教师登录后可对所教班级进行管理。可以从excel文件等数据源导入导出教师名单。字段：姓名密码性别职称头衔出生年月所属系别办公室电话手机EmailQQMsn备注（6）学生管理学生的资料录入，指定所在班级等。可以从excel文件等数据源导入导出学生名单。字段：学号姓名密码性别出生年月所属班级电话EmailQQMsn备注（7）课程管理课程根据学校所涉及的全部课程统一由管理员定义，然后由教师选择。字段：课程名称描述（8）权限管理为了保证系统的安全性，有必要给不同的角色设置不同的操作权限。主要分为配置教师权限；配置学生权限。（9）桌面管理桌面是给每个用户分配的虚拟机，用户通过View工具进行桌面远程登录，然后使用桌面操作系统。a.增删改主要是安装各种操作系统，供教师