一种基于分布式虚拟服务技术的校园云平台系统和方法技术方案

一种运用云计算范畴中的分布式虚拟服务技术来实现的校园云平台系统，主要包括校园卡系统、网管系统、服务器端程序、客户端程序。网管系统主要有三个主要功能：（1）创建虚拟机模板；（2）创建用户帐户和虚拟机；（3）查询、设置用户帐户和虚拟机。服务器端程序主要有三个功能：（1）同步虚拟磁盘模板；（2）控制虚拟机；（3）查询虚拟机状态。客户端程序主要有三个功能：（1）用户身份验证；（2）连接登录虚拟机；（3）使能客户端USB等终端设备。管理员可以通过网管系统控制所有机房电脑的开机、关机、自动登录、切换桌面等。用户在使用过程中出现的问题，管理员都可以通过网管系统来解决，不需要去现场处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种校园云平台系统。具体地说，涉及到运用云计算范畴中的分布式虚拟服务技术来实现一种校园云平台。该校园云平台系统主要包括校园卡系统、网管系统、服务器端程序和客户端程序。根据本专利技术实施的校园云平台，可以为学校所有教师、学生提供良好的云平台IT服务。学校中心机房一台服务器上部署网管系统，管理员通过网管系统统一管理用户账户、集中部署虚拟机。服务器端程序在后台集中完成每一个虚拟机的创建、运行、关闭、保存、删除等操作。客户端登录程序可以输入学生的用户名和密码，通过身份认证后，直接连接登录运行于云服务器或普通电脑上的虚拟机；如同使用本地的桌面系统，学生可以使用USB、CDROM等终端设备。学生在任何时刻、在机房的任何一台电脑上连接登录的是同一个桌面系统，极大地方便了学生的学习，有效地保护了他们的隐私和数据安全。
技术介绍
某高校计算中心机房为全校所有学生的计算机课程提供电脑上机服务。不同年级、不同专业的老师和学生，对计算机操作系统的要求不同，对应用软件的要求也不同，尤其是专业课的软件。为了便于满足不同要求的上课需求，计算中心管理员安装了多个操作系统，并且在不同操作系统上安装了多种应用软件，例如AutoCAD、Photoshop等，然后借助GHOST、还原卡等工具软件安装部署机房的所有电脑。每个学生上课时登录的系统是大家共用的，因此每次登录使用的计算机环境跟上次登录时的可能不一样；学生开发的软件或完成的作业，需要用U盘保存带走，下次上课时拷贝回来继续完成。由于不同的学生在不同的时间段使用同一台电脑，一个学生的不当操作很可能会影响到下一个学生的使用。电脑上安装的软件也比较杂，系统运行越来越慢，每个学期开学前都要重新安装或恢复操作系统。虽然借助于网络管理软件可以快速地安装/恢复操作系统，但也要花费管理人员大量的时间来检查软件及网络服务。如果机房电脑使用了还原卡，重启后还原系统，数据丢失，设置还原卡重启系统不还原数据，使用操作不方便。管理员无法远程控制机房所有电脑。本专利技术所描述的校园云平台可以用来解决上述问题。校园云平台可以为每一个学生提供良好的云平台IT服务，每个新生报到时，获取一张校园卡，凭此校园卡除了可以在学校内吃饭、住宿、消费；进入教室、图书馆学习。学生还可以在上计算机课程时凭借校园卡帐号连接登录自己专有的云桌面系统，如同使用本地桌面系统一样。在任何地方、任何时刻登录连接到的是同一个桌面系统，方便了学生的学习，有效地保护了他们的隐私和数据安全。学生还可以在宿舍、实验室、家里等凭借校园卡帐号连接登录他们自己专有的云桌面系统。某高校部署使用校园云平台系统后，为IT维护管理，为每一个教师、学生提供个性化的桌面系统，保护个人隐私，保障数据安全带来了极大的方便。下面是2种与本专利技术相近的专利。（1）专利CN102298762A “智慧校园系统”, 描述了一个智慧校园系统，包含基础教育云服务平台、智能管理系统、智能教学系统、移动学习系统、数字化实验系统、智慧系统文化、家校通系统。基础教育云服务平台是数据、信息及资源中心，为所述的智能管理系统、智能教学系统、移动学习系统、数字化实验系统、智慧文化系统、家校通系统提供底层数据存储、数据管理、信息传递及资源支撑。该专利技术基于Radio Frequency Identification（RFID）技术，即射频识别技术之上，把学校的教学、管理和科研集成为一体，形成一个有机的智慧校园系统，因而可以认为该系统是物联网的一种运用。（2）专利CN102542418A “基于云存储的校园资源共享方法”, 提供的是一种基于云存储的校园资源共享管理方法。该专利技术的关键在于将云存储和权限管理引入到现有的校园中，该方法能根据现在高校的资源使用情况，划分多个共享组供高校人员使用，并为各个共享组设定相应的使用角色，为高校教学提供了交互平台。该专利技术是一种基于云存储的资源共享方法，和本专利技术以共享计算资源为主导的方案有很大的不同。本专利技术与上述专利技术的根本性区别在于：本专利技术创造性地运用了分布式虚拟服务技术来实现校园云平台系统。其本质是云计算范畴中的桌面虚拟化技术的一种发展。维基百科（Wiki）上给出的桌面虚拟化定义是：桌面虚拟化（Virtual Desktop Infrastructure）是一种基于服务器的计算模型，它将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理；同时用户能够获得完整PC的使用体验。用户可以通过瘦客户端，或者类似的设备在局域网或者远程访问获得与传统PC一致的用户体验。我们注意到：云桌面系统虚拟机一般运行在服务器上，每台服务器根据配置比如CPU、内存、硬盘大小等可以运行几十个甚至上百个虚拟机。个人普通电脑如果CPU支持虚拟化，也可以运行虚拟机，但受CPU、内存等限制，一般只能运行数个虚拟机。在一些使用云桌面系统的企业或单位中，有很多配置不差的电脑，在此情况下全部更新使用云桌面系统，现有电脑只是作为客户端，对现有配置比较好的电脑是个浪费，尤其是CPU、内存、硬盘资源。尤其是在学校计算中心机房里，配置不差的电脑，可以运行虚拟机，不需要购买服务器，就可以实现虚拟化。本专利技术所定义的分布式虚拟服务技术，即是：汲取了网格计算的长处，将原本集中于服务器的桌面虚拟机，分布到各个支持虚拟化的电脑中，并统一调配资源，尽可能将桌面虚拟机和对应的客户端程序实例就近安排在同一台电脑上，从而大大缓解了桌面虚拟化所固有的网络压力。对于支持虚拟化的电脑，由于桌面虚拟机通常就在客户本地，性能将会有很大的提高；而对于不支持支持虚拟化的仅作为客户端的电脑，由于服务器负载的桌面虚拟机数目减少，虚拟桌面的性能也将大大提高。本专利技术的新颖性和创造性还体现在实施例中。（1）电脑桌面系统是每个学生专有的，有效保证了用户个人数据隐私。（2）用户可以自由安装各种软件。（3）网管系统统一管理用户帐户，集中部署虚拟机，可以查询、设置用户帐户和虚拟机。（4）创建用户帐户和虚拟机速度快；通过网管系统为每个学生创建帐户和虚拟机只需要几秒钟，可以快速地、大规模地为学生创建虚拟桌面，减少IT维护的工作时间和维护成本。（5）可以为每个学生创建多个虚拟机，用于学习开发。学生离校时，可以将学生使用过的虚拟机保存起来存档，以后还可以恢复查询。（6）传输数据加密，保证安全。数据在网管系统、服务器端程序、客户端程序之间的传输都经过SSL/TLS加密，确保数据在网络传输过程中不会被截取及窃听。（7）操作系统、应用程序支持多。网管系统预先定制好不同操作系统和应用程序的模板，包括中文WinXP、Win7、Linux等操作系统，安装不同的应用程序。（8）访问权限控制严格。网管系统可以任意控制各个用户虚拟机访问内网、外网（Internet）权限，保证校园网信息、网络只被有权限的用户访问。（9）客户端一次安装，终生使用，自动升级，不需要重装。IT管理员/维护人员不需要再到每一台电脑上操作，所有电脑都是一样的，客户端程序不需要维护，只要检查网络是否畅通即可。（10）管理员可以通过网管系统查询、设置、控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以分布式虚拟服务技术为基础的云平台系统，即校园云平台系统；所述校园云平台系统的设计装置包括：1）校园卡系统；2）网管系统；3）服务器端程序；4）客户端程序。

【技术特征摘要】
1.一种以分布式虚拟服务技术为基础的云平台系统，即校园云平台系统；所述校园云平台系统的设计装置包括：
1）校园卡系统；
2）网管系统；
3）服务器端程序；
4）客户端程序。
2.根据权利要求1所述的网管系统，主要包括一个Web网站、一个MySQL数据库系统、一个系统服务程序；其特征在于下列几点：
1）网管系统统一管理用户账户、集中部署虚拟机，网管系统将管理员的操作指定发送到服务器端程序，由后者完成具体的操作并返回消息；
2）网管系统创建用户帐户和虚拟机时为每一个用户创建一个唯一的目录（UUID），并在该目录下创建用户的帐户文件、虚拟机配置文件和虚拟机磁盘文件；
3）学生的云账户和虚拟机的相关信息都保存在数据库中；通过网管系统可以查询用户账户、虚拟机信息；可以创建、运行、删除虚拟机等操作。
3.根据权利要求1所述的服务器端程序，主要包括虚拟磁盘同步、消息接收、消息解析、命令处理、虚拟机管理、数据处理和服务纠错等模块；其特征在于下列几点：
1）服务器端程序在后台集中完成每一个虚拟机的创建、运行、关闭、保存、删除等操作；
2）服务器端程序监听网管系统、客户端程序发来的操作指令，完成具体的操作，包括虚拟磁盘的拷贝、虚拟机的配置、虚拟机的启动运行等；
3）虚拟机操作系统可根据模板选择，包括中英文Windows XP、Windows 7、Linux等；
4）虚拟机创建好并运行后，客户端程序可连接登录该虚拟机桌面；也可以通过笔记本、云终端、智能手机等访问虚拟机。
4.根据权利要求1所述的客户端程序，包括读取校园卡读取模块、用户认证模块、消息接收模块、消息处理模块、连接登录模块、USB监听模块等；其特征在于下列几点：
1）客户端程序在用户输入学生的用户名和密码后，首先到网管系统进行身份认证，认证通过后获取虚拟机的信息，比如服务器地址和端口；
2）然后根据客户端电脑CPU是否支持虚拟化，决定是否从服务器上下载虚拟机虚拟磁盘和配置文件、以及本地运行虚拟机；最后连接登录运行的虚拟机，如同使用本地的桌面系统，用户还可以使用USB等存储媒介；
3）特别需要指出的是：客户端程序和服务器端程序可以在同一台电脑上，也可以和服务器端程序不在同一台电脑上。
5.根据权利要求1所述的云平台系统，其特征之一在于其运用了分布式虚拟服务技术，其特征在于下列几点：
1）汲取了网格计算的长处，将原本集中于服务器的桌面虚拟机，分布到各个支持虚拟化的电脑中，并统一调配资源，尽可能将桌面虚拟机和对应的客户端程序实例就近安排在同一台电脑上，从而大大缓解了桌面虚拟化所固有的网络压力；
2）对于支持虚拟化的电脑，由于桌面虚拟机通常就在客户本地，性能将会有很大的提高；
3）而对于不支持支持虚拟化的仅作为客户端的电脑，由于服务器负载的桌面虚拟机数目减少，虚拟桌面的性能也将大大提高。
6.根据权利要求1所述的云平台系统，其特征之二在于其灵活支持虚拟机运行在服务器端...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，周绪宏，
申请(专利权)人：上海宏第网络科技有限公司，南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：上海;31