基于云桌面的实验教学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云桌面的实验教学系统，包括虚拟化服务器资源池，内部设有多个物理服务器，每个物理服务器上安装有多个虚拟机，云桌面实验终端通过桌面网交换机与虚拟化服务器资源池中的物理服务器相连；主管理服务器通过管理网交换机与各物理服务器相连，主管理服务器还连接桌面网交换机；存储服务器通过存储网交换机与各物理服务器相连；各物理服务器通过应用网交换机与至少一个应用服务器相连。本发明专利技术运用云桌面远程访问和虚拟机技术，有效降低硬件成本和维护成本，提高资源利用率云桌面实验终端的配置需求低，通用性强、灵活性强；提高实验教学过程的标准化和精细化，且安全性高；提高了实验教学的监督管理能力。

【技术实现步骤摘要】
基于云桌面的实验教学系统
本专利技术涉及一种基于云桌面的实验教学系统。
技术介绍
目前，大部分高校在信息化建设方面已经完成了网络基础设施的建设，实现了校园网内部的互联及校园网与Internet的互联，在此环境下，高校信息化建设的重心逐渐向机房、实验室、多媒体教室建设等方面转移。在机房、实验室、多媒体教室建设方面，目前高校基本采用传统的计算机部署模式，即为每个需求点配备一台计算机硬件设备及相应的软件系统。由于不同专业需要打造不同软、硬件环境的机房、实验室，同一专业不断更新的教学内容也往往需要不断更新机房、实验室的设备，而计算机资源有限，当前大学计算机类课程上机实验室一般都是为多门课程服务的，随着需求的不断增加，使得在实际运转中，存在越来越多的弊端，具体表现为：（1）为满足不同专业的需求，需建设较多的机房、实验室，配备较多的实验设备，建设成本不断增加；（2）为了保证机房、实验室的设备能正常运行，需要增加更多的维护人员进行维护工作，不仅工作效率低，且提高了日常管理及维护的成本；（3）由于不同专业对计算资源的不同需求，CPU等计算资源利用率一般都不到15%，计算资源无法得到充分利用，造成严重的浪费；（4）由于传统实验教学模式中一台实验计算机需要为多门课程服务，实验教学内容受到传统实验模式的限制，一些对实验环境有特殊要求（如多机、多操作系统）的实验项目被迫简化或去掉，实验教学过程的精细化程度低；（5）由于学生在各自的物理机上进行操作，无法实现教学过程的统一管理，实验教学的互动性和监督管理能力得不到有效保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结合云桌面远程访问技术和虚拟机技术的基于云桌面的实验教学系统，有效降低实验教学的建设成本和维护成本，提高计算资源利用率；将桌面PC的计算和存储资源集中部署在虚拟化服务器资源池，降低云桌面实验终端的配置需求，通用性强、灵活性强；提高实验教学过程的标准化和精细化，且安全性高；提高实验教学的监督管理能力。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：基于云桌面的实验教学系统，它包括云桌面实验终端、主管理服务器、虚拟化服务器资源池、存储服务器和至少一个应用服务器，虚拟化服务器资源池内设有多个物理服务器，每个物理服务器上安装有多个虚拟机，云桌面实验终端作为输入输出设备，通过桌面网交换机与虚拟化服务器资源池中的物理服务器相连，实现对虚拟机的远程控制；主管理服务器通过管理网交换机与各物理服务器相连，用于对各物理服务器分别进行统一管理、资源调度和运行监控，主管理服务器还连接桌面网交换机，对云桌面实验终端与虚拟机的连接状态进行监控处理；存储服务器通过存储网交换机与各物理服务器相连，用于集中存放各物理服务器中的虚拟机文件；各物理服务器通过应用网交换机与至少一个应用服务器相连，实现虚拟机对应用服务器的访问。基于云桌面的实验教学系统还包括安全访问网关服务器和身份认证目录服务器，安全访问网关服务器和身份认证目录服务器均连接到桌面网交换机，安全访问网关服务器为虚拟机提供统一的远程访问入口，同时对远程访问虚拟机的云桌面实验终端的账号行为进行记录和控制；身份认证目录服务器用于对远程访问虚拟机的账号进行存储和认证。所述的云桌面实验终端包括多台PC终端、多台瘦客户机终端和多台移动终端中的一种或多种组合。所述的主管理服务器包括课程实验教学管理子系统和云计算虚拟化基础架构子系统，课程实验教学管理子系统用于管理课程实验教学的全过程，云计算虚拟化基础架构子系统用于对物理服务器进行统一的资源池化管理和动态资源调配。所述的课程实验教学管理子系统包括实验教学管理模块、实验管理模块、基本信息管理模块和系统管理模块，实验教学管理模块包括课程设置、实验排课管理、实验教学内容管理、实验课学生管理、实验室申请、实验室申请审批、课程签到管理和教学资料上传下载中的一个或多个功能子模块；实验管理模块包括实验机模板管理、实验机管理、实验授课和学生上机管理中的一个或多个功能子模块；基本信息管理模块包括学校基本信息、教学单位设置、院系基本信息、年级基本信息、班级基本信息、教师基本信息、学生基本信息和实验室基本信息中的一个或多个功能子模块；系统管理模块包括设置开学日期、角色管理、用户管理和日志管理中的一个或多个功能子模块。所述的云计算虚拟化基础架构子系统包括云桌面管理模块和虚拟机资源池管理模块，云桌面管理模块包括虚拟桌面管理、桌面模板管理、终端管理和用户桌面管理中的一个或多个功能子模块，虚拟机资源池管理模块包括虚拟池管理、虚拟机管理、物理机管理、虚拟机模板管理、资源调度管理、资源监控和镜像管理中的一个或多个功能子模块。本专利技术的有益效果是：（1）采用虚拟机替代传统的物理机作为实验教学环境，降低了实验机房硬件建设成本和维护成本，降低了总体能耗，物理服务器上创建多个虚拟机，提高了物理服务器的资源利用率；（2）采用云桌面远程访问技术和虚拟机技术，稳定可靠，将桌面PC的计算和存储资源集中部署在虚拟化服务器资源池，云桌面实验终端只用作输入输出设备，采用低成本、低功耗的瘦客户机也可作为云桌面实验终端使用，通用性、灵活性强，降低云桌面实验终端成本；（3）支持统一制作标准化的虚拟机模板，也可以为实验课的不同实验项目定制不同操作系统环境的虚拟机模板，解决了传统物理PC机作为多门课程实验公共实验环境的弊端，有利于进一步提高实验教学的标准化和精细化，实现实验教学环境连贯性和专一性；（4）云桌面实验终端与虚拟化服务器资源池内物理服务器的通讯传输通过安全认证，保证了远程操作的高度安全；（5）通过主管理服务器实现了各物理服务器的统一管理、资源调度和运行监控，提高了实验教学的监督管理能力，保证了实验教学效果。附图说明图1为本专利技术的结构框图；图2为课程实验教学管理子系统的结构框图；图3为云计算虚拟化基础架构子系统的结构框图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，基于云桌面的实验教学系统，应用于实验教学，降低云桌面实验终端的配置要求，减少实验室的建设成本和实验设备的维护成本，提高计算资源利用率，实现实验教学过程的标准化、精细化和有效监督管理，该实验教学系统包括云桌面实验终端、主管理服务器、虚拟化服务器资源池、存储服务器和至少一个应用服务器，虚拟化服务器资源池内设有多个物理服务器，每个物理服务器上根据需求及物理服务器的配置安装有多个虚拟机，各物理服务器通过应用网交换机与至少一个应用服务器相连，实现虚拟机对应用服务器的访问。云桌面实验终端作为输入输出设备，通过桌面网交换机与虚拟化服务器资源池中的物理服务器相连，实现对虚拟机的远程控制，云桌面实验终端可以是多台PC终端，也可以是多台瘦客户机终端，或者采用多个移动终端，移动终端包括移动平板、笔记本等，在这里，选用多台瘦客户机终端作为云桌面实验终端，降低硬件成本。主管理服务器通过管理网交换机与各物理服务器相连，用于对各物理服务器分别进行统一管理、资源调度和运行监控，主管理服务器还连接桌面网交换机，对云桌面实验终端与虚拟机的连接状态进行监控处理。为了确保主管理服务器的处理性能，主管理服务器通过专门的管理网，即千兆以太网，与受控的物理服务器进行通信。主管理服本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于云桌面的实验教学系统，应用于实验教学，降低云桌面实验终端的配置要求，减少实验室的建设成本和实验设备的维护成本，提高计算资源利用率，实现实验教学过程的标准化、精细化和有效监督管理，其特征在于：它包括云桌面实验终端、主管理服务器、虚拟化服务器资源池、存储服务器和至少一个应用服务器，虚拟化服务器资源池内设有多个物理服务器，每个物理服务器上安装有多个虚拟机，云桌面实验终端作为输入输出设备，通过桌面网交换机与虚拟化服务器资源池中的物理服务器相连，实现对虚拟机的远程控制；主管理服务器通过管理网交换机与各物理服务器相连，用于对各物理服务器分别进行统一管理、资源调度和运行监控，主管理服务器还连接桌面网交换机，对云桌面实验终端与虚拟机的连接状态进行监控处理；主管理服务器基于SOA对物理服务器进行管理或者主管理服务器采用HA高可用集群部署；存储服务器通过存储网交换机与各物理服务器相连，用于集中存放各物理服务器中的虚拟机文件；各物理服务器通过应用网交换机与至少一个应用服务器相连，实现虚拟机对应用服务器的访问；它还包括安全访问网关服务器和身份认证目录服务器，安全访问网关服务器和身份认证目录服务器均连接到桌面网交换机，安全访问网关服务器为虚拟机提供统一的远程访问入口，同时对远程访问虚拟机的云桌面实验终端的账号行为进行记录和控制；身份认证目录服务器用于对远程访问虚拟机的账号进行存储和认证；所述的主管理服务器包括课程实验教学管理子系统和云计算虚拟化基础架构子系统，课程实验教学管理子系统用于管理课程实验教学的全过程，云计算虚拟化基础架构子系统用于对物理服务器进行统一的资源池化管理和动态资源调配；所述的云计算虚拟化基础架构子系统包括云桌面管理模块和虚拟机资源池管理模块，云桌面管理模块包括虚拟桌面管理、桌面模板管理、终端管理和用户桌面管理中的一个或多个功能子模块，虚拟机资源池管理模块包括虚拟池管理、虚拟机管理、物理机管理、虚拟机模板管理、资源调度管理、资源监控和镜像管理中的一个或多个功能子模块；桌面模板管理功能子模块用于对虚拟桌面模板对象进行管理，包括查询虚拟化服务器资源池中的虚拟桌面模板；选定一条虚拟桌面模板数据，与基础平台进行数据同步；选定一条虚拟桌面模板数据，修改其参数信息；选定一条虚拟桌面模板，将其删除；提取虚拟桌面模板；终端管理功能子模块用于对云桌面实验终端的账号进行管理；用户桌面管理功能子模块用于对用户桌面进行管理，包括查询、编辑用户桌面连接信息、新增一个用户桌面连接管理、删除用户桌面连接管理、为用户分配用户桌面、解除用户桌面的分配、远程连接用户桌面、断开远程连接用户桌面；虚拟机模板是由硬件配置文件、虚拟磁盘和客户操作系统配置文件组成的资源文件，模板提供标准化硬件和软件配置，用于创建多个使用这些配置的新虚拟机，通过虚拟机模板管理功能子模块对系统所有虚拟机模板对象进行管理维护；镜像管理功能子模块用于实现软件镜像管理，通过镜像管理功能子模块对系统所有软件镜像文件对象进行管理维护，包括浏览镜像列表、上传镜像文件、新建镜像对象、修改镜像对象和删除软件镜像对象。...

【技术特征摘要】
1.基于云桌面的实验教学系统，应用于实验教学，降低云桌面实验终端的配置要求，减少实验室的建设成本和实验设备的维护成本，提高计算资源利用率，实现实验教学过程的标准化、精细化和有效监督管理，其特征在于：它包括云桌面实验终端、主管理服务器、虚拟化服务器资源池、存储服务器和至少一个应用服务器，虚拟化服务器资源池内设有多个物理服务器，每个物理服务器上安装有多个虚拟机，云桌面实验终端作为输入输出设备，通过桌面网交换机与虚拟化服务器资源池中的物理服务器相连，实现对虚拟机的远程控制；主管理服务器通过管理网交换机与各物理服务器相连，用于对各物理服务器分别进行统一管理、资源调度和运行监控，主管理服务器还连接桌面网交换机，对云桌面实验终端与虚拟机的连接状态进行监控处理；主管理服务器基于SOA对物理服务器进行管理或者主管理服务器采用HA高可用集群部署；存储服务器通过存储网交换机与各物理服务器相连，用于集中存放各物理服务器中的虚拟机文件；各物理服务器通过应用网交换机与至少一个应用服务器相连，实现虚拟机对应用服务器的访问；它还包括安全访问网关服务器和身份认证目录服务器，安全访问网关服务器和身份认证目录服务器均连接到桌面网交换机，安全访问网关服务器为虚拟机提供统一的远程访问入口，同时对远程访问虚拟机的云桌面实验终端的账号行为进行记录和控制；身份认证目录服务器用于对远程访问虚拟机的账号进行存储和认证；所述的主管理服务器包括课程实验教学管理子系统和云计算虚拟化基础架构子系统，课程实验教学管理子系统用于管理课程实验教学的全过程，云计算虚拟化基础架构子系统用于对物理服务器进行统一的资源池化管理和动态资源调配；所述的云计算虚拟化基础架构子系统包括云桌面管理模块和虚拟机资源池管理模块，云桌面管理模块包括虚拟桌面管理、桌面模板管理、终端管理和用户桌面管理中的一个或多个功能子模块，虚拟机资源池管理模块包括虚拟池管理、虚拟机管理、物理机管理、虚拟机模板管理、资源调度管理、资源监控和镜像管理中的一个或多个功能子模...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳岸，李凡，王流一，王铁军，
申请(专利权)人：成都盛思睿信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51