020-82216986
解决方案
SOLUTION
原有设备利旧场景信创实训室解决方案
来源:
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作者:芯国腾
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发布时间: 2021-04-23
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一、设计概要
2018 年以来，美国多次以国家安全和外交利益为由限制向中国等国家输出高端技术和产品。
2018年，中兴通讯在内的多家实体企业 （包括 8 家大型国有企业和其下属 36 家企业）被美国列入出口管制清单，禁止向美国公司销售零部件、软件及科技产品。
2019年，美国商务部正式把华为列入了“实体清单”，即除非获得政府许可，禁止美企向华为出售相关技术和产品。
中兴、华为两家企业遭遇的芯片和操作系统“断供”事件，揭示了中国的通信产业缺乏核心技术、中国以往的芯片繁荣依赖于外国技术的事实。
随着中美贸易战、科技战的不断升级，美国加强对中国IT行业的制裁。对华为的打压、芯片的断供，无时不提醒我们“科技是第一生产力”，“国产自主可控”才是我们安身立命之本。
目前，国产自主可控已经上升到国家战略高度，为响应习近平总书记的号召：“要紧紧牵住核心技术自主创新这个‘牛鼻子’，抓紧突破网络发展的前沿技术和具有国际竞争力的关键核心技术，加快推进国产自主可控替代计划，构建安全可控的信息技术体系。”国家在研发投入、知识产权保护、政府补助等方面提供了有利支持。
国产信息化刚起步，尚未形成人才培养机制，整体社会缺乏人才供给的机制，信创人才缺口会迅速凸显。
二、产品概述
2.1 产品概述
2.1.1 国产云操作系统
国产云操作系统（Cloud OS）是基于开源Linux系统并结合云计算虚拟化技术自主研发的云操作系统。是一款具有高安全性、高兼容性、高扩展性以及强大功能的国产云操作系统。
COS可以运行在任何X86架构的电脑上，将传统电脑升级为云电脑，使得传统电脑可以在单电脑下多用户、多桌面、自维护、数据自动隔离，大大提高了电脑的使用体验和数据安全性。并且使得传统电脑轻松拥有了上云的能力，不论私有云、公有云，均可一步解决。
2.1.2 云电脑
国产云操作系统COS支持安装在云终端上，作为云电脑使用。云终端采用了全固化设计、无易损插件，接口丰富，低功耗，低噪音，符合绿色节能环保要求。
2.1.3 信创实训室场景
通过终端虚拟化技术，屏蔽了底层硬件的差异性，从而使得在X86架构的电脑上能够同时拥有信创操作系统的环境和传统windows环境。在教学过程中，可以自由选择信创操作系统诸如：银河麒麟、中标麒麟、UOS等。
2.2 产品硬件及部署模式
整个系统可由云教室管理平台、云电脑组成，管理员可通过云教室管理平台管理教室服务器、终端、镜像、课程表等信息。
依据实际网络架构，按需部署路由、交换设备及相关光纤模块；考虑教学应用的多样性，建议网络采用千兆到桌面的设计。
教室服务器带多个将云教室服务端S1部署在一台服务器上，每个教室对应一个vlan，管理员/老师即可通过云教室服务端可同时管理多个教室、学生终端、课程、课程表等信息。
教师机：选择一台预装COS的云电脑（选择本地电脑/云办公/公有云模式）。
学生机：预装COS的云电脑（选择云教室模式）。
三、产品功能
3.1 云教室平台
教师机资源复用
在保证云教室平台正常使用的前提下，COS支持将云教室平台部署在教师机上。教师机开机时，云教室平台自动运行。日常教师机在使用时，不可避免会有资源空闲的情况。而COS云教室平台资源消耗很少，共享复用教师机的空闲资源，在既不影响正常使用的情况下，又可减少用户使用成本。
多教室运维管理
COS云教室平台支持同时管理多个教室。如果当前学校有多个教室时，管理员通过云教室平台，可创建多个教室，并可针对各个教室分发课程，设置多个教室的课程表，运维管理多个教室下的终端。管理员仅需登录一个云教室平台即可同时运维管理多个教室，有效减少管理员运维成本，提高管理效率。
web仪表盘监控
为方便老师快速了解整个系统的运行状态、排查故障，提供中文Web界面，可视化的仪表盘实时展现服务器和终端关键信息，如：服务器内存使用占比、硬盘使用占比，发送带宽和接受带宽情况以及终端状态分布、终端任务列表、终端上机次数、终端上机时长等。
多样化教学场景
管理员可以根据不同的课程需要设定对应的教学镜像，可统一添加、编辑、删除、复制教学所需课程镜像，支持Windows 7、Windows 10、中标麒麟、银河麒麟、UOS等系统。在正式上课前，可将相关镜像发布到终端，不同课程时，可以切换不同的教学场景。
镜像历史回滚
在镜像每次更新时，系统会自动记录更新历史信息，包括每次更新的镜像时间和备注。为避免在使用使用中，可能由于一些因素导致镜像使用出错，导致数据安全问题，云教室管理系统提供镜像历史回滚功能，可将镜像还原至历史上任意一次更新时的状态。
课程自动切换
提供课程表管理，实现自动上课，即在设定的时间点，系统自动切换教学环境，简化了教师切换教学环境动作，节约上课后等待学生机启动的时间。支持编辑学校课程表，如学期起止时间、课节数及课节时间段、课程等，并支持根据单周、双周、所有周对课程表进行编辑，也可只编辑某一周的课表；为了能够灵活编辑课程表，支持橡皮擦功能。
支持考试场景
云教室支持考试场景使用。将所有终端设置成不还原模式，终端重启后，学生桌面数据仍可保留。支持在终端恢复还原模式，可以手动选择是否保存不还原模式数据，如果保留，下次切回不还原模式时，仍可继续使用原数据继续考试。如果云电脑与服务器网络连接断开时，处于正在考试的学生桌面仍可继续正常使用，保证考试正常进行。
统一更新应用
服务器镜像有应用更新或打补丁时，所有终端在还原模式下，终端重启自动更新镜像。在不还原模式下，终端重启自动更新镜像，且能保存C盘上个人桌面和文档数据。
终端自动升级
为减轻IT管理员工作量，提升工作效率，云教室管理平台提供了终端客户端统一自动升级的功能。管理员只需要通过管理平台上传并发布客户端升级包，终端处登录时，系统将自动检测版本信息，如有新版本，系统会自行下载后安装，省去了逐个升级的繁琐操作。
终端智能开关机
云电脑支持上电自启动，上课前，老师仅需给机房通电，所有终端自动开机，有效减少逐一开启终端时间，更快进入课程。支持联动关机，虚机桌面正常关机时，云电脑设备自动关机；云电脑设备按电源键或断电关机时，虚机桌面自动关机。
查看服务器配置
支持在服务端界面上查看服务器硬件配置，含：CPU、内存、硬盘。
课程节点合并与删除
课程每次更新后，都会在课程详情中有记录。课程合并：支持合并所有课程节点，减少存储空间但合并后所有学生机在历史节点下保存的数据会被清空；课程节点删除：支持删除最近的课程节点。
任务中心
复制课程、合并课程节点等作为长时间任务纳入到任务中心处，可以查看任务进度。
教师机管理
云教室管理系统下支持针对教师机的统一管理，主要功能包括绑定学生课程、重启、关机、设置IP、设置USB权限等。
3.2 云电脑
IP地址统一规划
IP地址的合理规划是网络设计中的重要一环，大型网络必须对 IP地址进行统一规划并得到实施。学校无论从组建内部局域网初期开始，或是后期有网络拓展和增加服务需求，为了便于管理员整体维护，IP地址合理规划显得尤其重要。COS提供了终端IP和虚机IP设置功能，方便单位IP地址规划。管理员根据实际需要，可以灵活的选择为指定终端/虚机分配静态或动态IP。
离线考试不中断
机房服务器网线松动、机房断电等情况不可避免，如果出现这类问题时，传统云桌面立即会中断业务。而实训室支持云电脑与服务器网络连接断开时，已登录的云电脑端可继续正常使用，不受任何影响，保障考试、上课等场景不受影响。
外设兼容
在windows环境下，云电脑兼容各类外设使用，如：存储设备、打印设备、加密电子验证设备、触控类交互设备、高速扫描仪、非对称加密设备、生物加密识别设备，连接触控类交互设备可支持流畅多点触控（10点及以上）。
在信创操作系统环境下，对操作系统已支持的外设，可完美适配。
管理员根据需要，可以设置终端的USB外设权限，关闭USB权限后，所有账号登录windows操作系统仅可使用键盘、鼠标，无法使用其他任何USB设备。
3.2.1 教师机
多系统支持
云电脑可内置一个或多个windows、中标麒麟、银河麒麟、UOS、安卓操作系统等；在安卓操作系统下，支持安卓应用商店，包括微信、QQ、抖音、爱奇艺、今日头条、WPS、QQ邮箱、百度输入法等安卓应用。
云电脑显卡透传
将云电脑物理显卡透传至虚拟机中，实现部分高显卡要求场景的支持，可在windows系统下流畅运行3DMax、CATIA、UG、PRO-E等三维设计软件，支持各版本DirectX、OpenGL框架驱动及依赖软件。支持主流图形设计类软件，如AutoCAD、Flash、PS等流畅运行。
USB外设兼容
在windows环境下，云电脑兼容各类外设使用，如：存储设备、打印设备、加密电子验证设备、触控类交互设备、高速扫描仪、非对称加密设备、生物加密识别设备，连接触控类交互设备可支持流畅多点触控（10点及以上）。
在信创操作系统环境下，对操作系统已支持的外设，可完美适配。
管理员根据需要，可以设置终端的USB外设权限，关闭USB权限后，所有账号登录windows操作系统仅可使用键盘、鼠标，无法使用其他任何USB设备。
便捷教学管理
授课教师可借助云教室教学管理软件辅助教学应用，提供最好的云教学体验，打造绿色的教学环境，促进教育信息化的发展。教学管理软件注重以学生为课堂的主体，通过分组教学、教师演示、学生示范等功能，充分调动学生的主观能动性，积极参与到课堂教学中来，活跃了课堂气氛，提高了学习效果；通过黑屏肃静、禁止举手等一系列功能很好的维护了课堂秩序。
3.2.3 学生机
云电脑显卡透传
将云电脑物理显卡透传至虚拟机中，实现部分高显卡要求场景的支持。
断网不影响教学
当云教室服务器意外出现宕机、断网等情况，云电脑依然可以接受离线广播，不影响正常教学。
设备保护
为避免学生随便修改终端配置参数，对终端参数配置项进行密码保护；并提供Ping网络检测功能；
3.2.4 信创真机
为师生提供信创配置的真机，帮助学生更深入的了解硬件的相关构成。
（1）芯国腾GF80
主板：兆芯KX6780
CPU：KX6780
内存：8G
硬盘：256G
显卡：集成显卡
显示器：21.5寸液晶
I/O：4*USB3.0+6*USB2.0、RJ45、2耳机、2耳麦、1*HDMI、1*VGA
输入电压：AC220V/3-10A
尺寸：365*183*395mm
主板：飞腾FT20
CPU：FT2000
内存：8G
硬盘：256G
显卡：AMD R5 230
显示器：21.5寸液晶
I/O：4*USB3.0+6*USB2.0、RJ45、2耳机、2耳麦、1*HDMI、1*VGA
输入电压：AC220V/3-10A
尺寸：365*183*395mm
（2）芯国腾GF20
主板：兆芯KX6780
CPU：KX6780
内存：8G
硬盘：256G
显卡：集成显卡
显示器：21.5寸液晶
I/O：4*USB3.0+6*USB2.0、RJ45、2耳机、2耳麦、1*HDMI、1*VGA
输入电压：AC220V/3-10A
尺寸：365*183*395mm
主板：飞腾FT20
CPU：FT2000
内存：8G
硬盘：256G
显卡：AMD R5 230
显示器：21.5寸液晶
I/O：4*USB3.0+6*USB2.0、RJ45、2耳机、2耳麦、1*HDMI、1*VGA
输入电压：AC220V/3-10A
尺寸：365*183*395mm
2018 年以来，美国多次以国家安全和外交利益为由限制向中国等国家输出高端技术和产品。
2018年，中兴通讯在内的多家实体企业 （包括 8 家大型国有企业和其下属 36 家企业）被美国列入出口管制清单，禁止向美国公司销售零部件、软件及科技产品。
2019年，美国商务部正式把华为列入了“实体清单”，即除非获得政府许可，禁止美企向华为出售相关技术和产品。
中兴、华为两家企业遭遇的芯片和操作系统“断供”事件，揭示了中国的通信产业缺乏核心技术、中国以往的芯片繁荣依赖于外国技术的事实。
随着中美贸易战、科技战的不断升级，美国加强对中国IT行业的制裁。对华为的打压、芯片的断供，无时不提醒我们“科技是第一生产力”，“国产自主可控”才是我们安身立命之本。
目前，国产自主可控已经上升到国家战略高度，为响应习近平总书记的号召：“要紧紧牵住核心技术自主创新这个‘牛鼻子’，抓紧突破网络发展的前沿技术和具有国际竞争力的关键核心技术，加快推进国产自主可控替代计划，构建安全可控的信息技术体系。”国家在研发投入、知识产权保护、政府补助等方面提供了有利支持。
国产信息化刚起步，尚未形成人才培养机制，整体社会缺乏人才供给的机制，信创人才缺口会迅速凸显。
二、产品概述
2.1 产品概述
2.1.1 国产云操作系统
国产云操作系统（Cloud OS）是基于开源Linux系统并结合云计算虚拟化技术自主研发的云操作系统。是一款具有高安全性、高兼容性、高扩展性以及强大功能的国产云操作系统。
COS可以运行在任何X86架构的电脑上，将传统电脑升级为云电脑，使得传统电脑可以在单电脑下多用户、多桌面、自维护、数据自动隔离，大大提高了电脑的使用体验和数据安全性。并且使得传统电脑轻松拥有了上云的能力，不论私有云、公有云，均可一步解决。
2.1.2 云电脑
国产云操作系统COS支持安装在云终端上，作为云电脑使用。云终端采用了全固化设计、无易损插件，接口丰富，低功耗，低噪音，符合绿色节能环保要求。
2.1.3 信创实训室场景
通过终端虚拟化技术，屏蔽了底层硬件的差异性，从而使得在X86架构的电脑上能够同时拥有信创操作系统的环境和传统windows环境。在教学过程中，可以自由选择信创操作系统诸如：银河麒麟、中标麒麟、UOS等。
2.2 产品硬件及部署模式
整个系统可由云教室管理平台、云电脑组成，管理员可通过云教室管理平台管理教室服务器、终端、镜像、课程表等信息。
依据实际网络架构，按需部署路由、交换设备及相关光纤模块；考虑教学应用的多样性，建议网络采用千兆到桌面的设计。
教室服务器带多个将云教室服务端S1部署在一台服务器上，每个教室对应一个vlan，管理员/老师即可通过云教室服务端可同时管理多个教室、学生终端、课程、课程表等信息。
教师机：选择一台预装COS的云电脑（选择本地电脑/云办公/公有云模式）。
学生机：预装COS的云电脑（选择云教室模式）。
三、产品功能
3.1 云教室平台
教师机资源复用
在保证云教室平台正常使用的前提下，COS支持将云教室平台部署在教师机上。教师机开机时，云教室平台自动运行。日常教师机在使用时，不可避免会有资源空闲的情况。而COS云教室平台资源消耗很少，共享复用教师机的空闲资源，在既不影响正常使用的情况下，又可减少用户使用成本。
多教室运维管理
COS云教室平台支持同时管理多个教室。如果当前学校有多个教室时，管理员通过云教室平台，可创建多个教室，并可针对各个教室分发课程，设置多个教室的课程表，运维管理多个教室下的终端。管理员仅需登录一个云教室平台即可同时运维管理多个教室，有效减少管理员运维成本，提高管理效率。
web仪表盘监控
为方便老师快速了解整个系统的运行状态、排查故障，提供中文Web界面，可视化的仪表盘实时展现服务器和终端关键信息，如：服务器内存使用占比、硬盘使用占比，发送带宽和接受带宽情况以及终端状态分布、终端任务列表、终端上机次数、终端上机时长等。
多样化教学场景
管理员可以根据不同的课程需要设定对应的教学镜像，可统一添加、编辑、删除、复制教学所需课程镜像，支持Windows 7、Windows 10、中标麒麟、银河麒麟、UOS等系统。在正式上课前，可将相关镜像发布到终端，不同课程时，可以切换不同的教学场景。
镜像历史回滚
在镜像每次更新时，系统会自动记录更新历史信息，包括每次更新的镜像时间和备注。为避免在使用使用中，可能由于一些因素导致镜像使用出错，导致数据安全问题，云教室管理系统提供镜像历史回滚功能，可将镜像还原至历史上任意一次更新时的状态。
课程自动切换
提供课程表管理，实现自动上课，即在设定的时间点，系统自动切换教学环境，简化了教师切换教学环境动作，节约上课后等待学生机启动的时间。支持编辑学校课程表，如学期起止时间、课节数及课节时间段、课程等，并支持根据单周、双周、所有周对课程表进行编辑，也可只编辑某一周的课表；为了能够灵活编辑课程表，支持橡皮擦功能。
支持考试场景
云教室支持考试场景使用。将所有终端设置成不还原模式，终端重启后，学生桌面数据仍可保留。支持在终端恢复还原模式，可以手动选择是否保存不还原模式数据，如果保留，下次切回不还原模式时，仍可继续使用原数据继续考试。如果云电脑与服务器网络连接断开时，处于正在考试的学生桌面仍可继续正常使用，保证考试正常进行。
统一更新应用
服务器镜像有应用更新或打补丁时，所有终端在还原模式下，终端重启自动更新镜像。在不还原模式下，终端重启自动更新镜像，且能保存C盘上个人桌面和文档数据。
终端自动升级
为减轻IT管理员工作量，提升工作效率，云教室管理平台提供了终端客户端统一自动升级的功能。管理员只需要通过管理平台上传并发布客户端升级包，终端处登录时，系统将自动检测版本信息，如有新版本，系统会自行下载后安装，省去了逐个升级的繁琐操作。
终端智能开关机
云电脑支持上电自启动，上课前，老师仅需给机房通电，所有终端自动开机，有效减少逐一开启终端时间，更快进入课程。支持联动关机，虚机桌面正常关机时，云电脑设备自动关机；云电脑设备按电源键或断电关机时，虚机桌面自动关机。
查看服务器配置
支持在服务端界面上查看服务器硬件配置，含：CPU、内存、硬盘。
课程节点合并与删除
课程每次更新后，都会在课程详情中有记录。课程合并：支持合并所有课程节点，减少存储空间但合并后所有学生机在历史节点下保存的数据会被清空；课程节点删除：支持删除最近的课程节点。
任务中心
复制课程、合并课程节点等作为长时间任务纳入到任务中心处，可以查看任务进度。
教师机管理
云教室管理系统下支持针对教师机的统一管理，主要功能包括绑定学生课程、重启、关机、设置IP、设置USB权限等。
3.2 云电脑
IP地址统一规划
IP地址的合理规划是网络设计中的重要一环，大型网络必须对 IP地址进行统一规划并得到实施。学校无论从组建内部局域网初期开始，或是后期有网络拓展和增加服务需求，为了便于管理员整体维护，IP地址合理规划显得尤其重要。COS提供了终端IP和虚机IP设置功能，方便单位IP地址规划。管理员根据实际需要，可以灵活的选择为指定终端/虚机分配静态或动态IP。
离线考试不中断
机房服务器网线松动、机房断电等情况不可避免，如果出现这类问题时，传统云桌面立即会中断业务。而实训室支持云电脑与服务器网络连接断开时，已登录的云电脑端可继续正常使用，不受任何影响，保障考试、上课等场景不受影响。
外设兼容
在windows环境下，云电脑兼容各类外设使用，如：存储设备、打印设备、加密电子验证设备、触控类交互设备、高速扫描仪、非对称加密设备、生物加密识别设备，连接触控类交互设备可支持流畅多点触控（10点及以上）。
在信创操作系统环境下，对操作系统已支持的外设，可完美适配。
管理员根据需要，可以设置终端的USB外设权限，关闭USB权限后，所有账号登录windows操作系统仅可使用键盘、鼠标，无法使用其他任何USB设备。
3.2.1 教师机
多系统支持
云电脑可内置一个或多个windows、中标麒麟、银河麒麟、UOS、安卓操作系统等；在安卓操作系统下，支持安卓应用商店，包括微信、QQ、抖音、爱奇艺、今日头条、WPS、QQ邮箱、百度输入法等安卓应用。
云电脑显卡透传
将云电脑物理显卡透传至虚拟机中，实现部分高显卡要求场景的支持，可在windows系统下流畅运行3DMax、CATIA、UG、PRO-E等三维设计软件，支持各版本DirectX、OpenGL框架驱动及依赖软件。支持主流图形设计类软件，如AutoCAD、Flash、PS等流畅运行。
USB外设兼容
在windows环境下，云电脑兼容各类外设使用，如：存储设备、打印设备、加密电子验证设备、触控类交互设备、高速扫描仪、非对称加密设备、生物加密识别设备，连接触控类交互设备可支持流畅多点触控（10点及以上）。
在信创操作系统环境下，对操作系统已支持的外设，可完美适配。
管理员根据需要，可以设置终端的USB外设权限，关闭USB权限后，所有账号登录windows操作系统仅可使用键盘、鼠标，无法使用其他任何USB设备。
便捷教学管理
授课教师可借助云教室教学管理软件辅助教学应用，提供最好的云教学体验，打造绿色的教学环境，促进教育信息化的发展。教学管理软件注重以学生为课堂的主体，通过分组教学、教师演示、学生示范等功能，充分调动学生的主观能动性，积极参与到课堂教学中来，活跃了课堂气氛，提高了学习效果；通过黑屏肃静、禁止举手等一系列功能很好的维护了课堂秩序。
3.2.3 学生机
云电脑显卡透传
将云电脑物理显卡透传至虚拟机中，实现部分高显卡要求场景的支持。
断网不影响教学
当云教室服务器意外出现宕机、断网等情况，云电脑依然可以接受离线广播，不影响正常教学。
设备保护
为避免学生随便修改终端配置参数，对终端参数配置项进行密码保护；并提供Ping网络检测功能；
3.2.4 信创真机
为师生提供信创配置的真机，帮助学生更深入的了解硬件的相关构成。
（1）芯国腾GF80
主板：兆芯KX6780
CPU：KX6780
内存：8G
硬盘：256G
显卡：集成显卡
显示器：21.5寸液晶
I/O：4*USB3.0+6*USB2.0、RJ45、2耳机、2耳麦、1*HDMI、1*VGA
输入电压：AC220V/3-10A
尺寸：365*183*395mm
主板：飞腾FT20
CPU：FT2000
内存：8G
硬盘：256G
显卡：AMD R5 230
显示器：21.5寸液晶
I/O：4*USB3.0+6*USB2.0、RJ45、2耳机、2耳麦、1*HDMI、1*VGA
输入电压：AC220V/3-10A
尺寸：365*183*395mm
（2）芯国腾GF20
主板：兆芯KX6780
CPU：KX6780
内存：8G
硬盘：256G
显卡：集成显卡
显示器：21.5寸液晶
I/O：4*USB3.0+6*USB2.0、RJ45、2耳机、2耳麦、1*HDMI、1*VGA
输入电压：AC220V/3-10A
尺寸：365*183*395mm
主板：飞腾FT20
CPU：FT2000
内存：8G
硬盘：256G
显卡：AMD R5 230
显示器：21.5寸液晶
I/O：4*USB3.0+6*USB2.0、RJ45、2耳机、2耳麦、1*HDMI、1*VGA
输入电压：AC220V/3-10A
尺寸：365*183*395mm
