摘 要 随着学校智慧教室和个人计算机数量的增加 原有资源平台资源池的计算和存储资源已无法满足日常教学与管理的需要 文章在保障学校信息终端资源基本覆盖的基础上 结合常德职业技术学院对智慧教室资源平台资源池扩容的需求 探析了资源池扩容的整体设计思路和系统架构 从系统部署层面考虑同时满足至少421个云桌面接入访问的智慧教室资源平台资源池 以实现云桌面终端及应用的统一运维管理和资源共享

关键词 智慧教室 资源存储 云桌面

中图法分类TP311   文献标识码A

１ 资源池扩容需求分析

１．１ 学校业务发展需要

学校智慧教室数量由以往的３５２ 个增加至４２１个，原有智慧教室云桌面资源平台的资源池已不能满足教学和管理的需求，需要在学校数据中心机房的云桌面资源池扩建桌面工作站后端服务器平台资源，以满足至少４２１ 个虚拟桌面的接入访问。当学校各部门需要新增ＰＣ 或者ＰＣ 到报废年限需更换时，就可采购瘦终端接入桌面工作站资源平台，直接同步虚拟桌面使用。

１．２ 智慧校园功能实现需要

当学校新增教师和学生时，可通过云桌面资源池分配所需资源，然后利用桌面模板迅速部署新的云桌面系统，并批量发布应用软件程序和系统补丁到云桌面，从而极大地节省了人力成本，提高了教学灵活性。

１．３ 智慧校园终端安全建设需要

通过对桌面工作站资源平台化，利用云桌面集中管控教师的教学教研操作，保障教学资料不因计算机宕机而丢失，同时可根据使用人员需要，创建数据的备份周期和设置默认的备份计划，确保教学资源的安全性。

２ 资源池扩容设计思路和系统架构

２．１ 设计思路

云桌面的后端架构采用超融合架构，将多台服务器组成资源池，从而虚拟出多个云桌面，进而为前端用户提供后端的业务桌面，而前端使用瘦终端接入后端服务器，以获取虚拟桌面画面。整体设计思路为：

将常德职业技术学院现有的机房云桌面服务器集群资源进行扩容，并将原集群内的虚拟机配置提升到４核８ ＧＢ 来满足业务需求。同时，在常德职业技术学院机房内部署一套新集群，以分摊老集群上承载的用户压力，若后续学校各部门有需要新增ＰＣ 或者ＰＣ到报废年限需更换时，则直接采购瘦终端接入新集群云平台的桌面工作站资源平台，以获取虚拟桌面使用，后续随着接入和使用资源平台人数的增加，采用直接增加服务器的方式来进行后端的桌面资源池扩容。

２．２ 系统架构

桌面工作站资源平台系统主要包括用户端和数据中心端，其中用户端包含个人ＰＣ 和瘦终端，其通过网络接入数据中心端，具有故障率低、功耗低等优点；数据中心端由桌面工作站资源平台超融合服务器及配套的系统软件组成，包括服务器虚拟化软件、存储虚拟化软件、云桌面控制平台软件和集中管理平台［１］ 。桌面工作站资源平台系统如图１ 所示。

整个资源平台的虚拟化环境从逻辑上分为用户层、接入层、资源层和控制层４ 个层次。

（１）用户层。用户层可给用户分配多个业务组，给不同的用户赋予不同的业务资源管理权限，从而在虚拟桌面资源上可以获得不同的桌面系统，访问不同的资源。其主要组件为瘦客户机、客户ＰＣ 机终端、移动设备（平板电脑）等。

（２）接入层。接入层为用户提供访问资源，其主要组件是接入层交换设备、虚拟桌面控制器、虚拟化平台安全防护系统［２］ 等。交换机对用户终端到虚拟服务端的数据进行转发，虚拟桌面控制器为终端用户提供身份验证登录接口，并匹配相应的资源管理权限，同时通过对相应的传输协议等进行优化，保证终端用户体验。虚拟化平台安全防护系统通过个人盘加密、策略防火墙为整个虚拟化平台提供平台安全防护和数据安全防护［３］ 。

（３）资源层。资源层构建在超融合架构上，由多台服务器组成，主要承载云桌面虚拟化的软硬件资源和对应的管理组件，通过对服务器和存储资源虚拟化，可以同时满足现有的教学管理和日常办公需求。当新增用户需要分配资源时，只需增加服务器计算、存储资源和瘦终端实现线性扩容。

（４）控制层。控制层集成在服务器的资源层上，包含了整个虚拟化平台的管理组件，是虚拟化环境中所有资源的控制单元，其负责虚拟化对象整个生命周期的管理，包括生成、交付、运行、维护和销毁。

２．３ 云平台资源规划

本次建设规划后端的云平台资源池共承载４２１个虚拟桌面，老集群承载１５０ 个虚拟桌面，新集群承载２７１ 个虚拟桌面，按照单用户分配资源ＣＰＵ 四核、内存８ ＧＢ、硬盘２００ ＧＢ 容量进行计算，共计４２１ 个用户，整体资源容量需求为１ ６８４ ＧＨｚ，内存总量为３５７８ ＧＢ，硬盘容量为８２ ＴＢ，其中老集群资源容量需求为６００ ＧＨｚ，內存容量需求为１ ２００ ＧＢ，硬盘容量需求为３０ ＴＢ；新集群资源容量需求为１ ０８４ ＧＨｚ，内存容量需求为２ ３７８ ＧＢ，硬盘容量需求为５２ ＴＢ。

本次建设新集群配置的服务器为ＣＰＵ ２?３２ 核２．８ ＧＨｚ、３８４ ＧＢ（１２?３２ ＧＢ）内存，４ 块６ ＴＢ 的ＳＡＴＡ盘，规划为７ 台，整体可用资源为１ ５６８ ＧＨｚ，内存容量为２ ６８８ ＧＨｚ，硬盘可用容量为８４ ＴＢ。老集群通过用户承载转移后所需资源与１５０ 个虚拟桌面所需要的配置对比冗余了１０％，新建设集群资源与２７１ 个虚拟桌面所需要的配置对比冗余了２０％。

２．４ 安全策略设计

针对常德职业技术学院各用户ＰＣ 分散部署、终端安全难以管控的问题，在桌面工作站资源平台解决方案中需要深度融入安全技术，让桌面工作站资源平台具备端到端的安全机制，包括终端、接入、网络、隔离、平台和最终的数据存储，都要有多项技术来保证其安全。例如，针对终端可采用细粒度的ＵＳＢ 黑白名单技术，一方面保证了无法非法接入外设，另外一方面可以精准地允许某个外设接入。在数据导出方面，桌面工作站资源平台能提供文档导出审计的能力，任何从平台导出文档的行为都会被加密存储到审计中心，针对预先设置的可疑行为也会给出相应的警告信息。

此外，桌面工作站资源平台需要自带备份快照功能，通过设置策略自主备份办公桌面和备份的时间节点。当桌面发生故障时，用户可以将桌面还原到一天前或者一周前的状态［４］ ，一方面，实现了各终端用户自主维护，减轻了管理员的运维压力；另一方面，可以防范病毒入侵，保证桌面安全。

３ 系统部署

３．１ 桌面资源

针对各教师办公和智慧教室教学的需求，每台桌面的资源规划如表１ 所列。

此配置根据各用户的具体资源需求来设计，分配给每个用户的资源不固定，管理员可以根据不同的办公和教学需求来划分内存及存储资源。

３．２ 服务器配置要求

服务器配置要求如表２ 所列。

３．２．１ ＣＰＵ 资源分配选型配置根据常德职业技术学院的云资源需求，每个用户所需要的资源为４ 核（ｖＣＰＵ）、８ ＧＢ 内存、２００ ＧＢ 存储空间。以目前主流的中端服务器ＣＰＵ Ｇｏｌｄ ５１１５（１０ 核２．４ ＧＨｚ）为例，一般的机架式服务器内有２ 颗ＣＰＵ，考虑１０％的ＣＰＵ 冗余度，ＣＰＵ 主频为４８ ＧＨｚ的服务器能够支撑的虚拟桌面数为１５ 台左右，若ＣＰＵ 按照３２ 核２．８ ＧＨｚ 来计算，考虑２０％的ＣＰＵ 冗余度，则一台服务器所支撑的虚拟桌面数是４１ 台左右。

３．２．２ 内存分配选型配置

针对虚拟桌面数据写入频繁、对内存要求较高的情况，虚拟桌面的内存分配采用预分配机制，即服务器硬件配置的内存按照单个虚拟机的要求进行分配［５］ ，若服务器配置３８４ ＧＢ 的内存，扣除虚拟化平台本身消耗的１０ ＧＢ 内存，剩下可供分配的内存为３７４ＧＢ，按照单台虚拟机要求“８ ＧＢ 内存空间＋虚拟机系统０．５ ＧＢ”的內存空间，则可以分配的虚拟机数量为３７４／８．５＝４４ 台。

３．２．３ 存储分配选型配置

采用分布式存储和多副本的机制保障数据的安全性，若单台服务器配置４?６ ＴＢ 的ＳＡＴＡ 数据盘，则整体磁盘容量为２４ ＴＢ，采用双副本机制，可使用的空间为１２ ＴＢ，按照单个用户分配２００ ＧＢ 的容量计算，可分配的用户数为１２?１ ０００／２００＝６０。综上分析，若每台服务器配置ＣＰＵ ２?３２ 核２．８ＧＨｚ，３８４ ＧＢ（１２?３２ ＧＢ）内存，共３２ 个内存插槽／ 存储，２ 块２４０ ＧＢ ＳＳＤ 系统盘、２ 块９６０ ＧＢ ＳＳＤ 缓存盘、４ 块６ ＴＢ ＳＡＴＡ，此种配置的服务器可供４１ 位用户使用。结合本次建设需求，若新集群接入２７１ 个桌面终端，则新集群需要部署７ 台上述服务器。

４ 结束语

本文基于常德职业技术学院智慧教室云桌面集群硬件资源的扩容需求，采用超融合架构和分布式存储技术，将增加的服务器加入原有集群中，服务器的接口接入到存储私网、管理网和业务网，可实现在线热添加集群，扩容后的资源池可同时支持４２１ 个虚拟桌面接入。通过设置端到端的安全策略和数据统一备份恢复，有效地保障了资源平台数据的安全性和实用性，以及有效地解决了学校智慧教室资源平台资源不足的问题。

参考文献：

［１］ 杨名．基于超融合技术的学校数据中心网络安全设计［Ｊ］．无线互联科技，２０２２，１９（９）：２９?３１．

［２］ 李洪．接入层网络纵向虚拟化技术的应用探索［Ｊ］．金融科技时代，２０２１，２９（９）：６５?６７．

［３］ 母志武，李亚，潘海洋．一种虚拟化平台的安全防护系统及方法［Ｐ］．中国，ＣＮ１１１２４１５３９Ａ，２０２０?０６?０５．

［４］ 袁进坤，王辂乐，张文剑，等．虚拟机桌面备份和恢复方法及虚拟机，系统，瘦终端［Ｐ］．中国，ＣＮ１０９３４４０１０Ａ，２０１９?０２?１５．

［５］ 周同庆，孙利杰，杨鹏举，等．基于云桌面搭建虚拟化的虚拟服务器集群方法， 系统及介质［ Ｐ ］． 中国，ＣＮ１１１４５９６０７Ａ．２０２０?０７?２８．

作者简介：

杜艺颖（１９９５—），硕士，助教，研究方向：电子信息与计算科学。