联想云教室方案白皮书

更新时间： 1 Aug. 2016 Version

极致教学体验：高清视频体验,高效传输协议,自动化桌面部署

云终端是一种理想的桌面设备，它外形小巧，无噪音运行，日常运行耗电量不超过15瓦，经济环保智能开关机能够真正实现对云终端和教学桌面关机进行自动控制，能够实现上电自启动

内存页合并技术能够实现内存区域的共享，从而发挥内存的最大效率，节省服务器的物理内存空间

联想云教室解决方案白皮书

目录

1 概述......................................................错误!未定义书签。

传统桌面环境目前面临的挑战..........................错误!未定义书签。

云教室的价值........................................错误!未定义书签。

2 用户需求分析..............................................错误!未定义书签。

教学体验差..........................................错误!未定义书签。

运维管理难..........................................错误!未定义书签。

教学演进慢..........................................错误!未定义书签。

TCO成本高..........................................错误!未定义书签。

3 建设思路..................................................错误!未定义书签。

云计算..............................................错误!未定义书签。

联想的理念..........................................错误!未定义书签。

4 总体方案..................................................错误!未定义书签。

方案概述............................................错误!未定义书签。

方案特点与价值......................................错误!未定义书签。

5 方案优势..................................................错误!未定义书签。

便捷的教学管理......................................错误!未定义书签。

流畅的教学体验......................................错误!未定义书签。

连续的教学保障......................................错误!未定义书签。

精巧的云终端设计....................................错误!未定义书签。

6 云教室特性简介............................................错误!未定义书签。

教学管理功能........................................错误!未定义书签。

教学演示......................................错误!未定义书签。

随堂小考......................................错误!未定义书签。

发送文件......................................错误!未定义书签。

收取作业......................................错误!未定义书签。

自动排课......................................错误!未定义书签。

学生演示......................................错误!未定义书签。

云重启........................................错误!未定义书签。

远程协助......................................错误!未定义书签。

课堂秩序控制..................................错误!未定义书签。

学生桌面............................................错误!未定义书签。

虚拟桌面......................................错误!未定义书签。

批量创建......................................错误!未定义书签。

终端支持............................................错误!未定义书签。

图像和多媒体支持....................................错误!未定义书签。

数据安全............................................错误!未定义书签。

系统管理............................................错误!未定义书签。

全中文Web管理界面............................错误!未定义书签。

系统升级......................................错误!未定义书签。

日志管理......................................错误!未定义书签。

作业空间............................................错误!未定义书签。

参考配置............................................错误!未定义书签。

60点方案配置推荐.............................错误!未定义书签。

45点方案配置推荐.............................错误!未定义书签。

30点方案配置推荐.............................错误!未定义书签。附录A 联想云终端V100 G2和V300 G2介绍....................错误!未定义书签。

1概述

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》提出了到2020年教育改革和发展的战略目标：基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国行列。刘延东副总理也曾在全国教育信息化工作电视电话会议上提出：“十二五”期间，要以建设好“三通两平台”为抓手，也就是校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通”，建设教育资源公共服务平台和教育管理公共服务平台。

近年来，云计算因具备简化运维、资源灵活、按需分配、灵活扩展、节约成本、节能环保等多种特性，在各行业的应用越来越广泛。但在教育行业，由于部署困难、管理技术门槛高、用户体验差、初次投资成本过高等原因，云计算技术却迟迟未能落地。

联想云教室是基于联想桌面虚拟化解决方案，打造的新一代计算机教室解决方案，由可提供强大桌面虚拟化功能的云教室主机，精美易管理的云终端，功能丰富的教学管理软件组合而成，可以为计算机教室提供零维护、易教学、更环保于一身的全新教学体验。

1.1传统桌面环境目前面临的挑战

一直以来，传统教室采用功能全面的“胖客户端”PC，为学校电子教学提供教学平台。但是，在不少使用实际使用情况中，胖客户端 PC 并不适合电子教学，其缺点包括：维护成本高：多个教学场景可能需要多套PC硬件来支撑，同时，PC 管理工作包括部署软件、更新和修补程序等，由于这些工作需要对多种 PC 配置的部署进行测试和验证，因而会耗费大量的人力。同时，由于标准化程度不高，PC故障响应速度慢，支持人员经常需要亲临现场解决问题。

教学体验差：教学场景的切换费时费力，各种原因易引起终端软硬件的损坏，面对广泛分布的 PC 硬件，机房管理员需要管理分布在不同地点的PC机，教学连续性差。此外，师生互动少，教学效果一般。

鉴于上述缺点，各家公司在不断针对教学场景评估并实施能够替代胖客户端 PC 的解决方案，降低学校机房运维成本，优化教学体验，提升教学效率和效果。

利用联想云教室解决方案，通过桌面虚拟化技术和传输协议两项关键技术提供集中管理、运行流畅的Windows教学桌面。依托多年的虚拟化技术积累以及多项自主知识产权，并

结合虚拟化隔离、网络控制、终端管理等各种技术手段，我们为课堂提供一套完整的具有创新架构的虚拟化教学平台，旨在获得良好的教学体验，并且从根本上提升教学IT环境的安全性、灵活性、可维护性和教学连续性。

1.2云教室的价值

针对教育行业对新一代电子教室提出的功能和性能要求，联想云教室产品从提升教学效率、便捷运维、降低硬件使用成本及改善教学环境等方面为学校提供完整的解决方案。在云计算的时代浪潮下，将桌面云技术应用于教学，云教室应运而生。

云教室方案将不同教学场景所需要的桌面环境固化在服务器里，相互隔离，更为精确地适应每门课程或者不同的教学场景，提升教师的教学体验。

学校在实施使用了云教室解决方案后，可以获得如下好处：

高效教学

教学桌面重置，每次上课都恢复至系统最佳运行状态，保障教学效率；

通过教学管理功能，教师实时掌握学生的学习过程，并做出及时的课程指导；

教师与学生适时互动，活跃课堂气氛，学生积极性显着提高；

通过一键开、关机功能，教师在讲台上就能轻松完成课程管理；

便捷运维

虚拟的学生教学桌面，发生故障的概率极低，就算出现故障，可一键快捷修复；

教学软件统一部署、升级，部署完成立即生效，后期零维护，且无兼容问题；

降低硬件使用成本

云终端采购成本相较于PC降低50%~70%，使用寿命却是PC的2~3倍；

云终端工作状态是的功耗仅为5~15W，每年耗电量较PC节约80%以上；

改善教学环境

云终端采用无风扇设计，无噪音；

云终端体积小巧，可直接挂在显示器后面，几乎不占空间，学生座位空间明显

改善；

2用户需求分析

2.1教学体验差

采用传统的计算机教室模式，教师及学生经常需要等待漫长的系统启动时间，60%的计算机教室PC开机需要2分30秒以上，导致浪费了大量的教学时间在系统启动及重启的过程中。同时，针对于中小学及中职学校，学生的自控能力比较差，教师很难在教学过程中对学生行为进行有效管控，导致容易出现各类软硬件故障引起的教学事故，教学连续性保护也是学校十分关心的问题。

为此，学校需要谋求一种行之有效的解决方案：即能实现终端桌面的集中管理又可以保障计算机教室易部署、易管理、易使用，为计算机教学保驾护航，达到管理员、教师和学生多赢的目的。

2.2运维管理难

学校内的PC数量往往有几百台之多。如果针对几百台PC机进行维护和部署新教学应用，对于运维人员是非常复杂而繁重的。目前一直使用独立的PC机方式进行运行和管理，但这种传统运行方式，虽然对于学生来说比较灵活方便，自由度也较高，但是会给管理员带了大量的运维工作，每台PC的独立运行，不仅增加了授课教师及机房管理员的维护工作，同时也带了很多的不安全因素。同时，每台操作系统都需要逐台进行操作系统的升级、打补丁等操作，当需要更换课程，就必须由教师或机房管理员提前花费大量的时间重新配置操作系统及逐台安装应用程序，这种重复性的工作工作量巨大且效率低下，大大的增加了管理成本。

2.3教学演进慢

根据教材不同，学生上课所需要的操作系统以及配套使用的信息化类教学软件，比社会、市场的主流软件至少落后1-2年以上，当学校需要上新教学软件或新技术时，在老旧的PC硬件上，有些根本无法使用。造成这种情况主要由于学校采购周期较长，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。2.4TCO成本高

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、再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，降低校园计算机的资金投入也是校方一直在探讨的问题。

3建设思路

3.1云计算

目前，新兴的IT技术正在渗透传统领域，就像云计算正在潜移默化地影响着各个领域。据研究机构人士认为，现在采用的分散式系统建设模式——即独立建设系统通常都存在着投资分散而导致的系统质量差、多点维护成本高、建设周期长以及信息准确性、可靠性低等一系列问题，若采用自主的集中式系统建设，又面临着IT预算少、一次性投资能力差、缺乏专业的技术支持人员、决策时间长等问题的困扰。

云教室解决技术正在成为被广泛使用的技术，帮助学校以更低成本，实现更灵活、稳定和高效的IT系统。当前云教室解决方案，从根本上解决了传统电子教室大量PC机所造成的不良现象。桌面云教室解决技术帮助学校以更低成本、更好地实现桌面管理。云教室解决方案，在标准桌面的基础上，将所有教学环境都部署在服务器并固化，支持教学所需虚拟PC桌面的并行顺畅运行，提供统一的管理平台，管理所有的教学场景，终端仅做前端展示与交互，没有本地数据，简化对客户端设备的管理维护，针对电子教室的情况，进一步融合教学管理相关功能，更易于教师使用，方便教师更快速的接受，提高教学效率，提升教学效果。引入云教室解决带来很多好处，包括：

终端设备支持更广泛，可以通过PC，瘦客户端来访问传统PC上才能使用到的各种windows 应用；

在数据中心对所有的桌面进行统一的高效维护，无需特定的补丁与应用的分发软件，统一进行安装和升级，维护桌面的费用大大降低。

应用管理更简单，管理员在服务器进行统一管理，就可以将最新更新交付给所有终端用户；

学生桌面的性能能够得到提升，因为它和应用后端的服务器都运行在数据中心；

学生桌面可以分享最新最强大的服务器硬件，配置资源可以按照用户需求动态调整。

云教室的解决方案是基于标准桌面解决方案的基础上建立的，能够实现标准桌面云教室解决解决方案的所有功能，同时，在标准桌面云教室解决解决方案的基础上进行了进一步的修改，对适宜教育行业的功能上，又做出的相关的突出，更适宜当前的教育环境。

3.2联想的理念

值得注意的是，对于目前比较流行的桌面云教室解决方案，大部分产品或者解决方案没有考虑到教学培训场景的实际需求和学校任课教师或管理员的实际困难。例如，电子课堂管理软件、网络同传软件与虚拟桌面的兼容性问题、实际使用这些必备功能时频繁切换等操作上的不方便性问题，更重要的是，桌面云教室解决解决方案是一个庞大的系统平台，涉及的设备和技术杂而多，对于院校计算机教室管理者或使用者来讲，掌握并熟练使用这套系统是需要投入很大的精力和时间，这无形中增加学校教师的工作，提高了对学校管理人员的额外要求。

联想软件立足于云教室解决技术积累的基础之上，面对教育培训行业客户的实际需求及困难，制定了极具针对性的解决方案—云教室解决方案。云教室解决方案采用软硬件结合的方式，更加方便了管理员的部署，以及对后期电子教室的维护。云教室解决方案，帮助学校采用更加实用化、便捷化的手段实现云教室解决新技术在学校计算机教室建设中快速应用并得到理想的效果。

4总体方案

4.1方案概述

联想云教室解决方案采用一台云主机提供30、45、60基数的虚拟桌面，结合集群或者大教室功能，来满足不同规模的客户需求，然后通过网络把虚拟桌面传送到云终端。学生通过云终端，能够体验完整的桌面环境；老师通过云主机，能够灵活的发布多种教学桌面。云教室把师生之间的教学活动，变得更加高效、简便、可控；云教室把优质的桌面资源、教学资源，通过网络传递到每一所学校、每一间教室、每一位师生。优质资源班班通，从云教室解决方案开始。

图4-1云教室方案总体架构示例

1、联想云教室基础架构：联想云教室基础架构由联想云教室主机、云终端、云教室管理软件构成，并支持集群和大教室场景需求，多台云教室主机可以放在各个教室，也可集中放在数据中心，并进行统一的调度和管理。

2、云教室主机：基于硬件的完全虚拟化，实现资源池化，将教学场景模板固化在服务器中，统一编辑、升级、发布，并提供教学所需学生桌面的生成、分发。

3、云终端：联想云终端功耗低，学生通过云终端设备接入教学桌面，通过优化的显示驱动层技术，支持动态本地绘图指令，仅绘制画面更新区域，提高整体渲染性能，操作体验与物理机一致，同时协议支持U盘等USB外设。

4、云教室管理软件：云教室管理软件包括云教室系统日常管理功能和教学管理功能。系统日常管理功能包括了集群管理、服务器管理、模板管理、桌面管理、终端管理、课程管理等，简化了IT管理的复杂性，通过对服务器的监控让管理员老师对云教室系统的运行状态了然于心；教学管理功能，极大地方便了教师讲课，调动了学生积极性，提升了教学质量。

4.2方案特点与价值

极致教学体验

高清视频体验：云教室方案的云终端支持1920*1080分辨率和32位彩色桌面显示。另

外，传统桌面虚拟化方案在播放高清视频时主要采用服务器解码和播放，然后将变化中的图像按帧传输给前端显示设备，但这种方式对服务器性能要求高，且非常占用带宽资源，往往效果不好。而云教室方案中将1080P高清视频流在服务器上进行编码和压缩，然后直接传输到前端设备，利用基于高清视频处理器和本地解码技术流畅地播放高清视频，给课堂带来极佳的视频观看体验。

高效传输协议：虚拟桌面是通过网络从云主机获得从而显示在云终端的，其中最重要的组成部分就是桌面传输协议。云教室方案中的桌面传输协议通过高效流式压缩算法、智能压缩、图像缓存匹配等优化技术提升多倍以上的传输效率，能够满足低带宽的传输需求，带来绝佳的桌面体验和外设兼容性。

自动化桌面部署：学生可在无人指导的情况下，通过云终端快速接入教学桌面，实现即插即用的终端操作体验。另外，相对传统PC上线前需要经过硬件采购、系统安装、桌面运维等一系列的繁琐、复杂的过程，在部署好云教室产品之后，教师可以通过教学模板来快速、自动地为学生创建教学桌面。管理员不仅可在控制台查看用户虚拟机的CPU、内存、磁盘的详细情况，还可以对用户虚拟机进行开机、关机、挂起、重启等电源级别操作。当教学桌面出现故障后，只要重新启动就可以。

智能开关机

基于联想云教室管理软件，智能开关机能够真正实现对云终端和教学桌面关机进行自动控制，能够实现上电自启动。如果云终端已经关机，而用户忘记关闭位于服务器上的虚拟桌面，此时虚拟桌面会自动关闭，从而可以节省服务器的硬件资源。

降低IT总体成本

高效率、低能耗的云终端：云终端是一种理想的桌面设备，它外形小巧，无噪音运行，日常运行耗电量最低可以不超过瓦，经济环保。

内存页合并：在云教室的建设方案中，云主机的投资占较大比例，硬件资源的节省可降低整套方案的投资成本，更好地推动云教室模式的落地。因此，我们创新性地提出内存页合并技术。当云主机承载了几十台虚拟桌面时，这些虚拟桌面都有相同的只读内存页面，比如操作系统执行代码等，针对相同的内存页面，内存页合并技术能够实现内存区域的共享，从而发挥内存的最大效率，节省服务器的物理内存空间，提升用户虚拟机的部署密度。通过实际测试数据表明，此技术至少可以节省20%云主机成本。

差分技术和IO加速：一般情况下，每个虚拟桌面独占一份存储空间，其实大家都可能使用的是同一套Windows操作系统，无非就是个人数据不同而已。因此，云教室方案将操作系统镜像和个人数据进行分离，通过模板化系统镜像技术实现集中化、快速的桌面交付，此技术不仅可节省存储空间，而且管理员只需维护同一操作系统镜像，日常系统升级、软件更新将会非常高效，工作量较少。另外，由于多用户共享同一套模板镜像，可以利用服务器的内存或缓存卡进行重复数据IO加速，能够消除相同OS类型的桌面同时启动时的重复IO，以提升虚拟桌面启动速度和运行效率。

5方案优势

云教室产品依托多年的虚拟化技术积累以及多项自主知识产权技术，为课堂提供一套完整的具有创新架构的虚拟化教学平台，旨在获得便捷的教学管理、极致的教学桌面体验，从根本上提升教学的安全性、灵活性，并创造一个绿色舒适的教学环境。

5.1便捷的教学管理

融合桌面云管理和传统教学管理的思维习惯，对教学课程管理、教师备课课件、点名等进行针对性设计，通过简单的操作，即可获得想要的教学场景、制作出生动的教学课件。一键完成教学课程环境准备后，学生终端自动完成开机；在完成相关课程操作后，可一键轻松结束课程，自动关闭学生终端。

更加注重以学生为课堂的主体，通过教师演示、学生示范、集体讨论，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、网络管理和U盘控制，很好的维护了课堂秩序。

5.2流畅的教学体验

自主知识产权的桌面传输协议技术，带来极致的教学体验。在重定向基本绘图指令技术的基础上，通过高效流式压缩算法、智能压缩算法、图像缓存匹配等优化技术，包含多条如图形显示输出、键盘输入、用户接口设备、光标移动等专用通道，充分利用客户端CPU 及渲染能力，降低网络带宽消耗，让您感受身临其境的高清世界，无论是使用播放器播放本地1080p视频，还是浏览器，观看网络高清视频，画面和声音无任何卡顿。

同时采用外设重定向，支持U盘、打印机等多种类USB外设，方便教学中使用需要的外设，提升教学体验。

5.3连续的教学保障

云教室提供完善的服务器状态监控功能，可以实时的查看到系统的运行状态和资源使用情况，从而能在第一时间采取有效的措施，保证系统正常运行。

管理员登录时采用HTTPS加密传输、学生访问教学桌面时仅传输图像变化和指令信息，不直接传输实际数据，并采用传输加密等手段，保证软件运行和维护安全。

基于IP、服务的访问控制策略，减少异常流量的传输，保证系统带宽满足教学要求。

最后，在教学桌面出现故障无法继续使用时，可以进行一键桌面重新启动，即时恢复教学桌面，将其对课堂教学的影响降到最低，保障教学连续性。

5.4精巧的云终端设计

云终端是一种理想的桌面设备，它外形小巧，无风扇设计，无噪音运行，日常耗电量最高不超过瓦，是传统PC机的1/30，算上服务器的能耗，也比PC节省80%以上。使用云终端，电子教室室温普遍降低约4摄氏度，学生桌位不再拥挤，空间释放约40%，还有效的消除了噪声，为师生提供一个安静的教学环境。

如果按一间教室 150 台终端，每天使用 6 小时，一年使用200 天，每度电元计算，

一年能够削减约80%的总体运营支出费用。

表5-1 运维成本对比

6云教室特性简介

6.1教学管理功能

6.1.1教学演示

教师可以让学生在自己的屏幕上看到教师的屏幕内容，教师的所有操作都将同步显示在学生的屏幕上，并通过与电子教鞭的结合完成常规教学的演示功能。

6.1.2随堂小考

方便教师在授课过程中，可以随时对授课效果进行检查。随堂小考支持抢答和全班考试两种模式，并且在全班考试结束后，针对性的按题、按人、按知识点进行考试情况统计。

6.1.3发送文件

将教师端的文件夹、任意格式的文件发送到学生端，可以在教师机和学生机间快速、方便地传递文件。在文件下发完成后，将提示学生文件所在目录，以方便学生查找。如果个别学生因为突然断网等原因没有收到文件，在教师机提示重新发送。

6.1.4收取作业

用于教师收取学生作业，系统会把作业存放到教师机默认目录下，当收到学生文件时，“收取文件”按钮上会提示发送文件的学生人数，为方便教师查阅，教师机端可一键打开作业存放路径。

6.1.5自动排课

自动排课功能，根据事先制定好的课程表，在设定的时间自动完成课程模板的切换。

6.1.6学生演示

功能类似教师演示，当某个学生的操作比较典型时，教师右键单击该学生桌面，选择“学生演示”，可以利用此功能将其桌面进行广播，让其为其他学生进行示范，使其他学生可以根据示范更好地领悟教学内容；教师可将其桌面最小化，以便教师进行其它操作。

6.1.7云重启

当某个学生桌面死机无法操作时，教师端可右键单击该学生桌面，选择云重启按钮，则学生桌面马上重启，并且保留学生的操作痕迹，如编辑到一半的文件。

6.1.8远程协助

教师可以连接到选定学生桌面，并进行操作，协助解决学生遇到的问题。

6.1.9课堂秩序控制

为了维护课堂秩序，教师可以根据需要，支持限制U盘的使用、禁止上网、黑屏等操

作。

6.2学生桌面

云教室方案允许管理员将虚拟桌面环境发布给用户远程使用。用户可以用终端通过网络连接到虚拟桌面环境上，像使用本地桌面一样使用虚拟桌面，但实际上虚拟桌面的所有计算处理都是在服务器端完成，终端与服务器之间的交互仅仅是输入指令和输出显示图片，不存在实际数据的交互。

6.2.1虚拟桌面

云教室方案，上课中使用的所有桌面的操作系统、应用系统都完全一样。云终端开机自动登陆对应的虚拟学生桌面，课程结束后，桌面不会保存任何学生的任何修改。

6.2.2批量创建

联想云教室解决方案通过模板，对模板的操作系统和应用软件的修改，来达到批量修改教室桌面环境、快速部署和统一升级的目的。

6.3终端支持

ARM架构云终端具有硬件成本低、能耗低、生命周期长等特点，特别适合于作为桌面云教室解决方案中的终端设备使用。

云教室方案支持云终端方案，并提供内嵌式的客户端，只需将终端系统升级为联想内嵌客户端，即可以作为终端正常访问虚拟桌面。

6.4图像和多媒体支持

云教室方案允许用户在虚拟桌面上像在本地桌面一样查看和编辑图像、多媒体信息。在虚拟桌面环境下，可以支持1920*1080分辨率的桌面显示，能够使用PotPlayer等常用多媒体工具播放1080P高清视频。

6.5数据安全

数据安全性体现在两个方面：所有的计算、数据的存储都集中在了服务器端，管理员不用再担心终端的故障或被盗所导致的数据丢失；可以控制USB设备使用，防止USB移动设备引起的泄密；

6.6系统管理

6.6.1全中文Web管理界面

集群管理界面：云教室方案提供集群管理功能，即同时管理多个云教室，管理员可以在集群中心查看多个教室的上课情况，统一管理多个教室的服务器和终端电源，并可统一管理模板。

单教室管理界面：云教室方案提供单教室管理界面，管理员可以通过Web登录访问桌面单个云教室系统的管理界面，方便地进行服务器、模板、桌面和终端等管理和配置，并可以灵活扩充教室规模。

6.6.2系统升级

云教室方案提供服务端和客户端的升级功能，帮助管理员远程完成升级操作。管理员只需登录单教室管理界面，就能针对服务端和客户端进行一键升级操作。

6.6.3日志管理

云教室方案支持日志管理，记录用户登录、退出、桌面管理等最终用户操作行为，同时能够及时查看到系统状态，从而为管理员的日常维护和故障排查工作提供可靠的支持。

6.7作业空间

云教室方案中，管理员可以批量导入班级/学生账号信息，并为学生动态调整存储空间容量，旨在为学生提供一个专属的云盘空间，方便学生存放文件或素材，在以后课程需要的时候下载使用。

6.8参考配置

本方案按照用户点数，桌面1G内存进行估算，如果有新的用户需求变化，可以适当增加服务器配置以满足需要。

6.8.160点方案配置推荐

表6-1 60点方案配置推荐（V100 G2和V300 G2 终端，二选一）

6.8.245点方案配置推荐

表6-2 45点方案配置推荐（V100 G2和V300 G2 终端，二选一）

6.8.330点方案配置推荐

表6-3 30点方案配置推荐（V100 G2和V300 G2 终端，二选一）