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云計(jì)算平臺(tái)與桌面云系統(tǒng)

1 成果簡(jiǎn)介該系統(tǒng)主要由云計(jì)算平臺(tái)和桌面云終端組成。桌面云終端可以實(shí)時(shí)訪問(wèn)多個(gè)云計(jì)算平臺(tái)里的虛擬資源；云計(jì)算虛擬資源可以為多個(gè)用戶(hù)提供服務(wù)。桌面云終端通過(guò)接入云計(jì)算平臺(tái)、展示云平臺(tái)虛擬化系統(tǒng)及應(yīng)用、使用云計(jì)算和云存儲(chǔ)服務(wù)；云計(jì)算平臺(tái)解決應(yīng)用需求繁雜、資源分散且不固定、資源配置復(fù)雜等問(wèn)題以及提供能夠自由獲取的云計(jì)算服務(wù)功能。桌面云終端是基于 Windows XP/Linux 系統(tǒng)的支持云服務(wù)的終端設(shè)備。云終端既可與云服務(wù)器主機(jī)遠(yuǎn)程桌面同步運(yùn)行，也可作為迷你 PC 單獨(dú)運(yùn)行，其價(jià)格相當(dāng)于傳統(tǒng)個(gè)人 PC 的20%-30%，并且采用軟硬件一體化設(shè)計(jì)，綜合使用成本低。采用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)主機(jī)資源的共享，桌面終端無(wú)需 Windows 許可，大幅減少硬件投資和軟件許可證的開(kāi)銷(xiāo)。利用 elop 云終端管理軟件統(tǒng)一管理，利于維護(hù)，多位用戶(hù)可以不受限制獨(dú)立、同時(shí)使用一臺(tái)主機(jī)的軟硬件資源，實(shí)現(xiàn)資源的高效整合和靈活使用。桌面云終端機(jī)身小巧，無(wú)需風(fēng)扇散熱，無(wú)噪音干擾，輻射低，綠色健康環(huán)保。元計(jì)算平臺(tái)提供計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源的虛擬化，用戶(hù)可以利用軟件方便的搭建和管理一個(gè)數(shù)據(jù)中心，軟件本身提供了一套完整的認(rèn)證安全機(jī)制，使得資源的共享是安全的。實(shí)現(xiàn)了加密通信、身份認(rèn)證、用戶(hù)管理、資源調(diào)度、人機(jī)交互以及通用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等多項(xiàng)功能。各項(xiàng)功能均提供了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)接口，高級(jí)用戶(hù)可以在本軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，得到針對(duì)特殊應(yīng)用解決方案。云計(jì)算平臺(tái)劃分為以下四層：E （ lement）層：元素層是中間件架構(gòu)的最底層，其基本功能是定義整個(gè)應(yīng)用架構(gòu)最基本的元素（ element）作為處理和調(diào)度的基本單位，完成元素間無(wú)縫的互操作、共享、訪問(wèn)控制與透明的管理功能。L （ ogic）層：邏輯層實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的應(yīng)用邏輯，將底層大規(guī)模異構(gòu)的元素屏蔽起來(lái)，并提供統(tǒng)一的訪問(wèn)操作機(jī)制，使得上層應(yīng)用能夠不用關(guān)心具體元素的類(lèi)型、位置等詳細(xì)信息，只用按照邏輯層規(guī)定的接口采用與之適應(yīng)的方式進(jìn)行訪問(wèn)和處理。O（ rganization）層：組織層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理布局，存儲(chǔ)與安全訪問(wèn)機(jī)制，提供認(rèn)證、授權(quán)、信任機(jī)制等安全策略，完成體系的動(dòng)態(tài)構(gòu)建、非授權(quán)訪問(wèn)控制等關(guān)鍵問(wèn)題。P （ rocess）層：實(shí)現(xiàn)直接和業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)的操作與處理。本層只需關(guān)心具體的服務(wù)或者工作流程而不需要終端用戶(hù)關(guān)心實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。2 技術(shù)指標(biāo)桌面云終端通過(guò)虛擬桌面技術(shù)共享云服務(wù)器的軟硬件資源，為每個(gè)用戶(hù)提供自己的桌面，用戶(hù)無(wú)需安裝操作系統(tǒng)級(jí)其他基本應(yīng)用軟件。可以作為迷你 PC 單獨(dú)使用，終端用戶(hù)可以單獨(dú)上網(wǎng)沖浪、享受云計(jì)算、獨(dú)立運(yùn)行office 軟件等應(yīng)用軟件。用戶(hù)也可根據(jù)個(gè)人需求安裝所需軟件，能夠獲得與獨(dú)立電腦無(wú)差異的運(yùn)行環(huán)境和速度。在服務(wù)器端為每個(gè)云終端用戶(hù)配置各自的操作權(quán)限和磁盤(pán)空間，各用戶(hù)擁有獨(dú)立的賬號(hào)和密碼，工作相互獨(dú)立，互不干擾。服務(wù)器端對(duì)云終端用戶(hù)進(jìn)行管理，包括創(chuàng)建、修改、刪除用戶(hù)，對(duì)用戶(hù)統(tǒng)一管理。服務(wù)器端對(duì)云終端進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)等，實(shí)現(xiàn)終端的統(tǒng)一管理和安全策略。提供存儲(chǔ)功能，用戶(hù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在云服務(wù)器，保證數(shù)據(jù)的安全性。也可下載數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到 U 盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)。通過(guò)服務(wù)器端的云計(jì)算平臺(tái)對(duì)云服務(wù)器和終端網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，提供對(duì)云服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)狀況、虛擬機(jī)性能等的實(shí)時(shí)監(jiān)控、云計(jì)算資源的調(diào)度遷移、云終端用戶(hù)的管理、云終端運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理等功能。云計(jì)算平臺(tái)基于 CA 和數(shù)字簽名的身份認(rèn)證，基于虛擬組織（ Virtual Organization）的權(quán)限管理和訪問(wèn)控制，基于 Socket 與 X.509 證書(shū)的加密通信，基于 VirtualBox的虛擬機(jī)配置和部署，基于嵌入式系統(tǒng)和 RDP 協(xié)議的虛擬桌面訪問(wèn)，基于 ODBC的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和訪問(wèn)。3 應(yīng)用說(shuō)明本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域，為計(jì)算中心的計(jì)算存儲(chǔ)資源整合和安全管理提供解決方案，可用于構(gòu)建云計(jì)算平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)中心。提供計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源的虛擬化，用戶(hù)可以利用本軟件方便的搭建和管理一個(gè)數(shù)據(jù)中心，軟件本身提供了一套完整的認(rèn)證安全機(jī)制，使得資源的共享是安全的。同時(shí)，高級(jí)用戶(hù)可以在本軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，得到針對(duì)特殊應(yīng)用的軟件。云制造在國(guó)家 863 云制造主題項(xiàng)目的支持下，與北京航空航天大學(xué)合作，將云計(jì)算的資源共享理念和按需使用的商業(yè)模式引入制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)制造資源的有效利用，進(jìn)而降低成本。電力云在國(guó)家 973 基礎(chǔ)研究計(jì)劃課題的支持下，與清華大學(xué)電機(jī)系和南方電網(wǎng)等單位合作，以云計(jì)算平臺(tái)為基礎(chǔ)形成廣域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和閉環(huán)阻尼控制的仿真平臺(tái)。教育云在教育部國(guó)家精品課程集成重大項(xiàng)目的支持下，利用云計(jì)算平臺(tái)整合高等教育課件資源，解決中小學(xué)基礎(chǔ)教育的資源不平衡問(wèn)題。醫(yī)療云在國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng) 3 的支持下，構(gòu)建社區(qū)醫(yī)療服務(wù)框架，以云數(shù)據(jù)中心為核心，利用無(wú)線、有線等多種通信方式，通過(guò)醫(yī)療云平臺(tái)支持遠(yuǎn)程醫(yī)療，健康監(jiān)護(hù)和醫(yī)療協(xié)作。管道云在中石油科技項(xiàng)目的支持下，與中石油管道公司密切合作，在輸油管道的實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)維等方面引入云計(jì)算技術(shù)和平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理，第三方應(yīng)用的接入等。政務(wù)云與北京慧點(diǎn)科技開(kāi)發(fā)有限公司合作，在北京市東城區(qū)云計(jì)算規(guī)劃咨詢(xún)項(xiàng)目中，提高現(xiàn)有IT 資源設(shè)備的利用率，整合不同環(huán)境下的政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，最大程度的減低成本。4 效益分析本系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于客戶(hù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)管理方面能帶來(lái)豐厚的回報(bào)。能耗桌面云終端產(chǎn)品根據(jù)是否帶觸摸屏、是否開(kāi) Wi-Fi/3G 等情況，功耗分別是幾瓦到幾十瓦。即以 20 瓦來(lái)計(jì)算，與傳統(tǒng) PC（ 320 瓦）或工作站相比較， 500 個(gè)終端一年（如果按每天 8 小時(shí)工作，一年 200 個(gè)工作日，電費(fèi) 1 元/度）可節(jié)省電費(fèi)約 20 萬(wàn)到 30 萬(wàn)元。同時(shí)，也相應(yīng)的降低了終端設(shè)備對(duì)企業(yè)分支機(jī)構(gòu) UPS 負(fù)荷的需求壓力。此外，云終端發(fā)熱低，不需風(fēng)扇，因此無(wú)噪音。對(duì)于節(jié)能減排，綠色環(huán)保都非常有利。可靠桌面云終端采用軟硬件一體的嵌入式設(shè)計(jì)，整機(jī)設(shè)計(jì)緊湊，沒(méi)有任何機(jī)械易損件和拔插件，使得云終端的硬件壽命大大的超過(guò)了桌面 PC，硬件設(shè)計(jì)壽命在 5 年以上，為企業(yè)節(jié)省了設(shè)備維護(hù)、維修和更新成本。安全用戶(hù)數(shù)據(jù)不在本機(jī)存儲(chǔ)，一律存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心主機(jī)即服務(wù)器端，數(shù)據(jù)安全可靠，也降低了病毒感染和網(wǎng)絡(luò)攻擊的幾率，這樣大大降低了這方面的維護(hù)成本。易管理云計(jì)算平臺(tái)的統(tǒng)一管理，真正做到終端接近“ 零”維護(hù)，這樣可以大大減少維護(hù)工作量，降低 IT 人力費(fèi)用。同時(shí)對(duì)硬件資源、安全認(rèn)證等進(jìn)行調(diào)度和管理，功能強(qiáng)大。良好的人機(jī)交互界面降低了對(duì)用戶(hù)的專(zhuān)業(yè)化要求。快速部署時(shí)間就是金錢(qián)，這一點(diǎn)對(duì)于很多企業(yè)和部門(mén)都是極其重要的。系統(tǒng)部署簡(jiǎn)單快捷，桌面云終端開(kāi)機(jī)即用。

清華大學(xué) 2021-04-13

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