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云計算平臺與桌面云系統

1 成果簡介該系統主要由云計算平臺和桌面云終端組成。桌面云終端可以實時訪問多個云計算平臺里的虛擬資源；云計算虛擬資源可以為多個用戶提供服務。桌面云終端通過接入云計算平臺、展示云平臺虛擬化系統及應用、使用云計算和云存儲服務；云計算平臺解決應用需求繁雜、資源分散且不固定、資源配置復雜等問題以及提供能夠自由獲取的云計算服務功能。桌面云終端是基于 Windows XP/Linux 系統的支持云服務的終端設備。云終端既可與云服務器主機遠程桌面同步運行，也可作為迷你 PC 單獨運行，其價格相當于傳統個人 PC 的20%-30%，并且采用軟硬件一體化設計，綜合使用成本低。采用虛擬化技術實現主機資源的共享，桌面終端無需 Windows 許可，大幅減少硬件投資和軟件許可證的開銷。利用 elop 云終端管理軟件統一管理，利于維護，多位用戶可以不受限制獨立、同時使用一臺主機的軟硬件資源，實現資源的高效整合和靈活使用。桌面云終端機身小巧，無需風扇散熱，無噪音干擾，輻射低，綠色健康環保。元計算平臺提供計算資源和存儲資源的虛擬化，用戶可以利用軟件方便的搭建和管理一個數據中心，軟件本身提供了一套完整的認證安全機制，使得資源的共享是安全的。實現了加密通信、身份認證、用戶管理、資源調度、人機交互以及通用數據庫服務等多項功能。各項功能均提供了相應的開發接口，高級用戶可以在本軟件的基礎上進行二次開發，得到針對特殊應用解決方案。云計算平臺劃分為以下四層：E （ lement）層：元素層是中間件架構的最底層，其基本功能是定義整個應用架構最基本的元素（ element）作為處理和調度的基本單位，完成元素間無縫的互操作、共享、訪問控制與透明的管理功能。L （ ogic）層：邏輯層實現平臺的應用邏輯，將底層大規模異構的元素屏蔽起來，并提供統一的訪問操作機制，使得上層應用能夠不用關心具體元素的類型、位置等詳細信息，只用按照邏輯層規定的接口采用與之適應的方式進行訪問和處理。O（ rganization）層：組織層實現系統的合理布局，存儲與安全訪問機制，提供認證、授權、信任機制等安全策略，完成體系的動態構建、非授權訪問控制等關鍵問題。P （ rocess）層：實現直接和業務邏輯相關的操作與處理。本層只需關心具體的服務或者工作流程而不需要終端用戶關心實現細節。2 技術指標桌面云終端通過虛擬桌面技術共享云服務器的軟硬件資源，為每個用戶提供自己的桌面，用戶無需安裝操作系統級其他基本應用軟件。可以作為迷你 PC 單獨使用，終端用戶可以單獨上網沖浪、享受云計算、獨立運行office 軟件等應用軟件。用戶也可根據個人需求安裝所需軟件，能夠獲得與獨立電腦無差異的運行環境和速度。在服務器端為每個云終端用戶配置各自的操作權限和磁盤空間，各用戶擁有獨立的賬號和密碼，工作相互獨立，互不干擾。服務器端對云終端用戶進行管理，包括創建、修改、刪除用戶，對用戶統一管理。服務器端對云終端進行維護、升級等，實現終端的統一管理和安全策略。提供存儲功能，用戶數據統一存儲在云服務器，保證數據的安全性。也可下載數據并存儲到 U 盤或移動硬盤。通過服務器端的云計算平臺對云服務器和終端網絡計算機進行管理，提供對云服務器網絡狀況、虛擬機性能等的實時監控、云計算資源的調度遷移、云終端用戶的管理、云終端運行狀況的實時監控和管理等功能。云計算平臺基于 CA 和數字簽名的身份認證，基于虛擬組織（ Virtual Organization）的權限管理和訪問控制，基于 Socket 與 X.509 證書的加密通信，基于 VirtualBox的虛擬機配置和部署，基于嵌入式系統和 RDP 協議的虛擬桌面訪問，基于 ODBC的數據庫管理和訪問。3 應用說明本系統可廣泛應用于各行業領域，為計算中心的計算存儲資源整合和安全管理提供解決方案，可用于構建云計算平臺數據服務中心。提供計算資源和存儲資源的虛擬化，用戶可以利用本軟件方便的搭建和管理一個數據中心，軟件本身提供了一套完整的認證安全機制，使得資源的共享是安全的。同時，高級用戶可以在本軟件的基礎上進行二次開發，得到針對特殊應用的軟件。云制造在國家 863 云制造主題項目的支持下，與北京航空航天大學合作，將云計算的資源共享理念和按需使用的商業模式引入制造業，實現制造資源的有效利用，進而降低成本。電力云在國家 973 基礎研究計劃課題的支持下，與清華大學電機系和南方電網等單位合作，以云計算平臺為基礎形成廣域電網安全穩定運行和閉環阻尼控制的仿真平臺。教育云在教育部國家精品課程集成重大項目的支持下，利用云計算平臺整合高等教育課件資源，解決中小學基礎教育的資源不平衡問題。醫療云在國家重大專項 3 的支持下，構建社區醫療服務框架，以云數據中心為核心，利用無線、有線等多種通信方式，通過醫療云平臺支持遠程醫療，健康監護和醫療協作。管道云在中石油科技項目的支持下，與中石油管道公司密切合作，在輸油管道的實時監控、運維等方面引入云計算技術和平臺，實現實時數據管理，第三方應用的接入等。政務云與北京慧點科技開發有限公司合作，在北京市東城區云計算規劃咨詢項目中，提高現有IT 資源設備的利用率，整合不同環境下的政務應用系統，最大程度的減低成本。4 效益分析本系統的應用對于客戶的長遠運營和維護管理方面能帶來豐厚的回報。能耗桌面云終端產品根據是否帶觸摸屏、是否開 Wi-Fi/3G 等情況，功耗分別是幾瓦到幾十瓦。即以 20 瓦來計算，與傳統 PC（ 320 瓦）或工作站相比較， 500 個終端一年（如果按每天 8 小時工作，一年 200 個工作日，電費 1 元/度）可節省電費約 20 萬到 30 萬元。同時，也相應的降低了終端設備對企業分支機構 UPS 負荷的需求壓力。此外，云終端發熱低，不需風扇，因此無噪音。對于節能減排，綠色環保都非常有利。可靠桌面云終端采用軟硬件一體的嵌入式設計，整機設計緊湊，沒有任何機械易損件和拔插件，使得云終端的硬件壽命大大的超過了桌面 PC，硬件設計壽命在 5 年以上，為企業節省了設備維護、維修和更新成本。安全用戶數據不在本機存儲，一律存儲在數據中心主機即服務器端，數據安全可靠，也降低了病毒感染和網絡攻擊的幾率，這樣大大降低了這方面的維護成本。易管理云計算平臺的統一管理，真正做到終端接近“ 零”維護，這樣可以大大減少維護工作量，降低 IT 人力費用。同時對硬件資源、安全認證等進行調度和管理，功能強大。良好的人機交互界面降低了對用戶的專業化要求。快速部署時間就是金錢，這一點對于很多企業和部門都是極其重要的。系統部署簡單快捷，桌面云終端開機即用。

清華大學 2021-04-13

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