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云計算平臺與桌面云系統(tǒng)

1 成果簡介該系統(tǒng)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(wù)。桌面云終端通過接入云計算平臺、展示云平臺虛擬化系統(tǒng)及應(yīng)用、使用云計算和云存儲服務(wù)；云計算平臺解決應(yīng)用需求繁雜、資源分散且不固定、資源配置復(fù)雜等問題以及提供能夠自由獲取的云計算服務(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)器主機遠程桌面同步運行，也可作為迷你 PC 單獨運行，其價格相當(dāng)于傳統(tǒng)個人 PC 的20%-30%，并且采用軟硬件一體化設(shè)計，綜合使用成本低。采用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)資源的高效整合和靈活使用。桌面云終端機身小巧，無需風(fēng)扇散熱，無噪音干擾，輻射低，綠色健康環(huán)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(shù)據(jù)中心，軟件本身提供了一套完整的認(rèn)證安全機制，使得資源的共享是安全的。實現(xiàn)了加密通信、身份認(rèn)證、用戶管理、資源調(diào)度、人機交互以及通用數(shù)據(jù)庫服務(wù)等多項功能。各項功能均提供了相應(yīng)的開發(fā)接口，高級用戶可以在本軟件的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，得到針對特殊應(yīng)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(gòu)的最底層，其基本功能是定義整個應(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(xiàn)平臺的應(yīng)用邏輯，將底層大規(guī)模異構(gòu)的元素屏蔽起來，并提供統(tǒng)一的訪問操作機制，使得上層應(yīng)用能夠不用關(guān)心具體元素的類型、位置等詳細信息，只用按照邏輯層規(guī)定的接口采用與之適應(yīng)的方式進行訪問和處理。O（ rganization）層：組織層實現(xiàn)系統(tǒng)的合理布局，存儲與安全訪問機制，提供認(rèn)證、授權(quán)、信任機制等安全策略，完成體系的動態(tài)構(gòu)建、非授權(quán)訪問控制等關(guān)鍵問題。P （ rocess）層：實現(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關(guān)心實現(xiàn)細節(jié)。2 技術(shù)指標(biāo)桌面云終端通過虛擬桌面技術(shù)共享云服務(wù)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(tǒng)級其他基本應(yīng)用軟件。可以作為迷你 PC 單獨使用，終端用戶可以單獨上網(wǎng)沖浪、享受云計算、獨立運行office 軟件等應(yīng)用軟件。用戶也可根據(jù)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(huán)境和速度。在服務(wù)器端為每個云終端用戶配置各自的操作權(quán)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(wù)器端對云終端用戶進行管理，包括創(chuàng)建、修改、刪除用戶，對用戶統(tǒng)一管理。服務(wù)器端對云終端進行維護、升級等，實現(xiàn)終端的統(tǒng)一管理和安全策略。提供存儲功能，用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在云服務(wù)器，保證數(shù)據(jù)的安全性。也可下載數(shù)據(jù)并存儲到 U 盤或移動硬盤。通過服務(wù)器端的云計算平臺對云服務(wù)器和終端網(wǎng)絡(luò)計算機進行管理，提供對云服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)狀況、虛擬機性能等的實時監(jiān)控、云計算資源的調(diào)度遷移、云終端用戶的管理、云終端運行狀況的實時監(jiān)控和管理等功能。云計算平臺基于 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(tǒng)和 RDP 協(xié)議的虛擬桌面訪問，基于 ODBC的數(shù)據(jù)庫管理和訪問。3 應(yīng)用說明本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)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(gòu)建云計算平臺數(shù)據(jù)服務(wù)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(shù)據(jù)中心，軟件本身提供了一套完整的認(rèn)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(chǔ)上進行二次開發(fā)，得到針對特殊應(yīng)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(xué)合作，將云計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)，實現(xiàn)制造資源的有效利用，進而降低成本。電力云在國家 973 基礎(chǔ)研究計劃課題的支持下，與清華大學(xué)電機系和南方電網(wǎng)等單位合作，以云計算平臺為基礎(chǔ)形成廣域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和閉環(huán)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(xué)基礎(chǔ)教育的資源不平衡問題。醫(yī)療云在國家重大專項 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，利用無線、有線等多種通信方式，通過醫(yī)療云平臺支持遠程醫(yī)療，健康監(jiān)護和醫(yī)療協(xié)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(jiān)控、運維等方面引入云計算技術(shù)和平臺，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)管理，第三方應(yīng)用的接入等。政務(wù)云與北京慧點科技開發(fā)有限公司合作，在北京市東城區(qū)云計算規(guī)劃咨詢項目中，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(chǎn)品根據(jù)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(tǒng) 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(jié)省電費約 20 萬到 30 萬元。同時，也相應(yīng)的降低了終端設(shè)備對企業(yè)分支機構(gòu) UPS 負荷的需求壓力。此外，云終端發(fā)熱低，不需風(fēng)扇，因此無噪音。對于節(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，整機設(shè)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(shè)計壽命在 5 年以上，為企業(yè)節(jié)省了設(shè)備維護、維修和更新成本。安全用戶數(shù)據(jù)不在本機存儲，一律存儲在數(shù)據(jù)中心主機即服務(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成本。易管理云計算平臺的統(tǒng)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(rèn)證等進行調(diào)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(yè)化要求。快速部署時間就是金錢，這一點對于很多企業(yè)和部門都是極其重要的。系統(tǒng)部署簡單快捷，桌面云終端開機即用。

清華大學(xué) 2021-04-13

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