军事职业教育在线学习室解决方案案

2019-08-05 17:36:06

来源:锐捷网络


第1章   前言

2017年8月,中央军委印发《军事职业教育改革实施方案》,拉开了新时代中国特色军事职业教育的序幕。发展军事职业教育,是党中央、中央军委和习主席的重要决策部署,对于实施人才强军战略,推进军事人员现代化具有重大意义。由此,我军军事职业教育改革正式启动。2019年,全面推开军事职业教育,力争在2020年底前,我军军事职业教育基本健全顺畅高效的军事职业教育管理体制,基本完善学历与非学历继续教育相结合的军事职业教育培训格局,基本构建全员全时全域的泛在学习环境,基本建成覆盖全军职业岗位的教育资源体系,基本形成有组织的自主学习终身学习良好局面。
党的十八大以来,习主席就培养造就能够担当强军重任的优秀军事人才作出一系列重要指示,强调大规模培养高素质新型军事人才,是实现强军目标的战略性要求。《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》和中央军委《关于深化国防和军队改革的意见》明确提出,要健全军队院校教育、部队训练实践、军事职业教育三位一体新型军事人才培养体系。由此可见,发展军事职业教育是贯彻落实习主席重要指示的实际行动,是党中央和中央军委作出的重大战略部署,是实现党在新时代的强军目标、把我军全面建成世界一流军队的战略性基础工程,要求我们适应形势之迫、改革之变、强军之需,自觉扛起政治责任,真抓实干、紧张快干,把现代军事职业教育发展起来。
随着网络信息技术的飞速发展和部队科技强军战略的深入实施,网络的普及应用为部队开展军事职业教育工作提供了新的平台和现代化科技手段。网络技术的综合运用有效拓展了军事职业教育的空间和渠道,提高了军事职业教育工作的时效性、扩大了教育宣传的覆盖面、增加了军事职业教育的影响力。

第2章   需求分析
2.1 建设内容

军事职业教育建设分为10项内容:1军综网在线学习室,2便携式课程制作条件,3固定式课程制作条件,4数据管控系统,5互联网在线学习室,6常态化录播系统,7学情预警只能分析系统,8考试监考系统,9图书管理系10电子阅读平台。
其中军综网在线学习室、互联网在线学习室的建设可以有效的提高部队备战打仗水平,提升部队作战人员的岗位履职能力、综合素质和技战术能力。满足了官兵多样化个性化学习需求,为建全全员全时全域军事职业教育体系,推进军队人员现代化提供有力的支撑。
在线学习室主要以满足互联/军综网在线学习为主,主要以计算机教室为手段进行网络在线学习或者线下模拟训练等。

2.1.1  传统计算机技术分析

在信息化和数字化的时代,电脑已深入人们的生活和工作当中,已经成为办公不可或缺的工具之一。部队传统计算机学习室电脑数量往往达到数十台,甚至上百台。而在线学习办公模式将部队官兵绑定于PC上,当电脑出现故障后,需要维护人员亲临现场修复和重新配置,使得负责PC管理维护的官兵工作量巨大,同时严重影响人员学习、工作效率;传统PC硬件故障率高,使用寿命短,平均每4到5年就需要更新替换硬件设施,升级软件系统,无形之间增加营区的IT建设投入。而目前对于部队计算机机房普遍的管理方式是由IT运维部门负责管理和维护,采用故障人工现场处理的方式进行。
然而,绝大部分的部队官兵并不具备电脑维护方面的专业知识,而是只关注各自的业务操作。因此当电脑出现问题时,负责IT运维的战士将面临巨大的工作压力,电脑的维护工作俨然已成为IT部门工作的繁琐而艰巨的工作。

2.1.2  桌面虚拟化技术介绍

近年来,云计算因具备资源按需分配、安全可控、数据可靠、节约成本、提高资源利用率、统一管理、系统冗余等多种特性,在各行业的应用越来越广泛,通过越来越广泛的网络覆盖,云计算服务的随时随地交付变为可能。
锐捷网络云计算机教室是根据不断整合和优化计算机机房设备的工作思路,结合计算机教室实际情况编制的新一代计算机教室建设方案。每间学习室只需一台云课堂主机设备,便可获得几十台性能超越普通PC机的虚拟机,这些虚拟机通过网络交付给云课堂终端,学员官兵便可体验生动的云桌面环境。云课堂可按照课程提供丰富多彩的教学系统镜像,将云技术和学习场景紧密结合,实现教学集中化,管理智能化,维护简单化,将我军在线学习室带入云的时代。

2.1.2.1  桌面虚拟化技术之VDI

目前大多数桌面虚拟化技术均采用传统VDI架构(Virtual Desktop Infrastructure)即虚拟桌面基础架构。它实现了在数据中心服务器上通过虚拟化技术,模拟出多台桌面工作站的操作系统(如Windows 7等)。用户通过来自瘦客户端设备(X86或ARM架构)的图像传输协议与虚拟桌面进行连接,用户可以像操作本地桌面PC一样访问服务器上的操作系统,从而实现桌面业务的虚拟化。
2.1.2.2  VDI桌面虚拟化技术优势

通过网络,可以迅速部署一个通用的、支持性桌面环境:创建一个Windows 桌面镜像并使用该镜像来部署服务器虚拟机(VM)。一台服务器可以支持许多虚拟桌面。这些桌面的每个实例作为一个独立Windows 桌面。
       可以集中管理和部署更新:只需更新用户的Windows 桌面镜像即可实现管理部署。在下次登录的时候,就会有更新后的图像与他们保持的所有设置。
可以迅速恢复桌面镜像系统版本:当用户系统出现故障需要重做系统时,可执行还原功能对镜像进行回滚快速恢复到基础版本。
       可以实现桌面漫游:当用户使用客户机A登录账号后,打开word文档进行编辑。然后到另一个客户机B通过账号登录,可以立即获取之前桌面的状态,实现在不同的位置连接同一个个人桌面,同时保持业务操作连续性。
       数据集中存储:用户的所有数据都集中存储在服务器端,通过服务器级存储设计,比如RAID等技术保障数据的可靠性。此外,服务器端还可以管理用户的接入权限、外设访问权限,实现保密数据不外泄。
       虚拟桌面的配置可以按需调整:每个用户的虚拟机性能都可以按照实际需求来调整,CPU、内存、硬盘配置按需升级,确保用户终端性能能够不断适应新的应用,满足业务发展要求。

2.1.2.3  桌面虚拟化技术之IDV

 IDV智能桌面虚拟化(Intelligent Desktop Virtualization)是英特尔公司提出了一种革新性的框架,它将使得管理用户计算的整个系统变得更加智能。而且能够最大化用户体验的同时给IT人士提供所需的管理功能。IDV解决方案在确保用户尽享高性能、移动性和灵活性的同时,提供IT人员控制和保护桌面镜像、设备的能力。
2.1.2.4  IDV桌面虚拟化技术优势

集中管理和本地执行,将数据中心构建量降至最低:使用智能客户端的处理能力,优化用户体验。这样对于服务器端计算要求将大幅降低,同时服务端管理人员的运维操作工作也相对减轻。终端本地的硬件通过本地虚拟化技术提供更高级别的本地计算能力,提供更佳的处理性能,并能降低了整体的投资成本。
       智能提供差异镜像,从而提高更新和补丁操作、简化存储: 当IT人员对桌面镜像进行管理升级时时,系统会自动识别差异分层,并能最大程度地减少镜像数量。智能传输会将终端上运行的本地镜像与管理端镜像同步,同步时采用镜像预下载技术,这样可确保终端用户和IT人员更新时不影响其使用终端镜像。同时使用去重复技术增强这些镜像的同步和存储,以最大程度地减少存储和网络带宽需要。
       与网络解耦合,可在低网络环境中部署,实现真正的离线可用:镜像通过网络下载到终端保存后,通过终端自身的计算能力进行启动运算,此时终端可看成一台完整的PC,不需要实时的与服务器进行联系与交互。同时当网络中断或服务器宕机时,终端系统不会受到影响。
       外设兼容性好:IDV终端本地的虚拟化操作系统采用硬件透传技术,无论是显卡还是外设等硬件,都穿透虚拟化操作系统,直达上层虚拟机,所以硬件驱动不需要经过虚拟化模拟,兼容性更好。

第3章   在线学习室总体方案设计
3.1  方案设计原则

随着数字化军营建设的脚步和云计算的升温,基于云的应用交付也逐步成为部队信息化发展的必然趋势。对部队来说,在预算不变的前提下加快IT建设步伐,使用先进技术提升军事职业教育质量的最好方法也是搭建私有“云”架构在线学习室。而最适合部队的私有“云”必然是桌面云。此时部队官兵使用者并不需要了解后台采用了什么技术,采用了什么软硬件平台,部队学习室的维护人员也不需要为系统的安全和数据保护而分心,官兵可以轻松并安心地照常在线学习。
1、高兼容性
       现有的军事教育教学系统和应用需要平稳过渡到云主机环境上,不为教官和学员官兵带来使用上的差异感,并保证对今后的学习软件可以良好的适用。
2、管理性与易用性并重
       使用简单,强调用户的体验。管理维护量要与PC相比明显改善。
根据上述的需求分析和部署环境的实际特点,使用锐捷云课堂主机打造云机房整体规划,需要本着以下原则进行规划与设计:
易用性原则
       根据军事职业教育的应用特点,在线学习室要求具备教育教学场景功能特点,让我军官兵能充分体验到科技带来的便利。
安全性原则
       根据使用人员的不同,要求在使用在线学习室的人员可实现实名制接入,上网记录可查可控可追溯,保障部队官兵使用网络安全。
可扩展性原则
       系统的设计要考虑到在线学习室未来发展的需要,架构应满足横向和纵向扩展的需求,在架构简明的基础上,降低各功能模块和组件的耦合度,并充分考虑到兼容性,实现快速高效的扩展方案。
适应性原则
       系统需充分考虑到已有的IT资源投入,适应网络、系统和应用架构,避免在构建过程中的大范围系统改造,降低系统复杂度和建设成本。

3.2  方案总体架构

图3-1 锐捷网络在线学习室方案整体架构图

3.2.1  方案总体特点
3.2.1.1  管理效率高,维护成本低

统一管理:支持统一开关机、统一软件安装;支持屏幕广播、文件分发、战士屏幕转播等;云终端免维护。
       云课堂提供全图形控制管理界面,无论虚拟机制作,编辑,还原都只需轻轻一按。云课堂的管理模式可彻底解决常规PC机房中常见大量软件安装导致系统臃肿、软件冲突,病毒侵入、教学、考试场景切换工作量大等难题,还可省去Ghost或还原卡的繁杂设置。所有的计算机机房设备监控和软件维护在办公室中即可轻松实现,效率比PC管理提高10倍。
       另外,锐捷在线学习室系统还提供了定制化的教学软件,使得该系统可以对所有机房中的终端可以进行一键统一的开关机、统一的软件安装等功能。锐捷网络的学习室终端无论胖瘦都采用表贴式设计,不含任何接插件,终端几乎零故障,从而对终端无需维护,极大的减少了维护工作量。

3.2.1.2  用户体验好

锐捷网络在线学习室系统采用虚拟化技术深度定制,开机速度快,系统统一在后台维护一套,并且可实现重启还原等功能,系统久用不臃肿。
3.2.1.3  安全可控

系统整体采用锐捷完整的安全方案,采用锐捷认证准入系统可实现官兵通过在线学习室上网可实名制认证,身份合法。
通过锐捷的上网审计系统可实现不良信息过滤,官兵上网行为可记录可追溯可告警分析。

3.2.1.4   转换灵活

本方案中锐捷网络的在线学习室除了可以提供基础的在线上网,完成网上教育等基本功能外,在锐捷的桌面云服务器还提供了灵活的线下教学功能,服务器上可根据教学课程的不同应用软件制作课程镜像, 同步给学习室的学习室主机设备,教官上课时可根据课程安排一键选择镜像从而随时获得想要的教学环境在线学习室标准版
3.2.2   在线学习室标准版
3.2.2.1  方案架构

图3-2在线学习室标准版架构

在线学习室标准版采用传统VDI架构(Virtual Desktop Infrastructure)即虚拟桌面基础架构。它实现了在服务器上通过虚拟化技术,模拟出多台桌面工作站的操作系统(如Windows 7等)。用户通过来自锐捷的瘦客户端设备的图像传输协议与虚拟桌面进行连接,用户可以像操作本地桌面PC一样访问服务器上的操作系统,从而实现桌面业务的虚拟化。对于学习室系统的数据存储、虚拟机镜像管理、终端用户身份策略管理等全部在服务器端进行统一处理。
硬件相关

图3-3 锐捷在线学习室瘦终端

锐捷网络学习室瘦终端是此方案的核心产品之一。其精美的外观,小巧的机身极富时代气息,可为学习室打造一个干净整洁的教学环境。配备丰富的接口,可以满足在线学习室中一切外设的需求。
       锐捷网络学习室瘦终端使用专业处理器、小型本地闪存、精简版操作系统的基于工业标准设计的专用终端。 配置包含专业的低功耗、高运算功能的处理器。不可移除地用于存储操作系统的本地闪存、以及本地系统内存、网络适配器、显卡和其它外设的标配输入/输出选件。瘦终端中没有可移除的部件,可以提供比普通PC更加安全可靠的使用环境,以及更低的功耗,更高的安全性。由于系统的管理、维护、升级、扩展、服务等一系列环节得到优化,最大限度地节省了投入到系统中的各种费用,尽管系统在硬件的初期投资费用没有明显减少,但随着时间的延续,系统 TCO 的减少会越来越明显。

图3-4 锐捷RCD系列云主机

锐捷RCD系列云课堂云主机是锐捷网络在线学习室方案中的核心设备之一,是针对计算机机房应用场景自主研发的一款重量级产品。每台服务器通过虚拟化技术虚拟出多台虚拟桌面,并通过网络将虚拟桌面交付给终端,彻底实现教学集中化,管理智能化,维护简单化,将机房带入云的时代!
3.2.2.2   方案特点

锐捷在线学习室标准版具有以下特点:
集中管理
       云终端采用底层的虚拟化技术与服务器相关联,并且通过图像传输协议与服务器中的虚拟桌面进行连接,终端本地不处理数据,所有的虚拟机新建、修改、删除集中在服务器端,大大减少一线维护官兵的工作量,再也不用像传统机房一样为每台PC安装系统、升级软件、排查故障。
资源按需分配
       在线学习室标准版采用虚拟化技术,通过对服务器硬件进行虚拟化从而获得所需的虚拟机,因此对于终端虚拟机系统的资源可以灵活调配,可按照实际需求领过扩展或缩减内存、CPU、存储等资源,从而灵活满足一线官兵的上网、文件处理等工作
数据不落地
       在线学习室标准版采用VDI技术架构,终端通过图像传输协议与服务器中的虚拟桌面进行连接,终端不处理数据只显示数据,因此,终端无法带走数据,数据不落地,保障数据安全,因此在线学习室标准版可应用于军综网在线学习等有涉密的场景。
终端免维护
       标准版在线学习室方案瘦终端采用表贴设计,设备内部无任何接插件,发热量少且功耗极低,终端无需维护,大大减轻一线负责维护官兵的工作量。

3.2.2.3   方案价值

极简运维,负责学习室维护的战士无需像传统PC机房那样维护每台终端,身在办公桌前就可以维护整个学习室设备,大大减轻工作量。学习室标准版方案数据不落地到每一台终端,极大保障了数据的安全性。
3.2.2.4   适用场景

锐捷在线学习室标准版方案可适用于基本上网学习需求
如:官兵在线学习、自由上机等应用场景,可应用于军综网、互联网在线学习室场景。

3.2.3  在线学习室增强版
3.2.3.1   方案架构

图3-5 在线学习室增强版架构

在线学习室增强版采用的是IDV智能桌面虚拟化(Intelligent Desktop Virtualization)技术,此技术是英特尔公司提出的一种革新性的框架,它将使得管理用户计算的整个系统变得更加智能。而且能够最大化用户体验的同时给IT人士提供所需的管理功能。IDV解决方案在确保用户尽享高性能、移动性和灵活性的同时,提供IT人员控制和保护桌面镜像、设备的能力。
       本方案有客户端层、虚拟化层组成,两个层面紧密结合,为军事职业教育在线学习室提供安全、可靠的使用环境。
在客户端层,采用智能云终端,采用一体化设计,硬件故障率低。本地具备计算、存储能力,可以独立支持复杂应用。智能云终端具备GPU性能,具备图形处理能力。
       在虚拟化层,是指在智能云终端上运行由锐捷网络自主开发的虚拟化平台,通过虚拟化平台为智能云终端提供云桌面服务,并将云终端的硬件底层充分调用,将底层硬件资源直接透传到虚拟机当中,让虚拟机拥有与真机一样的性能。与此同时,也能够满足多系统的要求,智能云终端可以同时储存多种镜像环境,方便在使用时快速切换教学环境。智能云终端搭载的虚拟化层可以独立运行虚拟机,不依赖云主机性能。另外在虚拟化层提供关机即还原的机制让机房可以快速回复新的环境,让管理更容易,问题出现几率也大大降低。
硬件相关
       智能云终端采用一体化设计,内置虚拟化平台。单个性能满足在线学习室的复杂应用场景。有一体机和终端2种产品形态供用户选择,满足不同场景需要。
 

图3-6 在线学习室智能云终端

系统设计

       智能云终端分为物理层、虚拟化操作系统层和应用层。虚拟化操作系统可以将物理层的硬件资源透传到每一个在智能云终端上运行的虚拟机中,尤其是GPU资源透传到虚拟机中,使得虚拟机可以流畅运行大型图像软件、4K视频等应用。每一个虚拟机可以直接调度底层硬件资源。另外锐捷自主研发的虚拟化操作系统让底层硬件性能转化损失几乎为零,获得与真机一样的使用体验。

图3-7 智能云终端系统架构    

3.2.3.2   方案特点

锐捷在线学习室增强版具有以下特点:
镜像分发快速搞定
       镜像管理可以达到与VDI一样的体验采用P2P更新让镜像快速下发到终端。

图3-8 镜像快速分发

学习室一键配置、轻松管理

       对于机房的管理真正实现批量化、制动化和智能化:
       定时开关终端:
       让管理员不必一间间机房开启/关闭
       可以针对部分学习室开关机
       自动关机延长终端寿命
       批量配置桌面采用还原/非还原模式:
       还原:C盘重启后还原
       非还原:C盘重启后不还原,适用于考试场景
高性能桌面
       在线学习室增强版保持了在线学习室标准版的管理优势,同时也让性能能够满足部队官兵线下使用,让性能和管理完美融合。

图3-9 新一代inter 8代CPU终端

图3-10 核心显卡满足高性能使用需求

图3-11  硬件透传,保障性能及兼容性

安全可靠

       在线学习室增强版具有断网可用特点,在军事职业教育的教学和考试都需要一个相对稳定的系统环境,传统VDI方案对于网络依赖性大,一旦网络中断导致教学业务和考试业务中断,产生事故。
       在线学习室增强版具备离线可用的特性,即使智能云终端与云主机断开还可以正常使用。

图3-12 增强版云主机断网可用
3.2.3.3  方案价值

锐捷在线学习室增强版确保部队官兵在尽享PC般的高性能的同时又具备标准版方案的集中管理功能,极大的减轻了运维人员的终端维护工作量。
3.2.3.4   适用场景

适用于有核显要求的场景,如:在线学习、高清视频播放、大文件处理等应用场景。
3.2.4  在线学习室3D版本
3.2.4.1  方案架构


       锐捷在线学习室3D版针对军事职业教育中需要在本地进行3D模拟作训等场景,此场景对显卡性能要求较高。锐捷的3D版学习室系统服务器采用多张高性能物理显卡,每张显卡具备2颗物理GPU,使得每个桌面可以获得独立的高性能硬件物理显卡资源。
       一直以来,部队针对3D作训等需要高性能显卡支持的场景普遍使用的是独立运算的高性能PC或图形工作站。但是,随云计算技术的成熟和维护管理问题的日益增多,高性能PC或图形工作站因为单台造价成本高,设备维护复杂,因此并不是当下最理想的解决方案。锐捷在线学习室3D专业版根据不断整合和优化机房设备的工作思路,结合部队使用的实际情况,面向高性能显卡机房而推出的基于云计算技术的解决方案,出色的解决了传统PC机房的管理维护问题,同时提供高性能的云桌面应用。
       在线学习室3D版兼顾桌面虚拟化的简管理、易维护的特性,同时突破在虚拟桌面上不能跑大型3D的应用。单台RG-RCD16000Pro-3D3 D专业版云主机,便可最多获得十六台性能超越高性能PC机的虚拟机,这些虚拟机通过一根网线交付给云终端,官兵们便可体验具有高图像处理能力的云桌面环境。也可以通过多台云主机组合,搭建更多终端的机房教学环境。
       在线学习室3D版可按照课程提供丰富多彩的教学系统镜像,将云技术和部队教学场景紧密结合,实现教学集中化,管理智能化,维护简单化,将高性能计算机教室带入云的时代!

3.2.4.2   方案特点
明显降低管理维护工作量

       在目前部队的专业机房,都需投入大量人力进行设备管理和维护,工作量大、重复性工作多、硬件损耗率高、软硬件配置复杂、管理分散。本项目通过全新云计算技术在教室应用落地,明显降低电脑设备的部署、管理和维护工作量。
卓越的显卡性能、计算资源灵活调配
       专业机房对于CPU、显卡、内存的要求高。在线学习室3D版在传统桌面虚拟化的基础上,增加了GPU虚拟化的应用,让每个桌面都拥有图站级的使用体验,让部队官兵能专注于学习训练,无需因为硬件环境而影响训练质量,满足3D作训、3D模拟类软件的流畅运行。同时计算资源能够灵活动态调配,在学生做渲染等需要高性能资源时,可以进行动态调配,增强终端性能,保证桌面使用的流畅性。

3.2.4.3   方案价值

在线学习室3D版给单桌面提供了高性能的GPU资源,可以达到与专业卡一致的性能指标,能够比传统一虚多的显卡高出非常多,与专业卡媲美。每个桌面可运行3D模拟,作训等大型训练系统或者3D设计等软件,完全满足部队官兵的各种教学需求。
3.2.4.4   适用场景

在线学习室3D版因其为单个终端提供了独立的高性能显卡,因此可适用于部队3D模拟作训、3D设计等高性能显卡需求的场景。
第4章   价值总结
简化管理运维,极大减轻一线战士的运维工作量

终端统一管理
       多策略镜像分发
       终端“0”维护
高性能桌面
       增强版提供集成显卡,满足常规业务应用
       3D版本超高性能显卡,可满足3D仿真模拟等训练系统使用
专业教学软件
       针对教学场景定制的专业软件,简洁,学习成本低
       高频高能做到极致,提供强管控功能
离线可用
       增强版不依赖云主机使用,即使断网仍可运行
       支持考试场景、统一教学等高可靠性场景使用

安全可控
        
标准版采用VDI方案数据不落地,云端存储,保障不泄密
       
结合锐捷的SMP+安全准入系统,可使每个上网的官兵实名制认证,保证身份合法;
       
结合锐捷的上网行为审计系统可进行不良信息过滤,上网行为可记录可追溯可告警分析。

  • 关键词:
  • 军事
  • 职业教育
  • 在线学习室