计算机房是高校学习计算机的重要场所，主要承担高校计算机类课程和以计算机为实验设备的课程的教学工作，计算机作为高校教学设备的典型代表，计算机房的建设已成为学校信息化投资的重要部分。高校每年对计算机的需求量很大，按照目前大多数高校在计算机房建设过程中所采用的 PC 模式（根据终端数采购相应的 PC 数），这种模式决定了学校每年必须有很大的投资用于购买计算机。由于计算机技术的发展，《中华人民共和国企业所得税法实施条例》将电子设备的最低折旧年限由原来的5年改为3年，意味着每隔3到5年，就需要新一批机器，造成高校用于计算机的投资经费会很大，计算机投资效率比较低，而且 PC 模式的计算机房建设其能源消耗量也较大，不符合低碳的要求，在低碳时代要将节约能源作为计算机房建设的一个重要的指标。因此，合理选择计算机房的构建模式，提高计算机机房的使用率是我们必须认真思考的问题。
计算机使用过程经历性能稳定期、故障多发期、产品淘汰期三个阶段，符合梯田曲线。一般来说，一年以内计算机性能比较稳定， 两年后计算机故障较多，经过 3 到 5 年的使用，微机的故障率将不断增加，使微机进入产品淘汰期。一方面由于计算机的不断发展，对微机的主要产品采用不断淘汰的策略，维修找不到配件，维护成本高，使其无法维修，不得不淘汰；另一方面微机硬件虽然没有故障，仍然可以正常开机，但是运行新操作系统和新应用软件的硬件条件限制导致其运行速度非常缓慢，甚至不能使用。这时虽然电子元器件远没有达到它的衰老期，但由于硬件配置不能适应新的软件要求，使得计算机工作性能变得非常低下，导致了微机的淘汰。因此，计算机淘汰的主要原因是计算机硬件不能满足软件发展的需要。那么，如何延长计算机的寿命，达到投资收益最大化，除了加强日常维护，提高使用效率之外，必须在 IT 技术突飞猛进的情况下考虑计算机房建设方案的合理性。
效率的本质是研究资本的投入与产出之间的比率关系。在计算机房建设中，投入主要是指计算机房建设中所投入的资金， 这里不考虑人力成本等其他的投入，产出主要是指能满足多少学生上机实习任务，可以年机时数来表示。在投入既定的情况下，产出的有用成果越多越有效率；相反，产出一定的情况下，投入越少，效率越高。根据 IBM 公司的一项调查显示，设备的平均资源使用率不到20%，也就是说其实很多资源都白白浪费了。就我校的实际情况来看，计算机房的利用率也不能令人满意。
以某高校计算机基础教学中心和计算机学院专业实验中心为例，计算机基础教学中心负责全校计算机基础教学，计算机学院专业实验中心负责计算机学院及相关学院计算机课程的上机实验任务，与其他实验室相比，两个实验室的教学工作量应该说是比较饱满的。
计算机的利用率可以这样来计算，假设每台机器按照每天 10 小时、每周 7 天、一年 40 周、机器完好率 95%来计算，计算机基础教学中心共 600 台机器，那么按上述假设，基础教学中心可完成机时：600×10×7×40×0.95=1596000 小时，而实际 2014 年完成教学机时 355420 机时，利用率只有 21%左右。再以计算机学院专业实验中心来说，实验中心软件机房共 300 台计算机，可完成机时数应达到：300×7×10×40×0.95=798000 机时，而实际情况是 2014 年完成教学机时 128750 机时，实际利用率只有 16%左右，其他实验室的利用率则可见一斑。 现在的计算机房大多采用 PC 模式，也就是说每个学生一台 PC，拥有自己独立的一套资源，彼此之间是无法共享资源的。随着计算机的功能越来越强，很多用户可能只使用了电脑功能的一小部分，甚至只使用到计算机 5%的性能，大量的 PC 性能被闲置或浪费了，这种 PC 模式不能很好地发挥计算机的性能。
一直以来，教育机构的教学和科研工作、企业办公的每用户普遍使用的是功能全面的“胖客户端” PC。在许多情况下，此类 PC 提供了价格、性能与功能的最佳组合。但是，在中等规模以上的使用环境中，其应用存在诸多缺点：
1）难以管理：面对广泛分布的 PC 硬件，用户日益要求能在任何地方访问其桌面系统环境，因此集中式 PC 管理极难实现。此外，众所周知，由于 PC 硬件种类繁多，用户修改操作系统的桌面环境的需求各有不同，因此 PC 桌面标准化也是一个难题。
2）总体拥有成本高：PC硬件相对较低的成本优势，通常无法抵消PC管理和支持工作的高昂成本。目前，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，管理人员经常需要亲临现场解决问题，这就进一步增加了支持成本。
3）难以保护数据的安全：确保PC上的数据能成功备份并能在PC出现故障或文件丢失时恢复，是一个巨大的挑战。即使数据能成功备份，PC失窃的风险也威胁着重要数据的安全。
4）资源未充分利用：PC的分布式特性使人们难以通过集中资源的方式提高利用率和降低成本。结果，PC的利用率通常低于5%，远程办公室需要重复的桌面基础架构，移动工作人员可能需要使用复杂的远程桌面解决方案。
5）技术更新换代，新操作系统的产生，使得传统PC无法满足新系统运行所需要的硬件条件，用户体验度降低。
随着计算机应用技术的迅速发展与普及，以云计算和多媒体技术为基础的辅助教学、办公等逐渐改变着传统的模式。
计算机由主机时代发展为个人计算机时代，现在云计算的出现，则把计算从个人时代升级为云时代，大部分计算又回到了服务器端，而终端用户只需要有一个浏览器就可以实现目前计算机可以完成的所有任务，并且终端变得轻巧、快捷、经济和高效。
针对上述面临的问题，通过改变计算机机房建设的模式，可以充分发挥 PC 强大的性能。改变计算模式最根本的因素也是成本，而技术是触发条件。具体而言，是采用在服务器系统上承载桌面映像的方法，通过安全的传输协议把桌面系统呈现到终端上，以集中资源并提高其桌面计算基础架构的可管理性。
由于各教室的终端机不发生计算执行过程，所以计算体系结构对终端设备处理能力的依赖性降低，通过利用瘦客户机或云终端做为桌面接入端，为学校IT人员创造了一个大幅降低终端硬件成本的机会。同时也可以将现有 PC 作为终端设备重新加以利用，从而延长现有 PC 的生命周期，或者使用瘦客户端设备代替老化的 PC， 这样不仅可以解决传统PC桌面面临的各种难题，还能优化可用性、可管理性、总体拥有成本和灵活性。
北京奇观技术老旧机房改造方案使用虚拟化技术将桌面操作系统从承载它的底层硬件中分离出来，借助虚拟化技术将处理器、内存、磁盘及网络设备组成一个逻辑资源池进行动态分配，为虚拟桌面提供运行所需的虚拟硬件资源，虚拟桌面分享服务器强大的硬件资源，但是彼此之间又相对隔离独立，不仅具有传统 PC 桌面的高稳定性与高性能，又可以保证数据的完整性与安全性。
服务器通过桌面连接协议与用户端设备进行通信，从而为用户提供虚拟桌面服务。本方案结合学校中实际情况，充分利用现有的技术条件及设施，在桌面云基础上，建立一个集中管理、统一维护、灵活设置的计算机教室信息化管理平台，推进学校日常高效、高质量教学。
为了达到能够以一种安全有效且易于管理的方式管理高校机房的硬件资源，
此方案通过在服务器系统上存放桌面镜像，搭建私有云平台，达到提高桌面计算可管理性等目的。
老旧机房改造方案是架构于 Marvel Sky Cloud 平台之上，提供每位使用者一个隔离的寄存桌面平台环境，这里所说的“隔离”，指的是每个寄存桌面平台映像都会在自己的虚拟机中执行，而完全独立于主机服务器上的其它使用者之外。也就是说每位使用者可使用自己的桌面环境并且允许资源分配，不会因其它使用者的应用程序或系统出现问题而受影响。
利用 Marvel Sky Cloud 平台的特性和云管理系统的优点，以标准的虚拟硬件方式和严谨的硬件相容表的筛选，大幅减少了对硬件驱动程序的不兼容性。
Marvel Sky Cloud 平台可动态调整虚拟机对资源的需求，透过资源的共享可大幅增加使用者在桌面云环境中的使用满意度。
相较于以集中化的终端服务器为主的环境，Marvel Sky Cloud 平台提供每一位桌面环境使用者一部独立的虚拟机，而不是共享使用的。其系统架构如图 2-1所示。
图 2-1 老旧机房改造方案架构图
弹性资源配置平台（ERAP，elastic resources allocation platform）是将企业数据中心中所有服务器、存储和网络设备集中统一管理，通过资源池化、模版配置和动态调整等功能为用户提供整合的、高可用性的、动态弹性分配、可快速部署使用的 IT 基础设施。打破了传统资源部署模式下应用系统之间的“资源竖井”，可根据应用对资源的需求类别和程度动态调配资源，实现了应用和资源的最佳结合。
ERAP 平台同时能提高数据中心的运维效率，降低成本和管理复杂度，自动化的资源部署、调度和软件安装保证了业务的及时上线和应用的快速交付能力。
Marvel Sky Cloud 是与 VMware 类似的虚拟化平台，可用于公有云和私有云的平台搭建，采用快速响应的 C/S 架构。奇观技术 Cloud 云平台是基于虚拟化、自动化和自优化等技术实现的新一代云计算运行平台。如下图3-1所示
图3-1 Marvel Sky Cloud 平台
主要包括以下功能：
（1）虚拟机管理
虚拟机快速创建、删除、启动、关闭等功能；虚拟机资源信息的实时动态显示，以及查看；灵活的增加删除系统附属磁盘。
（2）模板管理
系统镜像模板的上传和删除
（3）用户管理
用户的创建，用户绑定虚拟机，用户的权限管控；管理员一键设置选定用户USB权限以及系统恢复。
（4）动态资源分配
在 Marvel Sky Cloud 内嵌了资源动态分配的模块，可以根据网络、CPU 和内存工作的情况，进行动态调整资源分配，使弹性资源配置平台状态始终处于最佳状态。
（5）管理控制
可定义和配置动态集群和应用路由控制节点的各种相关参数，包括运行时的动态集群需要遵循的各种策略，并可监控这个环境的运行状态。
（6）多种操作系统虚拟能力
相对于第三方云管理平台具有占用资源少，可方便快速部署，易于维护等优点。可支持常见系统以及国内操作系统，例如 Windows 系列系统、中标麒麟操作系统和苹果系统等。
Marvel Sky Cloud 与 ERAP 协调工作，会将整个方案系统资源利用率、工作效率达到最佳状态，充分体现云计算的在计算与性能方面的强大优势。
学校电脑的配置及种类很多，集中管理比较困难。云终端模式是使用瘦客户端作为登录系统的运行载体，适合于新机房的建设。另外，奇观技术软拨号端系统，对于现有的不同配置的老旧电脑，无需关注硬件配置，只需要制定其所需要运行的应用环境安装软拨号端，帮助用户通过网络连接到云平台上创建的虚拟机系统（虚拟机系统包括Windows、ubuntu、mac OS等）。
图3-2 Marvel Sky Cloud软拨号登录端
Marvel Sky Cloud软拨号登录端类同于云终端登录端如图3-2，当使用默认方式登录时，用户使用本地任何一台PC，都能登录到云端固定的一台或者多台“云PC”上。
当在不同的宿主机上使用“公有用户”登录时，每次使用的“云PC”是不固定的，就像是在网吧和学校机房使用微机一样。
通过这种简单的方法，完全解决了低配置电脑无法运行高性能系统的问题。在很大程度上提高老旧电脑的重复利用率。并且奇观技术软拨号端提供了多种用户模式登录，对单一客户实例可以同时提供多台虚拟系统，并对其进行统一管控。
云端服务器资源的集中管控、分布式计算在数据中心对所有的虚拟云桌面进行统一的高效维护，无需特定的分发软件即可实现对桌面的统一安装和升级，大大降低维护桌面的费用。应用管理更加简单，管理员在服务器端进行统一管理，就可以将最新的桌面更新交付给所有终端用户。
分布式计算即采用分布式多节点集群的架构方案，对应每个实验室部署一套服务器集群，由一个控制节点和若干个计算节点构成分别支撑实验室内部虚拟机的调度与运算。以一个实验室为单位构建实验室内部网络，作为整体网络中的一个子网，避免外部网络数据的干扰。单点服务器的故障并不会影响整体方案的运行以及用户的体验。
定制与优化的虚拟化技术
针对高校机房的特殊应用场景，机房环境的多变性，同一时间要求登录端多系统切换，因此对云端虚拟机的接入方式进行了改良，允许用户通过现有 PC 硬件中的软件拨号方式接入云端。最后，原有开源虚拟化方案的性能并不能满足高校专业课教学的需求，提高单点虚拟机的运行流畅性和稳定性，可以负载教学软件的运行。
高效快速的图像传输协议
FTC 协议全称为快速传输云(Fast Transport Cloud)协议，是用于远程云桌面系统中的一个显示协议。可提供给云计算用户丰富、高效、接近本地端用户的运算体验，包含高质量的多媒体内容的传送。而且 FTC 协议能提供基于 TCP/IP的跨平台远程桌面控制服务。FTC 协议是真正意义上基于云计算的桌面显示协议。FTC 协议设计的重点在于减少对客户端的硬件需求。从这个角度来看，FTC客户可以在大多数硬件平台上运行，并且其实现相当方便。经过实测 FTC 协议在学校实验室网络环境下播放高清视频可以达到每秒 30-40 帧的速度，很好解决了上述问题，提升用户的体验。
Ø 集成硬件、软件与实施服务为一体，简单快速地实现桌面云。
Ø 提供自助式服务界面，方便用户申请资源。
Ø 多种操作系统支持，虚拟桌面支持 Windows 和 Linux 操作系统。
Ø 虚拟桌面模板定制和自动部署，可根据用户需求自定义模板，并自动部署到云平台，可通过模板在管理平台部署桌面云。
Ø 加密的连接协议，确保虚拟桌面以及接入虚拟桌面的设备之间安全的数据传输。
Ø 提供桌面云平台 API 接口，系统支持其他主流云计算产品。
Ø 支持异构虚拟化平台；可通过统一的云管理平台无缝管理多个虚拟化环境。
Ø 充分利用现有机房硬件资源，提供软件拨号端方式接入云端的虚拟桌面