電信運營商桌面云建設方案探討

孫紅恩，常海防，唐旭東，張天驍

（中國移動通信集團設計院有限公司 北京100080）

1 引言

自2006年Google 首席執行官埃里克·施密特在搜索引擎大會（SES San Jose 2006）首次提出“云計算”一詞以來，這個概念便風靡IT 業界。信息領域幾乎所有知名跨國公司競相推出自己的云計算產品和服務，特別是谷歌、微軟、IBM、雅虎和亞馬遜5 大公司，把云計算作為自己未來發展的戰略核心，并投巨資建設大規模云計算中心，試圖壟斷全球信息存儲與計算服務市場。國內外電信運營商也不甘落后地加入云計算陣營，開展嘗試引入云計算技術。

電信運營商各業務系統一直使用功能全面的傳統PC。隨著業務的發展，電信運營商對于桌面支持的需求大量增加，這些桌面主要分布在營業廳、OA 辦公、呼叫中心、網絡運維等不同場景中。由于各種管理問題，傳統PC的大量使用給運維管理、信息安全和節能降耗等方面帶來了一些問題。引入基于虛擬化的桌面云技術，可實現桌面操作系統的標準化和集中化管理，有效降低TCO（total cost of ownership，總所有成本），提升辦公生產效率，同時提高網絡安全性。

2 傳統PC系統存在的問題

在電信運營商領域，計算機終端被廣泛應用于呼叫中心、營業廳等場景。隨著業務的發展，計算機終端的使用規模逐漸擴大，在能耗、管理維護、安全等方面面臨很多問題。

（1）能耗巨大

大規模使用傳統計算機終端能耗巨大。在呼叫中心大規模集中部署計算機終端，為了散熱需要增加配套制冷的設備，電力能耗很大。

（2）噪聲污染嚴重

計算機終端的CPU 風扇、機箱風扇、電源風扇和硬盤是呼叫中心主要的噪聲來源。高噪聲引發的疲勞感和煩躁情緒降低客服人員的理解能力，使得客服人員出錯率提高，工作效率、服務水平隨之降低，導致客戶滿意度下降。

（3）缺乏統一集中管理

營業廳在地域上分布廣泛，終端使用人員眾多，缺乏統一集中的管理，安裝、部署、升級工作量大，維護效率低，人力成本高。

（4）存在安全隱患

應用系統的數據存儲在本地計算機終端的硬盤上，若不妥善管理，容易使企業關鍵信息泄露；同時，由于管理分散，終端的安全漏洞難以做到集中統一的防控，存在安全隱患。

3 桌面云建設方案

企業級桌面云是由前端小體積、低功耗的接入終端和后端桌面虛擬化軟件及相應服務器、存儲、網絡資源等組成的系統。桌面虛擬化是一種將用戶桌面與實際終端設備相分離的應用模式，它將原本運行在用戶終端上的桌面和應用程序托管到服務器端運行，并由終端通過網絡進行遠程訪問，而用戶終端本身僅實現輸入輸出與界面的顯示功能。

3.1 整體架構

桌面云系統整體架構如圖1 所示。

整個方案的體系架構分為終端接入層、桌面虛擬化層、虛擬平臺層和硬件資源層。

（1）終端接入層

用戶終端可以是用戶使用的PC、瘦客戶機、平板電腦、手機等各種終端設備，其基本要求是能夠連接網絡并至少支持某一種遠程訪問協議。在營業廳、呼叫中心、企業辦公等應用場景中，建議使用瘦客戶機。瘦客戶機是由前端小體積、低功耗的接入終端和后端桌面虛擬化軟件及相應服務器、存儲、網絡資源等組成的系統。相比傳統PC，瘦客戶機在降低管理運維成本、提高數據安全性和節能減排等方面具有較大優勢。

（2）桌面虛擬化層

構建桌面虛擬化中心，向用戶提供統一的桌面虛擬化服務，實現了和本地終端的數據隔離。用戶無論是通過瘦終端還是普通PC 接入到桌面虛擬化系統，終端和桌面虛擬化系統之間只傳輸桌面顯示的位圖信息以及鼠標、鍵盤輸入信息，不會傳輸用戶數據，確保了用戶的數據安全。

（3）虛擬平臺層

提供云資源管理及調度，對各種云物理資源進行管理，在創建虛擬機時，為虛擬機分配相應的虛擬資源，也可完成各種業務的計費功能。邏輯上，包括云管理服務器、集群管理服務器、安裝服務器等角色。

（4）硬件資源層

硬件資源層包括服務器資源和存儲資源，通過在計算服務器上安裝虛擬化平臺生成用戶虛擬機，用來部署桌面虛擬化和應用服務器。存儲用于向虛擬機提供系統盤、數據盤等存儲資源。

3.2 關鍵考慮因素

3.2.1 虛擬化技術的選擇

按照桌面虛擬化系統提供的資源類型和實現技術不同，可以分為遠程共享桌面、遠程共享應用和虛擬桌面3 種類型，具體根據用戶需求進行選擇。

（1）遠程共享桌面

遠程共享桌面利用服務器操作系統的多用戶會話共享功能，允許多個用戶同時遠程連接到同一個操作系統，并為每個用戶提供不同的桌面。用戶可擁有自己的桌面配置，并共享使用桌面應用程序。

圖1 桌面云系統整體架構

（2）遠程共享應用

遠程共享應用的技術實現方式與遠程共享桌面類似，即仍然是基于同一操作系統內的會話共享。不同點在于：用戶不會看到服務器端的整個桌面，而是直接運行指定的應用程序，體驗與本地應用類似。

（3）虛擬桌面

虛擬桌面是基于服務器虛擬化提供可遠程訪問的桌面，即服務器為每個用戶分配一個虛擬機，用戶遠程訪問自己的虛擬機，并可擁有獨立、完全的桌面使用和控制權限。

表1 列出了遠程共享桌面、遠程共享應用和虛擬桌面的一些不同技術特征。

根據電信運營商的業務特點，結合表1，對移動營業廳、OA 辦公、呼叫中心、網絡運維等不同場景虛擬化技術的選擇進行分析。

（1）營業廳場景

營業廳終端操作界面統一，對本地處理能力要求不高，但需支撐的外設種類較多。遠程桌面或虛擬桌面2 種技術方案都能夠支持營業廳目前使用的外設，滿足營業廳終端的使用需求。

（2）OA 辦公場景

目前，OA 辦公終端分為移動辦公終端（主要是筆記本）和固定辦公終端（傳統PC），終端有個性化應用安裝、數據保存的需求，考慮綜合信息網應用，需支持USB 電話手柄。

針對移動辦公需求，考慮移動性以及無網絡條件的情況，不能完全使用瘦客戶機，后續可考慮部署遠程訪問客戶端軟件，支持桌面云方式；針對固定辦公需求，應采用瘦客戶機全面替換傳統PC，采用虛擬桌面方案，以滿足個性化定制的需求。

（3）呼叫中心場景

以中國移動為例，目前，中國移動存在2 種呼叫中心：基于TDM（time-division multiplexing，時分復用）的傳統呼叫中心（終端語音通過專門的線路和PC 內插的專用板卡完成）和基于IP的新一代呼叫中心（NGCC，終端語音和業務數據都通過IP 網絡進行通信）。該場景下，基于IP的NGCC 呼叫中心應采用基于虛擬桌面的瘦客戶機，并由NGCC 完成對傳統呼叫中心的逐步替換，替換過程中傳統呼叫中心少量的座席更換需求可繼續采用傳統PC 機。為保證話音通話質量，應優先采用虛擬桌面方案，結合各地呼叫中心的實際建設情況，也可考慮采用呼叫中心廠家的定制解決方案（定制化的瘦客戶機，并對遠程訪問協議進行優化）。

（4）網絡運維場景

網絡運維終端應用系統種類較多，主要分為2 大類：設備自帶終端和操作維護終端，部分終端有較高的性能要求，如GIS 對圖形處理性能。

由于部分設備自帶終端與設備緊耦合，針對該部分終端建議沿用傳統PC 機；該場景下其他操作維護終端(連接OMC（操作維護中心）、網管、生產系統等進行生產操作及維護操作)，為滿足多應用的訪問需求及性能要求，應采用基于虛擬桌面的瘦客戶機方案。

3.2.2 服務器能力需求

在桌面云建設方案中，服務器資源建議采用刀片服務器。相較于傳統的機架式服務器，“刀片+虛擬化”的部署可以更靈活地利用服務器資源，實現更方便、統一的管理，并且降低服務器對電力、溫控、空間方面的需求。服務器虛擬化指服務器3 種硬件資源的虛擬化：CPU、內存、設備與I/O。服務器虛擬化使得服務器可以提供更多桌面操作系統的計算能力。目前，主流的設備與I/O 虛擬化都是通過軟件的方式實現的，不是服務器虛擬化的主要瓶頸。

從CPU、內存2個維度分別計算虛擬化資源服務器的能力，最后取2個維度中計算結果的最大者。

（1）CPU 維度計算原理

服務器和桌面虛擬化虛擬機的CPU 計算能力使用業界標準的SPEC（standard performance evaluation corporation，系統性能評估測試） Benchmark值來表示，SPEC Benchmark值越大，表示計算能力越強。

表1 桌面虛擬化技術分類

業界標準性能評估組織SPEC 定義了業界主流的CPU 型號對應的Benchmark值。

單刀片支持的虛擬機數量=（服務器刀片SPEC Benchmark值×70%－50）/（單虛擬機的CPU 配 置的SPEC Benchmark值×單虛擬機CPU的利用率），其中，50 為虛擬化操作系統開銷。

從CPU 維度，桌面虛擬化資源服務器數量=用戶總數/單刀片支持的虛擬機數量。

（2）內存維度計算原理

單刀片支持虛擬機數量=（刀片總內存-系統內存消耗）/單虛擬機內存規格。

桌面虛擬化中心資源服務器數量=用戶總數/單刀片支持虛擬機數量。

本文中以華為E6000 刀片為例，該刀片采用的是Intel Xeon E5645 型號CPU，其SPEC Benchmark值為317，單板內存為96 GB。

不同場景下虛擬機規格建議見表2 所列，假設不同場景桌面云建設規模均為200個用戶。

以呼叫中心場景為例，從CPU、內存2個維度分別計算虛擬化資源服務器的能力。

（1）CPU 維度

單刀片支持的虛擬機數量=(317×70%－50)/(4×6.875×25%)=25，共需要服務器數為200/25=8 臺。

（2）內存維度

單刀片支持虛擬機數量=（96-7）/2=44。

綜合CPU 維護和內存維度，對于呼叫中心場景用戶來說，刀片的CPU 計算維度是瓶頸，因此，最終的服務器數量為CPU 計算維度的結果。

3.2.3 存儲能力需求

桌面云平臺需要支持不同存儲設備和存儲協議組成的物理存儲，通常包括FC-SAN、iSCSI、NAS 和物理服務器本地磁盤存儲。為了保證用戶云桌面系統的安全，建議將物理存儲部署在磁盤陣列上。

建議為每個虛擬桌面分配不低于20 GB的存儲空間。建議遠程桌面的存儲空間按照實際情況來配置。

為了保證高并發訪問時的I/O 讀寫性能及數據的高可用性，建議部署云桌面操作系統的存儲使用I/O效率較高的RAID10 方案進行磁盤存儲設計。

存儲的選型需要從容量和IOPS(input/output operations per second，每秒進行讀寫操作的次數)2個維度計算。

（1）容量維度計算原理

存儲總容量需求=桌面虛擬化系統盤容量×并發用戶數+虛擬化平臺存儲需求。

硬盤數=存儲總容量需求/單硬盤有效容量。

（2）IOPS 維度計算原理

系統總的IOPS 數=單桌面虛擬化IOPS×并發用戶數+虛擬化系統IOPS。

硬盤數=系統總IOPS/單硬盤有效IOPS。

（3）舉例

采用業界主流的600 GB的SAS 硬盤，采用RAID10 配置。單用戶容量為20 GB，整體上容量不是瓶頸，IOPS 為瓶頸，因此，采用RAID10 來提升磁盤系統的IOPS 性能。同樣以呼叫中心場景為例。

①容量維度

存儲總容量需求=桌面虛擬化系統盤容量×并發用戶數+虛擬化平臺存儲需求=20×200+2 000=6 000 GB=6 TB。

每塊600 GB SAS 硬盤的等價有效容量計算：考慮標稱容量1 000 和操作系統1 024的計算損失，1 TB 硬盤容量在操作系統下容量為910 GB，則600×0.91=546 GB。

硬盤數=存儲總容量需求/單硬盤有效容量=6 000/546=11，由于采用的是RAID10，所需硬盤數為=11×2=22。

②IOPS 維度

平均每個桌面虛擬化的I/O 讀寫次數為8，建議以此為參考點。

表2 虛擬機規格建議

系統總的IOPS 數=單桌面虛擬化IOPS×并發用戶數+虛擬化系統IOPS=8×200+800=2 400。

硬盤數=系統總IOPS/單硬盤有效IOPS=2 400/100=24，在RAID10 下，600 GB SAS 硬盤的有效IOPS為100。

綜合容量維護和IOPS 維護，對于呼叫中心場景用戶來說，刀片的容量計算維度是瓶頸。

4 結束語

桌面云計算技術是企業PC 領域的一次重大變革，尤其是對電信運營商這種擁有龐大數量規模終端的企業而言。通過桌面云系統的建設，降低系統成本的同時，提升IT 部門的系統維護效率，有利于控制企業內部核心信息。本文根據電信運營商業務特點，從桌面云系統的建設建構入手，探討了桌面云建設中移動營業廳、OA 辦公、呼叫中心、網絡運維等不同應用場景下的虛擬化技術選擇、服務器能力需求、存儲能力需求等方案。在實際搭建桌面云系統時，需要根據不同應用場景以及不同廠家的設備和技術，對系統組網方案、管理方案以及具體設備選型等技術細節進行深一步的探討。

1 王宇寧.虛擬技術在桌面管理中的應用與實現.計算機與網絡，2009（4）:61～63

2 王峰，江峰，李朝陽.虛擬桌面及關鍵技術分析.電信技術，2011（1）

3 胡嘉璽.虛擬智慧：VMware vSphere 運維實錄.北京：清華大學出版社，2011

4 用“云” 武裝桌面開啟辦公效率革命.http://www.cnii.com.cn/index/content/2012-01/12/content_949502.htm,2012

5 虛擬桌面存儲基礎：VDI 架構的存儲分配.http://virtual.51cto.com/art/201108/280249.htm，2011