Thinputer桌面虛擬化平臺在電子閱覽室的應用

關鍵詞：Thinputer；桌面虛擬化；電子閱覽室；瘦客戶機

摘要：文章以湖南圖書館的電子閱覽室為研究對象，從應用需求、平臺架構、硬件規劃和平臺部署四個方面進行分析和闡述，論證了桌面虛擬化技術不僅能提升電子閱覽室讀者的用戶體驗，還能提高工作人員的運維效率。

中圖分類號：G250.71文獻標識碼：A文章編號：1003-1588（2015）03-0122-03

1前言

“公共電子閱覽室建設計劃”是我國十二五期間實施的重要文化惠民項目。通過該項目，我國建設了一大批免費、“綠色”、安全的公益性上網場所，對提高廣大社會公眾的思想道德素質與縮小“數字鴻溝”具有重要作用。湖南圖書館于2009年開始加大對電子閱覽室的建設，目前已經有讀者電腦約100余臺，免費向讀者提供數字資源下載、信息檢索和上網服務，滿足了廣大公眾特別是學生和老年人等低收入群體的需求。然而，隨著設備使用年限的增加，普通電腦搭建電子閱覽室模式存在的問題日漸顯現出來：①電腦硬件資源利用率的不均衡。隨著Windows系統和各類應用軟件的不斷升級更新，對電腦硬件資源性能的要求也越來越高。多年前購買的電腦難以到達要求，運行變得越來越慢，資源利用率非常高，特別是CPU和內存利用率常常會達到90%～100%。然而，由于電腦硬件技術的迅猛發展，近兩年購買的電腦性能非常好，遠遠超過電子閱覽室常用軟件的應用需求，硬件資源利用率相當低。據統計，新購電腦的CPU利用率通常不到10%，內存利用率在30%左右，硬盤利用率不到10%，這造成了新購電腦硬件資源的嚴重浪費。②軟件更新周期長。由于電子閱覽室的使用人群復雜，系統非常容易受到破壞。因此，電子閱覽室的電腦通常采用硬盤還原技術對系統進行保護，這種技術手段保證了系統每次都能正常運行，但造成應用軟件不能及時更新。工作人員經常需要定期對所有電腦內的軟件進行升級，雖然可以通過網絡分發等手段進行批量處理，但仍然需要耗費相當長的時間。③硬件維護量大。對數量龐大的讀者電腦進行維護一直是工作人員比較頭疼的事情，設備日趨老化使得故障率不斷上升，更增加了工作人員的維護量。

2桌面虛擬化概述

2.1桌面虛擬化介紹

桌面虛擬化又稱虛擬桌面，是指利用中心服務器虛擬出獨立的擁有操作系統、應用環境和計算能力的虛擬計算機（VM），用戶可以通過輸入輸出設備和網絡訪問自己虛擬計算機的操作系統桌面、文件和程序[1]。通常，桌面虛擬化平臺由桌面云服務器、管理平臺和云終端組成。桌面云服務器擁有非常高的計算性能和大容量的存儲空間，能夠為所有客戶端提供軟件環境所需的計算和存儲資源。管理平臺是管理員對虛擬桌面進行安裝、配置和管理的操作平臺。云終端是用于運行遠程虛擬桌面連接程序的設備，通常是瘦客戶機，也可以是普通電腦、筆記本電腦和移動終端設備。

2.2桌面虛擬化優勢

電子閱覽室采用桌面虛擬化模式，與傳統PC模式相比具有許多優勢：①提高了系統運行的穩定性。一方面，桌面虛擬化模式中的云終端結構簡單，通常采用低功耗的組件和無風扇設計，降低了部件損壞的概率，增加了終端的穩定性。另一方面，云服務器通常采用多臺服務器集群的冗余方式進行部署，并通過多鏈路互連，避免了單點故障的風險。因此，桌面虛擬化模式中硬件設備故障率很低，系統運行非常穩定。②提高了資源利用率。桌面虛擬化模式的管理平臺可以根據用戶所運行的應用軟件需求彈性、靈活地給虛擬桌面分配硬件資源，打破了用戶應用軟件與硬件資源之間的束縛，提高了服務器硬件資源的利用率。③提升了終端用戶體驗。桌面虛擬化模式使用戶不再受終端的限制，可以使用電腦、IPAD等移動終端設備登錄到虛擬桌面。此外，用戶數據保存在云端，云端服務器的冗余保障了數據的安全。④軟件的維護變得簡單快捷。桌面虛擬化模式中虛擬桌面被封裝成文件形式。因此，操作系統重新部署以及應用軟件更新，只需從標準模板中批量復制出多個虛擬桌面即可，工作人員在數分鐘內即可完成電子閱覽室內全部虛擬桌面的更新維護。

2.3幾種桌面虛擬化平臺分析比較

目前比較流行的桌面虛擬化平臺有Vmware view[2]、Citrix XenDesktop[3]、Microsoft Hyper-V[4]等。這幾種平臺都采用“裸金屬”架構（虛擬桌面直接運行在硬件上，由虛擬化軟件提供全仿真的硬件環境），因此這些平臺下的虛擬桌面性能都能接近或達到物理機的性能。在功能方面，這幾種平臺功能都十分強大，能夠滿足不同場景的用戶需求，因而十分受歡迎，市場占有率很高，但缺點是整體費用高，前期投入非常大。隨著開源軟件的不斷成熟，一種基于開源軟件KVM的虛擬化技術平臺Thinputer變得越來越流行。Thinputer同樣采用“裸金屬”架構，與目前流行的幾種平臺相比，Thinputer具有性價比高和部署流程簡單的優勢[5]。通過對以上幾款桌面虛擬化平臺的比較分析，筆者決定采用Thinputer搭建電子閱覽室桌面虛擬化平臺。

3Thinputer桌面虛擬化搭建電子閱覽室方案

3.1應用需求

姚舜：Thinputer桌面虛擬化平臺在電子閱覽室的應用姚舜：Thinputer桌面虛擬化平臺在電子閱覽室的應用目前湖南圖書館電子閱覽室提供給讀者的電腦已經使用了將近6年，本次計劃全部替換成瘦客戶機，并采用桌面虛擬化模式提供服務。改造后的電子閱覽室仍然按照以前的模式分為數字資源區和上網區。數字資源區提供電子圖書、電子期刊、有聲讀物、視頻點播、地方特色等數字資源瀏覽服務，上網區除了可以訪問湖南圖書館數字資源外，還可以訪問互聯網。這兩個區域各部署100臺瘦客戶機。

3.2整體架構

電子閱覽室桌面虛擬化架構由服務器、存儲、Thinputer桌面虛擬化平臺和瘦客戶機組成（見圖1）。其中服務器和存儲由多臺高性能服務器與SAN光纖存儲組成，用于電子閱覽室終端桌面的計算處理和數據保存。Thinputer桌面虛擬化平臺包括虛擬機管理平臺OVP和虛擬桌面控制器OVD。虛擬機管理平臺負責將服務器和存儲虛擬化成計算資源池和存儲資源池并分配給虛擬桌面。虛擬桌面控制器是提供給系統管理員的操作平臺，系統管理員通過該控制器不僅可以接入到任意一臺服務器并對整個服務器集群進行管理，還可以進行虛擬桌面的創建、更新和還原操作。瘦客戶機是一種能遠程連接虛擬桌面的設備，讀者通過瘦客戶機可以登錄和操作虛擬桌面，獲得與普通電腦同樣的操作體驗。

3.3硬件規劃

3.3.1存儲規劃。桌面虛擬化平臺所需的存儲空間包括共享系統鏡像、臨時存儲空間和數據空間。共享系統鏡像是每個虛擬桌面啟動時讀取的系統文件，該系統文件的安裝需要20G的存儲空間，本次預計保留5個系統文件，共需100G存儲空間。臨時存儲空間為每個虛擬桌面運行時所需的臨時文件存儲空間，每個虛擬桌面的臨時空間設置最大為5G，一共需要5G×200=1T的存儲空間。數據空間用來向每個虛擬桌面提供長期保存數據的空間，每個虛擬桌面設置數據空間為10G，一共需要10G×200=2T的存儲空間。因此，整個平臺共需要3.12T存儲空間。

目前湖南圖書館有聯想AMS500和HDS HUS兩套存儲系統，已經建立了較為完善的SAN光纖存儲網絡，并且通過采用存儲虛擬化技術，將兩套存儲整合在一起，實現了存儲空間的統一分配和管理。考慮電子閱覽室以后的擴展，筆者從現有存儲系統中劃分4T存儲空間提供給桌面虛擬化平臺使用。

3.3.2服務器規劃。服務器規劃既要考慮要有足夠的計算能力滿足所有虛擬桌面的使用，又要考慮提高資源的利用率，避免投入的浪費。在選擇服務器的時候，主要從服務器的CPU和內存兩個方面進行考慮。在CPU的選擇上，對于讀者用機的應用負載（網站瀏覽、文檔處理、視頻播放等），Thinputer建議采用每核處理10個虛擬桌面的方式進行規劃運行。因此，200個虛擬桌面需要的服務器CPU總核數為20核。在內存的選擇上，考慮操作系統和應用軟件要求，采用每個虛擬桌面分配2GB的內存空間。因此，全部虛擬桌面共需要服務器內存總數為400GB。通過計算，采用兩臺服務器，每臺服務器兩顆6核CPU和256G內存即滿足了桌面虛擬化平臺的性能要求。考慮到服務器的余備份，本次電子閱覽室改造方案最后采用三臺服務器搭建Thinputer桌面虛擬化平臺。

3.3.3網絡規劃。每個虛擬桌面的遠程顯示速度和設備性能很大一部分取決于網絡帶寬，因此，必須對電子閱覽室的網絡的帶寬和可靠性進行重新規劃。改造前本館電子閱覽室已經搭建了一個全千兆的局域網，并通過千兆光纖使接入交換機與核心交換機相連。雖然千兆網絡已經足夠滿足桌面虛擬化對帶寬的要求，但主干的單鏈路降低了網絡可靠性。因此，本次規劃在接入交換機和核心交換機之間新增加一條千兆鏈路，并采用雙鏈路聚合保證主要鏈路的冗余。此外，筆者將電子閱覽室網絡按區域劃分為不同的Vlan，并在上網行為管理系統中對每個Vlan進行不同的訪問設置，以實現不同區域的網絡訪問控制。

3.4平臺部署

公共電子閱覽室桌面虛擬化平臺部署首先需要在服務器端安裝Thinputer虛擬化平臺組件，該組件將虛擬化的所有功能集合在一起，因此安裝完該組件后不再需要安裝其他平臺組件。其次需要新建虛擬桌面并對虛擬桌面進行配置，Thinputer提供了虛擬桌面控制器給系統管理員進行操作。結合湖南圖書館電子閱覽室自身特點，筆者為上網區和數字資源區的瘦客戶機各配置了一個共享鏡像以供其虛擬桌面啟動使用，并為每個虛擬桌面配置10G數據區。為了防止虛擬桌面被破壞，筆者采用“非持久桌面”方式對虛擬桌面進行管理，即虛擬桌面每次關機再啟動后，系統將恢復到安裝后的初始狀態。最后，配置瘦客戶機通過RDP（Remote Desktop Protocol，遠程桌面協議）連接到虛擬桌面，并設置為自動連接。

4結語

經過一段時間的測試，系統總體運行穩定，沒有出現過死機或重啟的故障，湖南圖書館無論是上機讀者還是電子閱覽室管理員都對虛擬桌面的方式表示滿意。從讀者使用效果來看，虛擬桌面與傳統電腦的操作一樣，并且運行更加穩定和流暢。采用瘦客戶機作為終端設備，不僅發熱量小還沒有噪音，給讀者創造了一個安靜舒適的閱讀環境。從管理員的管理維護效率來看，虛擬桌面可以進行統一的部署、維護和升級，減少了軟硬件維護和管理的時間與成本，從而成倍提升IT運維效率。

參考文獻：

[1]百度百科.桌面虛擬化[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/1434493.htm？fr=aladdin.

[2]付婷波.基于VMwaer View圖書館桌面云的設計與實現[J].圖書館理論與實踐，2014（6）：96-98.

[3]Citrix.XenDesktop[EB/OL].http：//www.citrix.com/products/xendesktop/overview.html？posit=glnav.

[4]Microsofttechnet.Hyper-V 概述[EB/OL]. http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/hh831531.aspx.

[5]青葡萄科技.桌面虛擬化Thinputer[EB/OL].http：//www.thinputer.com/products-53.html.

（編校：嚴真）