基于云平臺的軟件分發設計與實現

【摘 要】為了有效解決傳統的Windows系統軟件管理模式依賴域管理，安裝文件格式和客戶端數量受限，且安裝過程影響用戶體驗的問題，提出基于云平臺的軟件分發系統來實現Windows軟件管理。該系統研究云平臺軟件定義網絡架構下虛擬機的網絡特性，設計適用于云平臺多集群環境下的網關代理服務，借助FTP服務實現多客戶端的軟件安裝、升級和卸載，并通過全程靜默安裝的方式來改善用戶體驗。通過對比發現，分發系統更穩定高效，能克服傳統管理平臺的諸多問題。

【關鍵詞】云計算 OpenStack 軟件分發 網關代理

1 引言

為有效地解決傳統的Windows系統軟件管理模式依賴域管理，安裝文件格式和客戶端數量受限，且安裝過程影響用戶體驗的問題，提出基于云平臺的軟件分發系統來實現Windows軟件管理。本文設計了基于云平臺的軟件分發系統，能夠支持多種安裝包格式（EXE、ISO、MSI）；集群管理用戶，支持多級網絡安裝，不限制用戶數量；靜默安裝，不干擾用戶的正常操作；記錄安裝日志，便于安裝失敗后查找原因；限制某些軟件運行，提高用戶系統的安全性。云軟件分發系統解決了大型企業中計算機軟件的統一管理問題，并能與企業現有的云平臺結合，方便安裝使用。

2 云軟件分發系統的設計和實現

2.1 設計方案

本方案采用OpenStack云平臺，應用Newton版本，使用Fuel 9.1安裝部署實現。

以云平臺作為底層框架，依托虛擬化技術和網絡技術，搭建了一個基于云平臺的軟件分發系統VSDS（Visual Software Distribution System）。系統以各管理節點（即虛擬機）軟件為中心，實現了對任意受控節點上軟件的安裝、卸載、升級，充分考慮了單位的環境和需求，以限制某些軟件的安裝運行。系統以支持豐富軟件包、完全靜默為目標，在關鍵技術領域努力突破，以達到對主流軟件包靜默安裝的支持，建立技術門檻，以適應不同網絡環境、不同規模組織的分發目標，提供全面可靠的分發方案。圖1為云軟件分發系統架構示意圖：

云軟件分發系統采用C/S（Client/Server）架構，系統版本Ubuntu 13.04，使用.net與java語言開發，數據庫使用mysql5.5，硬件設備方面，需要兩臺服務器和一臺千兆交換機。

兩臺服務器的硬件要求為：

CPU：兩顆四核英特爾處理器E5506 2.13 GHz；

內存：4 GB DDR3 RDIMM內存；

磁盤：2×146 G，兩個硬件分區；

網卡：雙千兆網卡。

虛擬機的配置要求為：

CPU：1 GHz；

內存：1 GB；

磁盤：20 G以上。

服務器的功能要求為：

采用分布式架構，一個中心服務器同多個子網代理、多節點結構，支持虛擬機的系統平臺為Windows；

實現運行管理、節點管理、軟件分發、集群管理等功能；

實現軟件分發管理，單節點多軟件包、多節點、多軟件包安裝；

實現安裝包管理，安裝包掃描、編輯；

實現節點管理，添加、刪除節點；

實現監控運行狀況，查看系統中各組件的運行情況；

實現豐富的軟件包支持，支持的格式包括MSI、EXE等；

實現完全靜默，尤其是EXE的靜默；

實現對多級網絡、批量分發的支持。

2.2 核心組件

云軟件分發系統核心組件是基于云平臺SDN（Software Defined Network）的網關代理。云平臺SDN可以實現集群間的網絡隔離，每一個集群使用一個子網，集群間網絡無法通信。這樣控制臺就無法與客戶端建立通信，網關代理很好地解決了這個問題。網關代理采用Web api框架構建的Service服務。圖2為網關代理流程圖：

（1）網關代理獲取帶控制臺的信息包，信息包包含需要安裝的客戶端信息、安裝包列表、各安裝包的md5（Message-Digest Algorithm 5）校驗碼及拷貝安裝包的限時權限令牌ticket。

（2）提取客戶端信息校驗，檢查客戶端是否在該集群下，如果在該集群下，則將客戶端需要安裝的軟件包列表及各安裝包的校驗碼消息轉發至各客戶端。

（3）同時去控制器申請遠程拷貝需要安裝的軟件安裝包，遠程拷貝軟件安裝包需要驗證之前下發的ticket，合法則允許拷貝軟件安裝包。

（4）網關代理在控制器拷貝軟件安裝包完成后，通知客戶端來拷貝軟件?？蛻舳送瑯訑y帶ticket申請遠程拷貝軟件安裝包。通過驗證后，客戶端將拷貝的軟件安裝包和之前下發的安裝包的md5校驗碼進行比對，通過即可安裝軟件。

2.3 系統架構

云軟件分發系統架構包括：

（1）VSDSCore?；趈ava平臺的軟件分發服務端的業務邏輯實現，為軟件分發平臺的主要功能。選擇Spring MVC+Hibernate構成基礎架構。Spring MVC框架提供了構建Web應用程序的全功能MVC模塊。Hibernate是一個開放源代碼的對象關系映射框架，它進行了非常輕量級的對象封裝，可以使用對象編程思維來操縱數據庫。

（2）OpenVSDS?；赼xis2實現的Webservice服務端，對外開放軟件分發的功能。依賴VSDSCore來實現業務。圖3為云軟件分發系統架構圖：

（3）VSDSWeb?；趈ava平臺的Web服務端實現的Web管理平臺，主要以Web形式提供軟件分發功能。依賴VSDSCore來實現業務。Web管理臺的圖表展示采用JQuery、JavaScript框架。JQuery使用戶能更方便地處理HTML documents、events，并且方便地為網站提供AJAX交互，同時大大減少了直接使用JavaScript的開發成本。

（4）VSDSAgent。基于java平臺的網關代理，主要為適應多級網絡結構，部署在子網網關上的代理軟件。

（5）VSDSClient。基于.net（3.5以上）平臺的軟件分發客戶端，部署在Windows系列客戶節點機器上，主要功能是接收服務端分發及調度請求。

2.4 功能流程

在云平臺創建三臺虛擬機，三個客戶端，需要分發的軟件是QQ.exe、WinRAR.msi。圖4為云軟件分發流程圖。

（1）通過Ftp服務向控制臺上傳軟件安裝包。上傳成功后在Web頁面可見。

（2）通過Web界面指定需要安裝軟件的節點和安裝的軟件，客戶端在收到指令后安裝軟件包。

（3）存在多個集群多級網絡的情況下，因存在網絡隔離的情況，服務器無法與虛擬機直接通信。需要使用集群添加集群管理客戶端，由集群上的網關服務器轉發消息至客戶端，然后才可以安裝軟件包。

（4）軟件分發開始后，可通過Web界面的分發記錄獲取安裝進度。日志部分可獲取操作信息和結果。圖5為云軟件分發Web頁面展示分發記錄。

2.5 性能指標

AD（Active Directory）域策略安裝軟件將軟件設置為共享，通過內網訪問安裝，VSDS則是通過客戶端將控制臺遠程拷貝至本地進行安裝，以減輕控制臺的壓力。網絡條件同等的情況下VSDS安裝時間更短。

在擁有相同數量的客戶端條件下，VSDS通過集群的網關代理支持更多的客戶端同時安裝軟件。在200個客戶端情況下，AD域策略的客戶端只能分批安裝軟件，VSDS通過網關代理則可以同時安裝。當用戶規模越大，云軟件分發系統在性能上和AD域策略相比有更大的優勢。表2為200個客戶端安裝軟件時間比對：

支持多種安裝包格式，增加了能支持的軟件種類，不僅支持MSI格式，還支持EXE、ISO格式，軟件支持覆蓋率達95%。

利用集群網關代理支持多級網絡解決大規模節點批量分發問題，使得在一定規模節點環境下，系統能保持合理的負載。解決復雜網絡環境下無法進行分發的問題，既能滿足簡單的二級網絡，同時也能在多級網絡條件下進行分發。

靜默安裝全程無提示，不影響用戶的操作使用；記錄安裝日志，便于管理員管理，為查找問題提供方便；可以限制員工手動運行不被允許的程序，提高虛擬機系統的安全性和穩定性。

3 結束語

云軟件分發系統是一套基于云平臺的軟件自動化安裝系統，利用網關代理適用于多級網絡，支持豐富的安裝包格式，靜默安裝，作用于集中管理Windows平臺計算機軟件自動安裝、卸載以及升級。

基于云平臺的軟件分發系統滿足了政府、國有企業及私有企業對軟件分發業務的需要。滿足了復雜網絡環境、不同規模組織機構的各種各樣的安裝包格式支持，提供了全面可靠的解決方案。目前主要需求集中在Windows平臺，未來可根據需求考慮支持Linux平臺。對于使用第三方云平臺的用戶，后期可以新增適配接口進行集成。

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