虛擬化桌面云技術在數字圖書館中的應用研究

王明春

(玉溪市圖書館 云南 玉溪 653100)

隨著信息技術在圖書館領域的廣泛應用，圖書館信息系統得到不斷完善，對軟硬件設備的依賴性也逐漸提高。面對日新月異的信息技術，面對高速淘汰的各類技術產品，圖書館在信息系統維護方面往往力不從心，很難支付高昂的系統更新費用。一些圖書館甚至由于終端設備易出故障、缺乏更新等問題，影響了信息服務的效果。如何擺脫圖書館對終端設備的高度依賴，充分利用先進技術降低桌面維護成本，提高館內現有設備的利用率，保障各項信息化業務的有序開展，是當前亟待解決的問題。為此，我國部分圖書館引入虛擬化桌面云技術，試圖利用該技術提升圖書館終端設備的管理效率。虛擬化桌面云技術由云終端、云平臺兩部分構成，通過云平臺實現軟件與數據處理后，可以借助客戶端對用戶行為進行反饋，并在云終端以桌面顯示的方式呈現運算結果。虛擬化桌面云技術應用于數字圖書館桌面服務中，可以提升設備管理的效率，但對硬件設備、環境部署等要求較高，目前相關研究成果較少，還需要進行深入研究探討。

1 虛擬化桌面云技術的內涵與原理

1.1 虛擬化桌面云的定義

虛擬化桌面云又稱為云桌面，是促進操作系統桌面虛擬化的技術。它可以看作借助云計算和虛擬化技術，在云端架構的“一朵云”，實現了桌面即服務[1]。在桌面云系統中，包括云計算管理、存儲交換機、服務器等多個部分，而客戶端包括個人PC、瘦客戶機、智能手機等。虛擬化桌面云可高效管理系統桌面，在對各項數據進行統一托管的基礎上，借助特定的桌面傳輸協議進行信息傳遞，方便用戶在任何網絡設備上，利用專用程序訪問個人桌面，強化用戶體驗。作為云計算的分支，虛擬化桌面云具有靈活訪問、管理高效的特點。我國一些研究者指出，隨著應用范圍的擴大，桌面云將逐漸取代傳統PC。

1.2 常見桌面云產品

虛擬化桌面云實質上是虛擬化技術的應用，具有二十多年的技術積累，因此能夠支持遠程桌面訪問，并且保持較高的運算效率。目前提供虛擬化桌面云產品的廠商不多，思杰(Citrix)最先推出虛擬化應用產品。該公司在深入研究虛擬化技術的基礎上，推出能夠支持標準USB接口的HDX技術，促進了信息的雙向傳輸，提升了虛擬化桌面的性能，讓用戶利用終端設備，就可以獲得與計算機操作相同的體驗。Vmware公司最先實現了服務器虛擬化，其研發的相關產品也得到廣泛應用[2]。該公司也在借鑒Citrix架構體系的基礎上，推出View這款桌面虛擬化產品，利用PCoIP協議實現信息交互，為用戶提供了類似PC機的應用體驗。

1.3 虛擬化桌面云的原理

虛擬化桌面云是云計算的延伸，它利用Vmware公司推出的桌面管理系統，根據用戶需求對虛擬資源進行整合，分為數據層、接入層與管理層三部分，見圖1。由數據層形成全新的虛擬機，然后借助云端提供給用戶。管理層實現對各項數據的計算、集中式管理與傳輸，包括部署、備份數據與程序運行數據等，促進了硬件設備與桌面的分離。接入層實現用戶權限認證，然后利用傳輸協議實現桌面交付，而用戶只需要接收計算結果即可[3]。對虛擬化桌面云的設計，需要應用虛擬桌面配置軟件、虛擬化軟件、虛擬化桌面管理器等，還需要對應的客戶端軟件。雖然硬件設備與桌面相互分離，但中心服務器中的運行數據，在輸入過程中被重新定向傳遞至輸出設備上，因此用戶在獲取桌面服務過程中，其用戶體驗與客戶端操作相比并無二致。

圖1 數字圖書館虛擬化桌面云原理圖

2 數字圖書館對虛擬化桌面云系統的功能需求

虛擬化桌面云的應用范圍廣泛，近年來國內外廠商紛紛投入研究，并且推出形式多樣的桌面云應用。我國部分圖書館相繼著手對該技術進行探索，旨在改善桌面服務模式。數字圖書館要想選擇或設計合適的桌面云系統，不僅需要了解相關產品市場占用率，還應該關注以下功能需求。

2.1 支持多終端管理

數字圖書館傳統的桌面服務模式，主要應用于電子閱覽室的終端設備中，也可以將其作為用戶自助服務終端，減少館員的工作壓力。然而這兩種應用終端的建立，需要下設數量較多的分支終端，且不同分支對系統的應用要求不一[4]。其中用戶自主服務終端涉及范圍廣，操作系統的版本多樣，硬件環境存在差異，很難進行統一管理。而電子閱覽室終端設備，雖然可以實現集中式管理，但任務繁重，對館員技術能力要求較高。為此，數字圖書館迫切要求利用桌面云，實現對多種終端桌面的統一管理，消除不同終端的功能差異，保障所有終端資源的統一存儲、按需分配，提高資源調度的靈活性，簡化圖書館信息系統管理程序。

2.2 支持本地運算

數字圖書館虛擬化桌面云并非獨立的系統，而是需要與用戶資源、本地服務器等進行整合，能夠支持本地運算的順利實施。當桌面云調取本地硬件資源，并且采用本地運算模式時，可以增加終端桌面的管理能力，減少云端的運算壓力，減少本地硬件系統的運算量。在桌面云技術應用時，數字圖書館應該考察桌面云與其它應用系統的對接情況，分析它與第三方設備是否有效銜接，是否支持系統的二次開發，是否具備自定義桌面功能等，并且分析桌面云系統是否具有資源拓展性，能否解決終端數量拓展的瓶頸問題。唯有滿足這些條件，才能保證桌面云對終端硬件資源的有效管理，保障圖書館配置的終端能夠發揮各自性能，能夠順利完成桌面云下發的任務。

2.3 安全易用性

數字圖書館桌面云系統應該具有易用性，能夠方便管理、維護、學習，并保障信息傳輸安全。對于數字圖書館而言，桌面云系統具有浮動桌面、持久桌面兩種模式，能夠應用于不同的場景中，管理相對方便。該系統配置簡潔、清晰，對于用戶而言，與傳統的桌面操作方式相似，并不需要額外學習。在安全維護方面，數字圖書館需要引入數據加密技術，通過私有加密方式，對系統的私有區域進行數據加密，保障數據傳輸安全。在信息流通時，要求通過減少流通環節，降低數據被惡意攻擊的概率[5]。此外，虛擬化桌面云系統本身具有終端管控功能，在支持外部接入與系統管理的基礎上，可以限制外部數據傳輸，加強對大數據的安全防護，這樣僅將終端桌面作為用戶交互窗口，實現了系統桌面隔離，也很好地保障了系統大數據的安全性。

3 數字圖書館虛擬化桌面云系統的構建方式

虛擬化桌面云改變了IT架構的傳統耦合方式，實現了終端與主服務器的交互，實現了服務器對所有應用系統的統一管理。數字圖書館要想構建虛擬化桌面云系統，就需要利用該技術構建基本框架，部署虛擬化系統環境，并引入桌面云傳輸協議。

3.1 系統總體架構

數字圖書館虛擬化桌面云系統的架構，是指對與服務器桌面相關的硬件集群、軟件設施、網絡等進行合理設計。系統架構的實現，一方面可以借助虛擬計算服務技術實現對用戶服務的托管，另一方面可以重新開發虛擬應用技術，優化圖書館硬件集群，為滿足用戶需求提供技術支持。典型的桌面云系統分為云平臺和終端兩部分，各自管理不同的軟硬件設施，部分終端還需要外部軟件以獲取服務，如下圖2。系統架構中不同的產品功能各異，它們可以實現數據高效讀取、計算與輸出，提升了系統抑制風險的能力，能夠去除數據冗余，直接決定了桌面云的使用性能。

圖2 數字圖書館虛擬化桌面云系統架構

3.2 桌面云傳輸協議

數字圖書館借助桌面云傳輸協議，實現遠程桌面與客戶端之間的信息傳輸，提升了數據傳輸效率與安全性，這些信息涵蓋視頻、音頻、屏幕變化信號等。它是虛擬化桌面云系統得以運作的前提，其協議內容直接關系到用戶使用體驗。不同的傳輸協議，在底層建設方面存在差異，也表現出不同的功能與效果。協議效率越高，桌面云運作效率越高，用戶體驗越好[6]。通過桌面云傳輸協議，促進了本地服務器與云端的聯系，實現了信息的封裝、壓縮、加密與遠距離傳遞。目前提供虛擬化應用產品的商家，均有對應的傳輸協議，如華為推出的HDP，就屬于傳輸帶寬高、安全性高、桌面展示體驗好的桌面云傳輸協議。

3.3 虛擬化環境部署

桌面云的核心為虛擬機技術，目前常用的虛擬機包括微軟Hyper-V、VMware vSphere等。數字圖書館可以利用VMware vSphere建立虛擬機，在動態調整資源使用情況的基礎上，對多個虛擬桌面進行并行管理。然后創建虛擬機主鏡像，借助VMware View將其變為多個虛擬桌面，每個虛擬桌面擁有唯一的IP，并與主機共享一個基礎映像，形成虛擬桌面池。用戶在發送請求后，通過驗證AD活動目錄，上傳用戶請求至虛擬桌面，在虛擬桌面管理器的配合下，制定與用戶需求相匹配的虛擬桌面，對不同類型用戶分配對應的虛擬桌面環境。數字圖書館系統需要設定不同的應用系統環境，并隨時跟蹤監管用戶桌面活動，保障虛擬化環境的負載平衡。

4 虛擬化桌面云技術在數字圖書館的應用實踐

虛擬化桌面云技術在數字圖書館的應用，解決了長期以來困擾人們的桌面管理問題，由數據中心對桌面進行統一管理，提升了桌面服務效率。虛擬化桌面分為永久性與非永久性兩類，數字圖書館可根據需要選擇合適的方式，強化對圖書館設施與業務流程的管理。

4.1 數字資源授權訪問

數字圖書館傳統數字化資源傳輸，大多采用授權IP的方式，要求購置價格昂貴的代理系統，若用戶沒有訪問賬號很難獲得所需資源，除PC外其他移動終端也無法使用。虛擬化桌面云技術的應用，改變了數字圖書館的VPN地址轉換方式，建立了圖書館云平臺服務器[7]。用戶利用任何移動終端設備，如個人PC、移動手機等，都可以在互聯網環境下訪問桌面云，獲得虛擬化資源。在這個過程中需要安裝本地客戶端，借助 PCoIP 協議就可以訪問相同的桌面，獲得圖書館內部的數字化資源。桌面云還提供了用戶私有云功能，無論用戶在任何場所，都可以通過賬號登陸云平臺，實現數據訪問和信息交互。

4.2 電子閱覽室服務

虛擬化桌面云在電子閱覽室的應用較多，數字圖書館建立桌面云系統后，用戶可以在任意館內PC上訪問館藏資源，或者通過電子閱覽室提供的設備，獲取所需的各類數字化資源，也可以建立足不出戶的云閱讀方式，提升用戶閱讀體驗。作為圖書館傳統的信息業務，常規電子閱覽室管理容易出現人員不足、設備維護成本高的問題[8]。而虛擬化桌面云技術的實施，只需要在系統上部署虛擬機鏡像，定期對電子閱覽設備進行更新、維護，就可以方便用戶隨時隨地的信息獲取，不僅降低了信息設備能耗，節省了館員時間，也降低了系統維護成本。桌面云也可以實現對用戶資源的動態調整，允許用戶根據個性化定制需求安裝程序，并對操作系統進行統一管理。當然，與PC端的流暢視頻體驗相比，桌面云的應用還稍顯遜色，無法解決用戶提出的3D處理要求，還需在深入研究基礎上不斷完善。

4.3 館員個性化辦公

數字圖書館作為信息服務機構，長期以來一直追求用戶服務質量，而忽視了館員對工作的基本需求，加上部分圖書館存在資金短缺問題，使得很多服務窗口的IT設施老化，或者故障頻發，極大影響到館員的工作積極性。隨著數字圖書館員工結構的日趨年輕化，他們對新科技的追求，利用最新技術產品提供信息服務的習慣，勢必與圖書館本身陳舊的辦公系統產生沖突。虛擬化桌面云技術的引入，為館員實現個性化辦公提供了可能，相對于傳統服務系統優勢明顯。它允許館員自帶辦公設備，如平板電腦、智能手機等，并為他們設計個性化定制工作桌面，保障桌面的穩定與良好性能，讓他們有更好的工作體驗。同時虛擬化桌面云實現了對系統資源的優化配置，提供了一個數據不丟失、數據易共享、無需維護的網絡空間，降低了服務器維護成本，提高了館員工作的靈活性。

5 結語

數字圖書館虛擬化桌面云技術的應用，通過部署虛擬化桌面環境，滿足復雜信息環境下圖書館用戶的多元化需求，極大提高了圖書館桌面服務效率，降低了服務系統維護成本。虛擬化桌面云提供了更加靈活的桌面接入方式，符合移動終端用戶的個性化閱讀習慣。雖然當前在應用實踐中還存在一些問題，相信隨著虛擬化技術的進步，這些阻礙將得到有效克服，虛擬化桌面云也將幫助數字圖書館開拓全新的服務領域。

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[2] 張立濱.基于云計算虛擬化技術的高校數字圖書館安全保障體系構建研究[J].圖書館學刊,2016,38(9):107-109.

[3] 徐翔鵬.特色數據庫生命周期方法適用性及其模型構建研究[J].圖書館工作與研究,2015，(1):26-28.

[4] 劉健,張海濤,張連峰. 圖書館知識生態系統的虛擬化封裝模型構建及技術方法研究[J].情報科學,2015，(2):121-125.

[5] 王苑,楊昌輝.桌面云在高校圖書館的應用分析[J].合肥工業大學學報：社會科學版,2016,30(1):133-139.

[6] 鐘智.VMware View虛擬化桌面云在圖書館的應用[J].圖書館界,2015，(5):84-87.

[7] 榮翠琴,張勇,都靜.基于大數據驅動的特色資源服務平臺建設[J].圖書館工作與研究,2015，(4)：29-32，66.

[8] 張龍昌,劉冬升,楊艷紅，等.數字圖書館云計算研究[J].計算機技術與發展,2016,26(8):98-103.