基于云計算的虛擬桌面平臺的設計與研究

王利祥

摘 要：隨著網絡技術和網絡帶寬的不斷提高，以及計算機和網絡技術的不斷發展，基于云計算的虛擬化技術現在已經漸漸成熟，并已經開始走向市場。用戶通過使用虛擬主機或虛擬應用桌面的方式，能夠使用較低的成本便可以獲得更好的體驗效果。同時也面臨著諸多的問題，如由于終端的更新而引起的擴展性問題、軟硬件的維護問題、個人文檔的保存、信息安全等問題。為了方便有效的解決當前所面臨的問題，本文通過搭建既可以面向個人，也可以面向中小型企業用戶，基于電腦、移動通信設備和移動多媒體終端的云桌面服務平臺，集成云桌面服務，打造新的服務平臺。

關鍵詞：云桌面；虛擬化；云計算；多媒體教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）14-0040-02

1 研究背景

隨著PC機的數量不斷增大，互聯網的規模逐年擴大，人們對互聯網的可靠性、有效性以及安全性要求也越來越高，在固定寬帶和移動應用大規模發展的同時，也面臨著諸多的問題。與此同時，基于云計算[1]的虛擬化技術由于成本低、維護方便，而且用戶可以更經濟的獲得更多的計算機資源，因此得到了飛速的發展。在企業界和學術界受到廣泛關注的虛擬機管理器——Xen在性能方面不僅具有一定的優勢，而且安全可靠，它可以支撐上百個虛擬桌面同時高效率的運行，從而大幅度提高了服務器硬件資源的使用效率。鑒于Xen以上優點，用戶可以通過一臺虛擬機在一臺桌面計算機中模擬多多個虛擬桌面。由于Xen的應用更多的傾向于企業服務器領域，相關的優化和改進也大多是針對企業用戶的，在虛擬桌面計算方面的應用還有許多地方需要進一步完善。但是相比企業用戶，桌面用戶的需求在更大程度上擁有方便友好的圖形化界面和操作環境。就目前的應用環境和發展程度，Xen同時也可以安裝到桌面計算機上，而且會發揮與在企業服務器應用中同樣的優勢，但是這樣的使用方式，會帶來一定的代價，那就是使普通用戶在使用傳統的操作系統時失去部分體驗。比如，操作環境、桌面的打開方式、娛樂體驗以及虛擬機中操作系統圖形化桌面顯示方式等都會發生突出的變化。

面對上述提出的一些問題，為了讓桌面用戶既可以體驗到云桌面的便利特性，又可以有好的用戶體驗，需要提出一種解決方案來對現在Xen的應用框架進行有效的修改和改進，同時又可以為桌面用戶提供更多的新的應用。本文通過閱讀和探究現有的云桌面系統框架結構，面向個人用戶以及中小企業用戶，提出了一種基于計算機、移動通信設備和多媒體移動終端的新的思路，并建立應用商店模式補充可擴展應用的執行環境，集成云桌面大多數應用服務。

2 云桌面技術的業務形態

云桌面技術服務平臺主要是面向個人客戶和一些中小型企業客戶，提供基于虛擬桌面[2]應用的計算機網絡服務和虛擬應用分發的網絡應用商店服務。

用戶租用網絡計算機將享受下面幾種服務優勢：

（1）數據安全、免維護，主機以及用戶數據存放于機房，這樣可以保障每個用戶的數據的安全，主機設備以及系統軟件等的維護和維修統一由電信主管部門進行，可以實時統一排除用戶所遇到的故障。

（2）提供隨時隨地服務，客戶無論是在公司、出差還是在家中，都不需要攜帶過多的物理設備，只需要攜帶自身能夠上網用的網絡計算機即可。

（3）桌面應用能力、計算能力、存儲能力都會得到大幅度提升，大大豐富了用戶終端功能，同時也會給用戶帶來更好的服務體驗。

（4）收費合理，實行按需收費，在線升級比較方便，對網絡計算機硬件配置和能力方面可以無限拓展。

3 相關業務描述

（1）門戶網站主要適用于呈現虛擬桌面產品管理員可以在后臺發布新的產品。

（2）對于普通用戶來講，通過門戶網站便可以輕松快捷的購買相關產品和管理使用相關的產品。

（3）通過門戶網站，客戶還可以購買虛擬應用的產品，購買產品之后，當該產品有更新時，還可以對購買過的產品進行升級。

（4）使用客戶可以通過手機或者瘦客戶機打開位于云端的應用商店來使用自身的虛擬應用。如圖1所示。

圖1是一個比較完整的用戶訂購業務的流程：首先由網絡應用服務運營商根據平臺提供的資源以及自身成本核算之后，根據自身需要和自身實際制定不同類型的虛擬產品，然后在門戶網站上予以發布。然后用戶便可通過網站對云桌面的產品予以了解，根據自身實際需求挑選虛擬機；另外門戶網站還會設置用戶體驗專區，方便用戶進行在線體驗，以便了解云桌面產品更多的特性。一旦用戶確定了自己的訂購意向，必須先在門戶網站完成注冊并登陸，然后才能選擇自己需要的產品，產品可靈活便捷的根據用戶的需求進行自定義的調整，例如，可以設置使用期限，可以調整虛擬機的一些配置，可以增加或者減少中央處理器、內存以及硬盤空間大小等參數，可以選擇性安裝自己需要的應用服務軟件。當所有的自定義配置都已經確定好之后，便可通過支付渠道進行支付；管理平臺會與支付渠道核對支付信息的正確性和完整性，核實確認之后便發送指令到后臺應用，后臺應用根據當前平臺資源的使用情況去選擇性能最好的基礎設備，然后新建一臺虛擬機，包括根據用戶個性化的產品需求和配置相關的增值服務。等到所有的配置及軟件安裝完成之后，便會將虛擬機的管理賬號反饋給管理平臺，建立訂購關系。此時用戶可以登錄并管理已購買的產品，以便實時了解賬戶信息，方便辦理后續手續。

我們能夠通過各個業務模型來輔助我們理解相關系統的應用需求，從各個業務模型中可以得到一些業務角色和業務用例，但是系統的核心用例并不是每一個業務用例都能夠映射到的，只有那些與系統核心交互頻繁的業務用例才能成為系統的執行者。

4 基本框架的搭建和設計模式

4.1 門戶網站

業務建模中大致包含門戶網站、門戶用戶平臺、企業用戶平臺、業務管理平臺以及CRM系統接口。下面我們簡述一下門戶網站的內容及建設。

基于云桌面的門戶網站，其主要目的是向用戶介紹和宣傳推廣云桌面的相關業務，主要內容大致包含以下幾項內容：公司簡介、公司產品介紹、各產品資費情況、基于各產品的在線體驗區域、新聞動態通知、自主服務、以及常見問題等欄目。下面以功能為例進行模塊劃分講解。

用戶注冊中用戶權限要求：對于任何用戶來講，鑒于個人信息的保密，都需要用戶名和密碼。如果用戶是企業用戶則需要另外提供一個域信息。對于單體用戶，當用戶驗證成功之后，必須完成激活。

應用虛擬桌面的購買：權限要求，用戶選擇產品，之后會自動生成訂單號，然后選擇支付方式進行支付購買，支付成功之后系統會為用戶分配應用資源。

4.2 基本框架

為了滿足不同用戶對虛擬化桌面的不同要求，Citrix主張使用的系統架構如下：

第一層非標準終端層，這一層主要包括所有與本期項目有關的用戶和未來其他類型用戶使用的終端，由于這些終端歸屬個人使用，因此控制難度比較大，標準化程度也比較低。

第二層設計為終端接入層，主要由各省（直轄市）已經建成的終端準入系統組建而成，當第一層的終端經過終端準入系統完成認證和授權之后，便由其決定是否可以訪問第三層。

第三層設計為受控標準終端層，該層主要由XenDesktop的虛擬桌面組建而成，此處所有的桌面都是通過一個標準的鏡像文件產生的，用戶無法修改。終端用戶產生的所有數據也都只能保存在這一層的存儲設備中，未經授權的數據或應用是不能傳遞到第一層的。

第四層設計為應用層，所有的業務系統都歸為這一層。

4.3 運行環境的搭建

（1）內存配置：應用服務器和數據庫服務器建議使用8G以上，對于客戶端內存的大小，可以結合用戶的需求來定制，考慮當前軟件系統及應用軟件的不斷升級，建議使用4G及以上。

（2）處理器配置：應用服務器和數據庫服務器對處理器的要求，建議配置2.0GHz以上，使用8核配置；對于用戶客戶端的處理器可以根據用戶自身的實際進行配置。

（3）軟件環境的搭建：應用服務器安裝Linux操作系統、JRE使用SUN JRE5.0以上；對于數據庫服務器需要安裝數據庫管理系統：MySQL 5以上。

4.4 終端操作設計

（1）利用虛擬桌面的方式訪問系統。對于特定的客戶，建立特定的虛擬桌面用戶組，這種方式可以通過使用虛擬局域網并結合兩者之間的防火墻特性實現。因為這樣保證了只有屬于該虛擬桌面的組員才能有權限訪問所對應的業務系統，從而保證了系統的完整性，同時也保證了用戶數據的安全性。

（2）安全訪問控制的設計。在設計上述系統時，各個虛擬桌面之間是通過ICA協議進行相互通信的。ICA具有32個虛擬通道，這些通道可以傳送各種I/O信息，如鍵盤、鼠標、圖像、打印數據等，各個虛擬機的數據信息重定向到客戶終端上的輸入輸出設備上，因此整個操作過程對于用戶來講，就像使用本地計算機一樣。

5 結語

本文從系統研究背景、需求分析、總體框架搭建和設計和部署實現這四個角度對系統的開發設計過程進行了簡要的闡述，并對系統的主要性能和配置進行了簡單的介紹。對應用平臺長期發展和業務擴充奠定了一定的基礎。

參考文獻

[1]虛擬化與云計算小組.虛擬化與云計算[M].北京：人民郵電出版社，2002：59，69.

[2]王信東.企業虛擬化經營理論與實踐[M].經濟科學出版社，2006：224，269.