桌面虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)室建設(shè)中的應(yīng)用

張雅珊

摘 要：本文探討在虛擬化技術(shù)發(fā)展成熟的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，如何把桌面虛擬化技術(shù)應(yīng)用于改造和建設(shè)校園計(jì)算機(jī)室中，從桌面虛擬化技術(shù)的發(fā)展和分類、優(yōu)勢(shì)等方面入手，描述傳統(tǒng)機(jī)房面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和技術(shù)瓶頸，探討桌面虛擬技術(shù)的優(yōu)越性以及虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)在計(jì)算機(jī)室部署架構(gòu)的可行性。

關(guān)鍵詞：桌面虛擬化技術(shù) ?計(jì)算機(jī)建設(shè) ?基礎(chǔ)架構(gòu)

虛擬化技術(shù)在改進(jìn)硬件資源的效率、利用率以及靈活性方面扮演著主要的角色。虛擬化技術(shù)概念形成于2006年，隨著其技術(shù)的成熟和發(fā)展，特別是世界幾大虛擬化廠商的推廣，例如微軟（Microsoft）的虛擬桌面基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，思杰（Citrix）的Xen Desktop，VMware等，虛擬化技術(shù)已經(jīng)逐步滲透在各行各業(yè)中。現(xiàn)如今，虛擬化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到穩(wěn)定期和成熟期。而桌面虛擬化是實(shí)現(xiàn)虛擬化技術(shù)的其中一種技術(shù)，將計(jì)算機(jī)的終端系統(tǒng)——桌面進(jìn)行虛擬化，可以方便快捷地訪問(wèn)個(gè)人的桌面系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)桌面使用的安全性和靈活性。

一、桌面虛擬化實(shí)現(xiàn)的原理

虛擬化技術(shù)主要是解決計(jì)算機(jī)的物理硬件產(chǎn)能過(guò)剩以及老舊硬件產(chǎn)能過(guò)低，從而最優(yōu)化利用物理硬件，簡(jiǎn)而言之就是將底層資源進(jìn)行分區(qū)，并向上層提供特定的、多樣化的執(zhí)行環(huán)境。虛擬化技術(shù)包括服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化和應(yīng)用虛擬化等幾大類。桌面虛擬化技術(shù)是在服務(wù)器虛擬化的基礎(chǔ)上，通過(guò)通訊的手段，生成大量的、獨(dú)立的虛擬桌面，同時(shí)根據(jù)專有的虛擬桌面協(xié)議發(fā)送給終端設(shè)備，客戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)自己的桌面系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)多客戶。

二、校園計(jì)算機(jī)室的現(xiàn)狀

一是硬件的購(gòu)置和維護(hù)成本高。每3～5年，計(jì)算機(jī)硬件就要升級(jí)更換，淘汰的舊產(chǎn)品硬件造成資源的很大浪費(fèi)，產(chǎn)生大量電子垃圾。

二是軟件更新、部署運(yùn)維工作量大。每一學(xué)期開(kāi)學(xué)初，學(xué)校的各門課程需要安裝不同應(yīng)用的軟件或者更新軟件的版本。如果計(jì)算機(jī)安裝軟件過(guò)多，可能會(huì)出現(xiàn)與系統(tǒng)不兼容的現(xiàn)象，也加大軟件安裝項(xiàng)目的周期和難度。

三是計(jì)算機(jī)室常規(guī)維護(hù)工作頻繁。一些學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)屬性和輸入法等任意修改;隨意使用U盤和數(shù)據(jù)線連接手機(jī)使得計(jì)算機(jī)安全風(fēng)險(xiǎn)增加，各種破壞現(xiàn)象層出不窮。此外，學(xué)生會(huì)利用軟件破解密碼、亂刪文件并更改電腦配置。

為解決目前在管理、安全以及節(jié)約經(jīng)費(fèi)等方面存在的問(wèn)題，本文進(jìn)行桌面虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)室升級(jí)改造建設(shè)的探索，期待桌面虛擬化系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)室比傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)桌面模式更具優(yōu)勢(shì)。

三、桌面虛擬技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)室建設(shè)的優(yōu)勢(shì)

應(yīng)用桌面虛擬化技術(shù)既能夠打破硬件與軟件的耦合，也可以降低學(xué)校機(jī)房和多媒體教室軟硬件設(shè)備的維護(hù)成本，大大減少學(xué)校對(duì)機(jī)房和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的資金投入。當(dāng)硬件配置需要升級(jí)時(shí)，只需提升服務(wù)器的硬件標(biāo)準(zhǔn)即可，不必要更換大量計(jì)算機(jī)客戶端硬件，更為學(xué)校節(jié)約了成本和機(jī)房維護(hù)時(shí)間，為國(guó)家減少了大量的電子垃圾，降低耗電，節(jié)能低碳綠色環(huán)保。

虛擬桌面的操作系統(tǒng)、補(bǔ)丁等軟件資源集中部署在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，通過(guò)高效安全的傳輸協(xié)議即可將服務(wù)器上的各類資源映像進(jìn)行安裝，以桌面和應(yīng)用的形式發(fā)布給客戶端使用，可實(shí)現(xiàn)集中管理、動(dòng)態(tài)分配、快速部署、無(wú)縫切換等功能。這樣既能夠保障學(xué)校日常教學(xué)的連續(xù)性、先進(jìn)性，又能降低計(jì)算機(jī)中心運(yùn)維的復(fù)雜程度，減少學(xué)校機(jī)房運(yùn)維成本，提高管理和部署效率。

四、桌面虛擬化體系架構(gòu)

1.服務(wù)器架構(gòu)

基于VDI的虛擬桌面解決方案的原理是在服務(wù)器端為每個(gè)客戶準(zhǔn)備專用的虛擬機(jī)并在其中部署客戶機(jī)所需的操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用，然后通過(guò)桌面顯示協(xié)議將完整的虛擬機(jī)桌面交付給遠(yuǎn)程的客戶，通常采用完全虛擬化的技術(shù)構(gòu)建客戶專屬的虛擬機(jī)，在服務(wù)器虛擬化環(huán)境，生成大量的獨(dú)立桌面操作系統(tǒng)，并被推送到客戶機(jī)終端設(shè)備上，是基于專有的虛擬桌面協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的多客戶應(yīng)用。因此，需要準(zhǔn)備2臺(tái)服務(wù)器和一臺(tái)SAN存儲(chǔ)，一臺(tái)服務(wù)器用于基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器，一臺(tái)服務(wù)器用于發(fā)布計(jì)算機(jī)室池桌面，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在專業(yè)存儲(chǔ)，一臺(tái)服務(wù)器可以支持許多虛擬桌面。創(chuàng)建操作系統(tǒng)桌面映像，運(yùn)用映像在服務(wù)器虛擬機(jī)監(jiān)控程序上部署虛擬機(jī)。

在第一臺(tái)的基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器配置2路6核CPU、64GB內(nèi)存、2個(gè)硬盤，用來(lái)搭建AD服務(wù)器、XenDesktop服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、license服務(wù)器以及1臺(tái)教師專用虛擬機(jī)，50臺(tái)客戶的共享桌面。第二臺(tái)服務(wù)器采用2路6核CPU、64GB內(nèi)存、2個(gè)硬盤。每臺(tái)虛擬機(jī)配置1GB內(nèi)存、1核CPU。服務(wù)器虛擬化能夠?yàn)樘摂M機(jī)中的操作系統(tǒng)提供一個(gè)與物理硬件完全相同的虛擬硬件環(huán)境，部署桌面虛擬化的時(shí)候，主要是由虛擬主機(jī)系統(tǒng)模擬出操作系統(tǒng)運(yùn)行所需要的硬件資源，操作系統(tǒng)運(yùn)行在這些虛擬的硬件資源上，可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)物理服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，同時(shí)共享物理服務(wù)器的硬件資源，提高資源的整體利用率。

2.存儲(chǔ)架構(gòu)

這是桌面虛擬化的關(guān)鍵組成部分，以客戶機(jī)/服務(wù)器模式為客戶機(jī)終端提供應(yīng)用程序以及桌面實(shí)例，存儲(chǔ)主要使用IPSAN、FCSAN、分布式存儲(chǔ)等方式，零存儲(chǔ)的方案可以提供更好的IOPS，可靠性高。根據(jù)計(jì)算機(jī)室日常上課的實(shí)際需求，池桌面主要用于計(jì)算機(jī)的發(fā)布，所以數(shù)據(jù)都存放在服務(wù)器里面，VDI所保存的只是操作系統(tǒng)的鏡像，而不會(huì)直接涉及應(yīng)用程序或者數(shù)據(jù)本身，并且數(shù)據(jù)會(huì)被儲(chǔ)存在服務(wù)器上而不是在客戶機(jī)本地磁盤中。存儲(chǔ)分配方案要預(yù)計(jì)每個(gè)客戶機(jī)分配30GB硬盤，客戶的User Profile可以重定向到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的File Server中。同時(shí)還要考慮AD服務(wù)器、Xendesktop服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等的存儲(chǔ)空間需求，總共預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)量達(dá)2.6TB，還要考慮冗余，則需申請(qǐng)4TB的數(shù)據(jù)空間用于存儲(chǔ)。

3.客戶終端設(shè)備構(gòu)建

客戶終端設(shè)備建議統(tǒng)一購(gòu)買者瘦終端設(shè)備，一是客戶終端沒(méi)有可移動(dòng)和容易損壞的零小部件，所有的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)都集中到主機(jī)上，無(wú)需安裝本地驅(qū)動(dòng)程序或者更新補(bǔ)丁。二是硬件總體功耗電量降低，硬件設(shè)備的壽命會(huì)延長(zhǎng)，在客戶端設(shè)備沒(méi)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，提供更安全的工作環(huán)境和零維護(hù)?？蛻艚K端設(shè)備使用虛擬化軟件在服務(wù)器上構(gòu)建一個(gè)或多個(gè)虛擬化的桌面系統(tǒng)。共享虛擬桌面包含服務(wù)端管理軟件和客戶終端硬件。每個(gè)客戶終端不會(huì)互相干擾，桌面可以獨(dú)立運(yùn)行各種軟件，具有相同的性能體驗(yàn)。