虛擬化桌面云在民航氣象業務的應用

曹枝東,田 犁,符博時,蘇秋波

(民航重慶空管分局,重慶 401120)

0 引言

目前,在開展民航氣象服務時采用大量的終端用戶主機用于支撐氣象服務的方式雖然便于預報員查看氣象資料,但是經常會出現某臺終端主機重啟后無法再次進入系統的情況,如硬盤故障后相關業務無法開展,并且該硬盤上保存的用戶數據也隨之丟失,給用戶正常業務的開展帶來諸多不便。采用虛擬化桌面技術,將用戶桌面和應用部署在云端服務器上,通過用戶訪問云桌面的方式,可以很好地解決上述問題。

1 虛擬化桌面云

虛擬化桌面云是將終端主機的桌面或應用程序通過虛擬化技術從物理主機中分離出來,成為一種可對外提供桌面和應用服務的云計算方式[1]。用戶的主機桌面環境所需的計算、存儲資源集中在云端服務器。云端服務器支持彈性擴展,可實現按需分配和交付終端用戶主機桌面環境所需資源,達到提升資源利用率,降低整體IT成本的效果[2]。

目前國外主要有 VMware,Citrix,Microsoft等虛擬化廠商,國內主要有華為、深信服等提供軟硬件集成方案的廠商。VMware桌面虛擬化通過 VMware Horizon將虛擬桌面整合到數據中心的服務器中,并獨立管理操作系統、應用程序和用戶數據,支持VMware Blast和PCoIP協議,與服務器虛擬化平臺VMware vSphere兼容,對各種操作系統兼容性好[3]。文章使用VMware Horizon View虛擬化桌面技術,部署完備的虛擬化組件服務器,搭建虛擬化桌面云平臺。

2 虛擬化桌面云在民航氣象業務中的應用

2.1 業務整體架構

虛擬化桌面云平臺包括硬件、虛擬服務器、虛擬業務終端和虛擬網絡4個部分。硬件部分包括實體服務器、光纖交換機、業務交換機和磁盤陣列;由10.10.10.13至10.10.10.21共計9臺虛擬化服務器構成了虛擬化桌面云平臺,用于提供虛擬云桌面服務;基于客戶端虛擬機模板和自動桌面池創建的用戶虛擬機終端,用于支撐用戶的桌面應用需求;虛擬服務器和虛擬終端均接入VMware Network的虛擬網絡,該網絡默認不劃設vlan,所有虛擬設備處于同一虛擬網段之中,以便互聯互通。

2.1.1 硬件架構

硬件架構由2臺服務器、1臺光纖交換機、1臺業務交換機和1臺磁盤陣列組成。此次項目在實施時,根據業務需求擴充單臺服務器內存至160 GB、磁盤陣列存儲至21 TB(機械硬盤16 TB,固態硬盤5 TB)。具體配置信息如表1所示。

表1 虛擬化桌面云硬件配置

2.1.2 軟件架構

2臺實體服務器主機安裝VMware ESXi 6.5.0虛擬化操作系統,部署所有重要組件服務器。其中,DNS服務器用于域控制、DHCP虛擬桌面池動態地址分配、用戶組和用戶信息管理;Vcenter服務器用于對所有主機進行集中監控和管理;Connection服務器用于對應用程序進行發布和交付,并將用戶的連接請求轉發至DNS服務器進行權限認證;RDS服務器用于集中部署桌面應用程序,并通過代理服務向Connection服務器進行注冊;Composer服務器對虛機模板進行管理;DBServer部署SQL Server數據庫,存儲平臺內部數據信息;NTP服務器為域主機的時鐘同步服務器。虛擬組件服務器部署情況如表2所示。前4臺服務器由服務器主機1進行管理,后5臺服務器由服務器主機2進行管理。基于高可用設計的雙機分屬不同的服務器主機,以提高系統穩定性,單臺主機故障可自動切換服務。

表2 虛擬化桌面云組件服務器部署

2.2 業務高可用設計

2.2.1 硬件高可用

服務器主機1和服務器主機2安裝了VMware ESXi虛擬化操作系統,對實體主機和各自所屬的虛擬主機資源進行管理和監控。服務器主機的2塊600 GB硬盤做Raid1設計,確保服務器出現單塊硬盤故障后仍可繼續運行。兩臺服務器主機做熱備設計,當一臺服務器主機故障時,其業務將自動遷移至另一臺服務器主機。

業務中使用的虛擬主機及業務數據均存儲于共享磁盤陣列中,磁盤陣列由16×1 TB的機械硬盤和5×1 TB固態硬盤組成,考慮數據冗余,兩組存儲均按Raid5設計(實際可用空間為機械硬盤14.55 TB,固態硬盤4 TB),可保障業務數據冗余安全。

2.2.2 虛擬機高可用

從表2可以看出,重要的虛擬化服務器均進行了雙機熱備方案設計,如DNS服務器和Connection連接服務器;其他虛擬化服務器雖然沒有采用雙機熱備方案,但是系統充分發揮虛擬化系統特有的優勢,對所有虛擬服務器進行分階段快照備份,將數據及運行狀態以文件的形式存儲于共享儲存中,任一虛擬服務器故障,可通過快照備份文件快速恢復至系統完好時狀態。

2.3 用戶組及權限設計

根據實際業務,在DNS域控制服務器中進行用戶組和用戶分配,設置3個用戶組(預報、觀測及設備)和1個超級管理員組,添加相應的用戶至對應的用戶組,具體分配情況如表3所示。

表3 虛擬化桌面云用戶組及用戶分配

在Connection服務器CNS1中,對部署的應用程序逐一授權,如觀測發報軟件,部署在“gc group”,當觀測組用戶登錄時,可以訪問云桌面交付的觀測發報軟件等觀測員需要的桌面應用。

虛擬化桌面云在創建用戶時,會設置默認的用戶密碼。用戶首次登錄云桌面時,系統強制用戶進行密碼更改,且需符合強密碼要求,完成全部操作后,才可進入用戶云桌面。

2.4 應用程序部署及桌面發布

應用程序部署及桌面發布有2種常用的方式:一是通過VMware-Horizon-Agent和VMware-Horizon-Client相結合的方式進行交付,在云桌面虛擬機上部署代理程序,終端客戶機上安裝客戶端程序,用戶通過客戶端軟件輸入云桌面域名訪問云桌面;二是RDS服務器與Connection服務器相結合,在RDS服務器上集中安裝部署桌面應用程序,在Connection服務器上將應用程序添加至應用程序池,并授權給相應的用戶組和用戶,用戶可在瀏覽器輸入Connection域名直接訪問應用程序集合。

此項目使用第二種交付方式進行部署,RDS集中安裝部署了民航氣象業務桌面軟件。用戶在終端客戶機上打開瀏覽器,輸入Connection域名https://cns1.vdi.test或https://cns2.vdi.test,即可訪問虛擬化桌面云,即使在相同的終端客戶機上,不同的用戶實際訪問的仍為不同的云桌面。用戶可使用諸如預報編發軟件、飛行文件提取軟件、航氣雷達融合軟件、天氣雷達分析軟件等。

2.5 業務應用的差異化分析

傳統桌面應用的使用一般需要多臺用戶終端支撐,每臺終端上部署不同的桌面應用程序。這種方式因需要多臺物理終端主機,會造成IT資源浪費,且存在數據丟失風險。

虛擬化桌面云平臺交付的方式帶來了全新的用戶體驗。如章節2.4所述,對于預報用戶,理想情況下只需2臺終端主機(1臺主用,1臺備份應急),通過虛擬化云桌面的交付方式,終端主機無需安裝任何應用軟件,用戶只需使用瀏覽器登錄云桌面,即可開展航空氣象服務。而此時,桌面應用程序及數據均存儲于云端服務器中,沒有數據丟失。當其中的1臺終端主機故障時,用戶切換使用備份機,氣象業務仍可正常開展。

3 虛擬化桌面云應用的優點

1)訪問更便捷。虛擬化桌面云平臺將桌面應用程序部署并運行在云端,數據存儲也在云端,終端實體主機僅作為訪問云桌面的載體,用戶只需接入氣象業務網,打開瀏覽器即可使用[4]。

2)運行更穩定。云端的虛擬化桌面服務器有多種冗余安全機制,包括重要服務器雙機熱備,以及快照備份等,確保虛擬服務器具備故障自動遷移或故障后快速恢復的能力。

3)應用更安全。虛擬化技術具備強大的網絡安全功能,如傳輸協議安全加密、身份認證權限管理、區域安全隔離、業務數據加密存儲等技術提高了虛擬化桌面云應用的安全性。

4)維護更高效。虛擬化桌面云實現了用戶終端主機集中統一管理,如系統升級、配置修改、補丁修復、病毒庫更新等均可在云端的服務器上統一操作,便捷高效;同時重要節點快照備份便于桌面主機環境的快速恢復[5]。

4 虛擬化桌面云的不足

虛擬化桌面云在實際業務中也出現了一些問題,如天氣雷達分析軟件原本為CS客戶端應用程序,云端部署后,用戶在客戶端可通過瀏覽器正常訪問雷達圖片產品,但卻無法實現更豐富的產品分析功能。

5 結束語

結合此次虛擬化桌面云在民航氣象業務的應用實踐,發現可將傳統的用戶終端桌面和云桌面相結合。如主要的用戶桌面應用使用傳統終端桌面,將非主要的用戶桌面應用部署于云端,同時將主要的應用在云端作備份,以虛擬化云桌面的方式向用戶交付,該方式既可充分發揮云桌面訪問便捷、數據安全、應用穩定的良好用戶體驗功能,也可保障氣象服務的主要業務正常開展,同時也能節約硬件資源、降低了維護成本。