桌面虛擬化技術及其解決方案探討

馬錫坤，于京杰，吳艷君，劉方斌

南京軍區南京總醫院 信息科，江蘇 南京 210002

隨著醫院信息化的逐步深入，計算機在醫院中的應用越來越廣泛。由于傳統的計算機桌面使用有很多限制，給維護管理帶來諸多不便。近年來，桌面虛擬化業務在國內蓬勃發展，很多用戶已經采用桌面虛擬化技術來替代傳統PC的使用[1]。采用桌面虛擬化技術，構建虛擬桌面，能夠提升桌面的性能和使用的靈活性，大大簡化桌面管理和維護工作，降低運維成本，提高運維效率與桌面服務水平，解決傳統PC桌面面臨的各種難題[2]。

1 桌面虛擬化技術

1.1 基本概念

桌面虛擬化是指將計算機桌面的軟件進行虛擬化改造的技術，將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并統一管理，通過終端設備遠程訪問虛擬桌面并獲得與傳統PC一致的使用體驗，以達到桌面使用的安全性和靈活性[3]。通過在物理服務器上安裝虛擬主機系統，由虛擬主機系統模擬出操作系統運行所需要的硬件資源，如：CPU、內存、網卡、存儲等，從而構建虛擬桌面池。操作系統運行在這些虛擬的硬件資源之上，可以達到多個操作系統共享物理服務器的硬件資源，從而提高資源利用率。用戶在客戶端通過遠程協議高效訪問虛擬桌面系統。桌面虛擬化技術是一種基于服務器的計算模型，可以結合服務器虛擬化和應用虛擬化進行，實現虛擬桌面與應用軟件虛擬化間的無縫集成。

1.2 發展過程

完整的桌面虛擬化技術的發展經歷了遠程桌面和桌面操作系統虛擬化、虛擬桌面的網絡化與集中化、桌面虛擬化的簡化與可用化等3個階段[4]。第1階段實現了操作系統和硬件的隔離，使得桌面虛擬化技術成為現實。第2階段隨著服務器虛擬化技術的成熟，以及服務器計算能力的增強，服務器可以提供多臺桌面操作系統的計算能力，使得桌面虛擬化技術的大規模應用成為可能，真正意義上將遠程桌面的遠程訪問能力與虛擬操作系統結合起來。第3階段桌面虛擬化技術進一步將桌面系統的運行環境與安裝環境拆分、應用與桌面拆分以及與配置文件拆分，從而大大降低了管理復雜度與成本，提高了管理效率，使得桌面虛擬化的可用化程度大大提高，虛擬桌面架構被普遍接受。

2 桌面虛擬化解決方案

這里以VMware View桌面虛擬化解決方案為例[5]。VMware View是一個企業級的基于VMware vSphere構建的桌面虛擬化解決方案。借助VMware View桌面虛擬化，在使用VMware ESXi軟件虛擬化的服務器上運行的虛擬機中，構建完整的虛擬桌面。用戶通過VMware View Client軟件，從PC或瘦客戶機等設備訪問其桌面環境。VMware View桌面虛擬化基礎架構，見圖1。其組成主要如下：

（1）虛擬桌面。VMware ESXi服務器用于運行虛擬機，虛擬機中包含完整的桌面環境。虛擬桌面的存儲和執行都集中在數據中心，并采用模板化管理機制，可以對虛擬桌面池進行自定義，并方便地設置策略。VMware View桌面虛擬化架構將用戶彼此隔離開來，使每位用戶都擁有自己的操作系統，同時可以實現精確的資源分配。

（2）客戶終端?？蛻艚K端可以是瘦客戶機[6]，它是指采用專用嵌入式處理器和精簡版操作系統并留有閃存接口、基于PC工業標準設計的小型專用商用PC，通過各種協議連接到運行在服務器上的桌面；也可以對傳統PC桌面做一些改造，安裝一些插件，使得它們也有能力連接到運行在服務器上的桌面，從而充分利用已有資源。

（3）桌面連接。View桌面虛擬化使用View Manager管理客戶端與托管桌面之間的連接[7]。用戶能夠通過View Manager安全而方便地訪問虛擬桌面，升級和修補工作都在管理中心集中進行，因此可以有效地管理數百甚至數千個桌面，從而節約時間和資源。

（4）管理中心。管理員可使用VirtualCenter管理中心集中管理所有虛擬機。管理中心可以對運行著虛擬桌面的服務器進行配置，如配置網絡連接、配置存儲設備等；還可以監控服務器運行時的一些基礎性能指標，如內存的使用狀況、CPU的使用率等。

（5）身份認證。一個企業級應用解決方案，必須要有安全控制的解決方案。通過Active Directory進行用戶的認證和授權，可以很方便對用戶進行添加、刪除、配置密碼，設定其角色，賦予不同的角色不同的權限，修改用戶權限等操作，從而保證安全。

（6）桌面分發。ThinApp應用虛擬化技術將應用與底層操作系統分離，從而實現部署靈活性。View Composer可以快速創建多個桌面映像，與ThinApp相結合，可以降低總映像數量、存儲要求和運營成本，動態地把各種應用分發到虛擬桌面，這樣用戶只需要連到一個桌面就可以使用所有的應用，就好像這些應用安裝在桌面上一樣。

3 討論

3.1 技術選型

在選擇桌面虛擬化技術時，需要重點考慮虛擬化平臺的穩定性、可用性和安全性等3方面的內容。① 虛擬化平臺自身的穩定性將決定虛擬桌面項目的可行性，要優化其動態資源調度功能[8]，以減少性能波動現象，增強其穩定性，改善用戶在桌面虛擬化環境中的體驗；② 在部署虛擬桌面時，要將存儲技術與高IOPS的固態硬盤SSD系統進行整合[9]，確保存儲系統的寫入吞吐具有較高的速度，以避免大量Windows系統的同時啟動和登錄將可能會產生的所謂“啟動風暴”或“登錄風暴”，保證其可用性；③ 由于桌面集中存放在數據中心，風險集中，因此，虛擬桌面系統要有容錯機制，在發生故障后要保證所有的用戶都能夠繼續訪問各自的桌面系統，保證桌面安全，同時消除因服務器維護產生的計劃內停機。

3.2 應用價值

桌面虛擬化是后PC時代終端用戶計算的革新。虛擬桌面基礎設施可實現桌面計算資源的集中化，降低桌面支持復雜度以及桌面支持成本。桌面虛擬化使桌面的整體性能有較大的提升，遠非獨立的PC所及。所有的桌面數據都集中存儲在數據中心，能夠讓桌面系統融入整體容災體系中，構成一個完整的容災體系。桌面虛擬化改變了過去分散、獨立的桌面系統環境，通過集中部署，在數據中心就可以完成所有的管理維護工作，快速、靈活部署應用。虛擬桌面與瘦終端的統一管理與交付可有效推動終端管理的標準化，全面解決終端的可用性問題，可降低終端的故障率與病毒攻擊的概率，實現節能減排，節約開支[10]。只要有網絡的地方，用戶就可隨時隨地遠程訪問自己的桌面環境。桌面虛擬化技術的遠大前景和無窮魅力是所有計算機用戶所無限憧憬的，必將給計算機世界帶來新一輪的創新和動力。

[1]ZDNet.終端虛擬化正在改變信息化的意義[J].網絡與信息,2011,(7):18-19.

[2]韓晟,陳衍,彭紅波,等.虛擬機在醫院信息系統中的應用[J].中國醫療設備,2012,27(5):35-37.

[3]馬秀芳,李紅巖.計算機虛擬化技術淺析[J].電腦知識與技術,2010,6(33):9408-9409,9412.

[4]黃華.桌面虛擬化技術的現狀及未來發展研究[J].福建電腦,2009,(9):38-39.

[5]張巍.企業虛擬化實戰-VMware篇[M].北京:機械工業出版社,2009.

[6]徐燕賓.瘦客戶機在圖書館網絡系統中的應用分析[J].河南圖書館學刊,2010,30(4):72-73.

[7]黃承紅.桌面虛擬化在圖書館管理與服務中的應用[J].圖書館學刊,2012,(6):122-124.

[8]任昱,李青榮.基于VMware vSphere虛擬化資源管理平臺研究[J].計算機應用與軟件,2012,29(5):219-223,237.

[9]馬錫坤,于京杰,楊國斌.存儲虛擬化技術在醫院信息系統平臺中的作用[J].中國醫療設備,2011,26(10):39-40,50.

[10]李先鋒,王凱蕓,呂強,等.三甲醫院虛擬化技術的研究與實踐[J].中國醫院,2012,16(2):12-14.