淺談桌面虛擬化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

摘要：桌面虛擬化作為“云計算”的關(guān)鍵技術(shù)之一，以其低成本、低功耗、高安全、易管理等特性成為發(fā)展最快、最具應(yīng)用前景的新技術(shù)。用戶使用智能手機、筆記本等移動終端通過網(wǎng)絡(luò)訪問自己的桌面環(huán)境移動辦公與生活，既安全又靈活。本文通過淺談桌面虛擬化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，為了解、研究該領(lǐng)域背景人員提供一個可信度非常高的參考。

關(guān)鍵詞：虛擬化 桌面虛擬化 軟件 現(xiàn)狀

1 概述

隨著社會的飛速發(fā)展，基于“云計算”的應(yīng)用已成為網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)展的必然趨勢。桌面虛擬化技術(shù)是“云計算”的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過將計算機桌面進行虛擬化，用戶可以使用不同終端設(shè)備，如個人電腦、智能手機、上網(wǎng)本等，通過網(wǎng)絡(luò)訪問自己的桌面環(huán)境，既安全又靈活。桌面虛擬化技術(shù)已成為發(fā)展最快、最具應(yīng)用前景的新技術(shù)。

2 桌面虛擬化定義

2.1 虛擬化定義

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬化技術(shù)應(yīng)運而生，并在該過程中一直扮演著重要角色。虛擬化是表示計算機資源的抽象方法，通過虛擬化可以訪問與抽象前一致的資源。這種抽象方法并不受地理位置或底層資源的物理配置限制。由于虛擬化技術(shù)虛擬的實體是各種各樣的IT資源，而服務(wù)器、存儲與網(wǎng)絡(luò)是支撐數(shù)據(jù)中心運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，因此就產(chǎn)生了服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

服務(wù)器虛擬化是將系統(tǒng)虛擬化技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器上，將一個服務(wù)器虛擬出若干個服務(wù)器使用，主要是針對UNIX小型機和X86構(gòu)架的服務(wù)器。存儲虛擬化是為物理存儲設(shè)備提供一個抽象的邏輯視圖，用戶可以通過這個視圖中的統(tǒng)一邏輯接口來訪問被整合的存儲資源。網(wǎng)絡(luò)虛擬化是指將網(wǎng)絡(luò)硬件與軟件資源整合，向用戶提供虛擬網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以分為局域網(wǎng)虛擬化和廣域網(wǎng)虛擬化。在局域網(wǎng)虛擬化中，多個本地網(wǎng)絡(luò)組合成一個邏輯網(wǎng)絡(luò)，或者是一個本地網(wǎng)絡(luò)被分割成為多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，并用這樣的方法來提高企業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用效率。對于廣域網(wǎng)虛擬化，目前最普遍的應(yīng)用是虛擬專用網(wǎng)（VPN），虛擬專用網(wǎng)抽象化了網(wǎng)絡(luò)連接，使得遠程用戶可以隨時隨地訪問自己單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，并且感覺不到物理連接和虛擬連接的差異性。

在虛擬化技術(shù)進一步完善后，桌面虛擬化應(yīng)運而生。

2.2 桌面虛擬化定義

桌面虛擬化將用戶的桌面環(huán)境和與其他的終端設(shè)備解耦合。服務(wù)器上面存放的是每個用戶的完整桌面，用戶可以使用不同的終端設(shè)備，如個人電腦、智能手機、PAD等，通過網(wǎng)絡(luò)訪問該桌面環(huán)境。桌面虛擬化具有以下優(yōu)勢：

首先，簡化運維工作、降低運維成本。能夠使用軟件從集中位置來配置PC和其他客戶端設(shè)備，系統(tǒng)管理與維護集中在數(shù)據(jù)中心，而虛擬桌面使用者可分布到各地。

其次，安全性更高。桌面虛擬化將終端的資源集中到后臺數(shù)據(jù)中心中，系統(tǒng)管理者可對終端進行統(tǒng)一認證、管理和更為靈活的資源調(diào)度分配。終端用戶接收到的只是通過桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議傳輸?shù)膱D片，而虛擬機和企業(yè)數(shù)據(jù)始終存放在數(shù)據(jù)中心，大大提高安全性。

再次，更易對桌面及數(shù)據(jù)進行備份與容災(zāi)。由于桌面環(huán)境被保存為一個個虛擬機，通過對虛擬機進行快照、備份，就可以實現(xiàn)全備份，出現(xiàn)故障時，也能夠快速恢復(fù)。

最后，提高了資源利用率、服務(wù)可用性、資源動態(tài)伸縮性等。

由于虛擬桌面在運維管理、安全性、備份容災(zāi)、資源利用率、減低能耗等優(yōu)勢，國內(nèi)外的虛擬化廠家對桌面虛擬化的研究也如火如荼。

3 國外發(fā)展現(xiàn)狀

國外桌面虛擬化技術(shù)與軟件主要研究機構(gòu)提供商為Vmware、Citrix、Microsoft三家。

3.1 Vmware

1998年成立的VMware公司將大型機特有的虛擬化技術(shù)帶入到X86架構(gòu)的普通個人電腦領(lǐng)域。目前在X86虛擬化市場中占有很大的份額，VMware已經(jīng)擁有了三條虛擬化產(chǎn)品線：數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品、虛擬桌面和其他虛擬化輔助產(chǎn)品。

VMware通過10多年的技術(shù)沉淀，VMware確定了自己在X86架構(gòu)上虛擬化平臺提供商的霸主地位，主要的技術(shù)優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)中心虛擬化，VMware的數(shù)據(jù)中心虛擬化產(chǎn)品主要面向企業(yè)服務(wù)器市場，包括：VMware Infrastructure、VMware vCenter Server系列管理軟件、VMware vSphere、VMware Data Recovery等，其中ESX/ESXi Server是數(shù)據(jù)中心虛擬化的基礎(chǔ)，它能夠整合數(shù)據(jù)中心的計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲資源，并將它們動態(tài)的分給虛擬機，這為虛擬桌面提供了底層資源基礎(chǔ)。

近年來，VMware以數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢地位為依托，進入到桌面虛擬化領(lǐng)域。VMware桌面產(chǎn)品面向企業(yè)桌面用戶和個人用戶，包括：VMware View、VMware Workstation、VMware Fusion、VMware ThinApp等。VM-ware View在數(shù)據(jù)中心集中保存了所有用戶的個性化虛擬桌面。然后通過網(wǎng)絡(luò)向用戶的終端設(shè)備提供虛擬桌面。

VMware采用的桌面虛擬化傳輸協(xié)議是PCoIP。PCoIP是一種基于UDP的底層傳輸?shù)母咝蕯?shù)據(jù)交換協(xié)議，采用數(shù)據(jù)壓縮、加密和連接優(yōu)化技術(shù)，將用戶的會話以圖像的方式進行壓縮傳輸，使得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只是用戶的操作變化的部分，同時PCoIP具有一定的網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)功能，可保證在低帶寬下也能高效的使用。

3.2 Citrix

Citrix是一家全球知名的應(yīng)用交付基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案提供商。Citrix在進入虛擬化市場后，所提供的虛擬化解決方案是基于開源的虛擬化平臺Xen構(gòu)建的。

Xen的半虛擬化架構(gòu)和開源優(yōu)勢逐漸打破Vmware在X86架構(gòu)上一家獨大的局面，在硬件輔助虛擬化的幫助下，Xen也能實現(xiàn)全虛擬化，能夠支持包括Windows在內(nèi)的多家操作系統(tǒng)。Citrix在服務(wù)器虛擬化領(lǐng)域中主要的產(chǎn)品有：XenServer。

在桌面虛擬化領(lǐng)域，Citrix主要的對應(yīng)產(chǎn)品是XenDesktop。它在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器端構(gòu)建一個虛擬桌面架構(gòu)，只要用戶通過XenDesktop的任意一臺終端設(shè)備上都能隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議訪問服務(wù)器端的個性化桌面系統(tǒng)。通過XenDestop、XenApp和XenServer的結(jié)合，Citrix公司為用戶提供了一套完整的桌面虛擬化解決方案。

Citrix采用的桌面虛擬化傳輸協(xié)議是ICA。ICA協(xié)議連接了運行在平臺上的應(yīng)用客戶端運行環(huán)境和遠端終端設(shè)備，通過ICA的32個虛擬通道，將運行在中心服務(wù)器上的應(yīng)用運行環(huán)境輸入輸出數(shù)據(jù)重新定向到遠端終端設(shè)備的輸入輸出設(shè)備上，因此用戶使用時沒有任何操作上的變化。

Citrix ICA協(xié)議是一種高效率的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，采用了數(shù)據(jù)壓縮、加密和連接優(yōu)化技術(shù)，每一個用戶的連接只占用少量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，有效地降低數(shù)據(jù)傳輸，大大提高整體性能。同時ICA協(xié)議可以分別針對單獨的虛擬通道進行控制，這樣為用戶的訪問和使用帶來了更細膩的控制。

3.3 Microsoft

Microsoft一直都是桌面操作系統(tǒng)及辦公軟件的重要提供商。2008年Microsoft通過推出Windows Server 2008和Hyper-v，正式進入虛擬化市場。推出的產(chǎn)品有以Virtual Server和Hyper-v為代表的服務(wù)器虛擬化，以Application Virtualization為代表的應(yīng)用虛擬化、以VDI為代表的桌面虛擬化和以System Center為代表的虛擬化管理軟件。2012年，Microsoft推出Windows Server 2012和System Center 2012，進一步表明Microsoft在虛擬化領(lǐng)域中大展拳腳的決心。

Microsoft推出的Hyper-v是一個靈活、健壯、性能好的虛擬化平臺。由于和開源技術(shù)Xen在虛擬化技術(shù)中的長期深入合作，使得Hyper-v在一定程度上借鑒了Xen的設(shè)計思想和架構(gòu)，在微內(nèi)核架構(gòu)創(chuàng)新上，Hyper-v要技高一籌。

在桌面虛擬化領(lǐng)域，Microsoft桌面虛擬化產(chǎn)品主要有兩類：基于客戶端和服務(wù)器端的桌面虛擬化。客戶端桌面虛擬化主要產(chǎn)品是Virtual PC。服務(wù)端桌面虛擬化是Terminal Services Remote Desktop和Microsoft Virtual Desktop Infrastructure。

Microsoft桌面虛擬化傳輸協(xié)議采用的RDP。RDP是一個多通道的協(xié)議，但是沒有ICA協(xié)議的通道多。大部分的Windows操作系統(tǒng)都集成有客戶端軟件。其主要有以下功能：多種顯示支持，包括8，15，16，24，32位色；128位加密，使用RC4加密算法；聲音轉(zhuǎn)向（redirection）支持；文件系統(tǒng)轉(zhuǎn)向支持；打印機轉(zhuǎn)向支持；通信端口轉(zhuǎn)向支持。

盡管Microsoft公司桌面虛擬化產(chǎn)品遜于VMware和Citrix，但Microsoft以其在桌面操作系統(tǒng)Windows和服務(wù)器操作系統(tǒng)windows Server上無可爭議的霸主地位，在桌面虛擬化中占有重要地位。

4 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

面對桌面虛擬化這一具有廣闊應(yīng)用前景新技術(shù)，國內(nèi)機構(gòu)與提供商也不甘示弱。主要有華為和中興兩家。

4.1 華為

華為看到國內(nèi)龐大的虛擬化市場后，逐步加大著對虛擬化技術(shù)的研究投入。從開源的Xen出發(fā)，與Citrix進行深入合作，在Xen的基礎(chǔ)上進一步開發(fā)優(yōu)化，推出了自己的虛擬化產(chǎn)品，成為了國內(nèi)最大的虛擬化技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)提供商。

華為推出了UVP虛擬化平臺、GalaX8800。UVP虛擬化平臺定位于構(gòu)建針對電信業(yè)務(wù)環(huán)境的高競爭力虛擬化平臺。UVP具備高性能、安全可靠、大規(guī)模運維支撐能力、開放性等特點。GalaX8800用于統(tǒng)一管理云資源，包括硬件資源和虛擬化資源，具有快速部署、彈性擴容、統(tǒng)一大容量管理、高可靠性、高安全性、QoS保障、開放的對外接口和豐富的業(yè)務(wù)提供能力等特點。

在桌面虛擬化領(lǐng)域，華為主要的對應(yīng)產(chǎn)品是VDesktop 6000。它在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器端構(gòu)建一個虛擬桌面架構(gòu)，只要用戶通過VDesktop的任意一臺終端設(shè)備上都能隨時隨地通過一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議訪問服務(wù)器端的個性化桌面系統(tǒng)。華為虛擬桌面具有集中化桌面部署和管理、實現(xiàn)快速開戶后上線使用、統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)確保信息安全。

華為采用的桌面虛擬化傳輸協(xié)議依然是ICA。但是其ICA的效果遜于Citrix公司的虛擬桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議。華為以其在國內(nèi)通信市場、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域中的霸主地位，以強大的研發(fā)團隊相對低廉的市場價格，在國內(nèi)占有主要地位。

4.2 中興

對于國內(nèi)龐大的虛擬化市場，中興也投入了大量的人力去開發(fā)研究虛擬化技術(shù)。中興與華為一樣依然從開源的Xen出發(fā)，與Citrix深入合作，在Xen的基礎(chǔ)上進行了進一步的開發(fā)與優(yōu)化，推出了自己的虛擬化產(chǎn)品。成為了國內(nèi)較大的虛擬化技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)提供商。

在桌面虛擬化技術(shù)上，中興的發(fā)展路線不是很明朗，起先一直沿用Citrix的桌面虛擬化技術(shù)和ICA虛擬桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議，但是效果不佳，后來中興將大量的研發(fā)投入到開源的KVM桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議SPICE，通過對SPICE的不斷研究、開發(fā)和優(yōu)化，形成的ZXCLOUD iRAI桌面云解決方案，有其可取之處，但是與華為相比還是有一定差距，與國外巨頭們差距更遠。

5 小結(jié)

桌面虛擬化以其低成本、低功耗、高安全、易管理，已在金融、電信、電力等行業(yè)的呼叫中心、營業(yè)廳、OA辦公等領(lǐng)域得到部署應(yīng)用。中國電信、移動、聯(lián)通等網(wǎng)絡(luò)運營商已在多省份分公司部署進行相關(guān)測試。桌面虛擬化正以嶄新的姿態(tài)蓬勃發(fā)展中，不久將來必將為我們所生活的世界帶來新一輪視覺沖擊、創(chuàng)新和動力。

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基金項目：寧夏師范學(xué)院科學(xué)研究基金資助（YB201334）。

作者簡介：白偉（1983-），男，寧夏中寧人，講師，研究方向：教育技術(shù)學(xué)。