基于云計算的虛擬桌面環境規劃與研究

俞雪永 陳丹 王云武

摘 要： 云計算是計算機網絡發展的一個趨勢。分析了高校實驗室的規劃現狀，就計算機實驗室在更新配置時資金投入過大、資源利用率不高的問題，研究了當前云計算的相關技術，提出了基于云計算的虛擬桌面實驗室的解決方案。通過在數據中心高性能計算機刀片群集上建立虛擬化資源池的方式，利用Web進行資源預約，以及對平臺的訪問和資源的調用，實現服務器虛擬化管理和應用，提高資源利用率，節約建設成本，降低設備管理和維護的工作量，進而提高了計算機實驗室的服務能力和支撐水平。

關鍵詞： 云計算； 虛擬桌面； 虛擬化； 數據中心

中圖分類號：TP3-05 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）09-29-04

Planning and research of virtual desktop environment based on cloud computing

Yu Xueyong， Chen Dan， Wang Yunwu

（School of Computer and Computing Science， Zhejiang University City College， Hangzhou， Zhejiang 310015， China）

Abstract： Cloud computing is a trend in the development of computer networks. This paper analyzes the present situation of the university laboratory. On the problem of the large investment of funds when update configuration and the low resource utilization rate in the computer lab， the related technology of cloud computing is studied， and the solution of virtual desktop laboratory based on cloud computing is put forward. By building a pool of virtualized resources on the HPC blade cluster， using the Web for the resource reservation， the platform accessing and the resource invoking， virtualized server management and application is implemented， which increases the rate of resource utilization， reduces construction costs， reduces the workload of equipment management and maintenance， and improves the service ability and level of support of the computer lab.

Key words： cloud computing； virtual desktop； virtualization； data center

0 引言

近年，計算機軟件規模越來越大，軟件對運行環境和網絡安全的要求日益提高，云計算的出現已經改變了網絡時代的腳步。在云計算環境下，虛擬化層向應用層提供平臺的物理資源映射，使得平臺中的應用與硬件設備之間的關系解耦，虛擬化技術為云計算平臺提供了調節服務規模的能力，并使得管理操作更加靈活有效。Xen，vMware等虛擬化平臺都在近年推出了其云計算版本，提供針對云計算環境下的虛擬化資源管理支持。而隨著網絡帶寬和硬件能力的不斷發展，基于云計算的虛擬化技術日趨成熟，用戶使用虛擬PC主機或虛擬應用桌面取代傳統電腦，能夠以更低的成本獲得更好的使用體驗。隨著虛擬化技術大規模應用和瘦客戶機的大規模采購，將可以大幅度降低虛擬PC主機和虛擬應用桌面的建設成本，用戶可以更經濟的獲得PC資源。如何充分應用新技術成果，構建更為高效的計算機實驗室及實驗教學系統，已成為當務之急。本文就目前在云計算環境下如何構建高校虛擬桌面計算機實驗室環境進行規劃與研究。

1 研究的現狀與意義

1.1 計算機實驗室規劃現狀

目前，我國各高校計算機實驗室建設已初見成效，在一定程度上改善了計算機實驗的軟硬件環境，也提升了計算機實驗教學的質量。通過分析我院計算機實驗室的建設和管理不難發現，高校計算機實驗室建設中普遍存在不足[1]。

首先，硬件設施建設和更新成本巨大，且更新換代較慢。計算機實驗室在建設初期需要投入大量的資金購買硬件產品，很多情況下由于資金有限，計算機實驗室的建設被擱置。同時，實驗設備換代快，導致被淘汰的設備閑置，也是很大的浪費。

其次，軟件維護與更新困難。計算機實驗室要滿足各計算機相關專業學生的實驗需求，對實驗環境要求的多樣性使得實驗室對設備的維護和管理提出了巨大的挑戰。通常，計算機實驗室的每臺學生機上都預安裝了幾個操作系統以適應不同專業對不同系統的需求，但是由于同一學生機上安裝多個專業的實驗軟件，這往往導致軟件沖突，系統反應緩慢。與此同時，各專業開設的實驗課需要不同的教學軟件，這些軟件版本更新很快，使用較短時間之后又需要更新到新版本才能適應教學要求。盡管目前可以通過網絡同傳、增量拷貝等技術手段進行批處理，但學校實驗設備一般都是分批招標購置的，系統品牌型號不一，操作各異，也因此使得計算機實驗室軟件維護與更新非常困難，往往不能滿足教學要求。

虛擬資源池[10]是通過不同的技術將相同類型的資源構成同構或近似同構的虛擬資源池；可以屏蔽掉物理資源的復雜性，實現從物理資源向邏輯資源的轉化。把物理資源整合成與位置和實物無關的方式進行調用，可提高資源的利用率，并降低維護管理的復雜度。比如：在兩臺服務器上分別利用虛擬軟件虛擬出30臺虛擬機，動態分配虛擬的CPU、內存、硬盤、I/0設備及網絡資源，并分別在這些虛擬機上安裝不同的操作系統及配置相應的應用程序，從而建立出來30臺服務器建成的虛擬資源池的云計算環境。

3.2 vSphere

VMWare虛擬化平臺[11]系列產品提供了完善的虛擬化資源發布、運行、管理平臺。基于ESX的虛擬機hypervisor以及vCenter的虛擬機管理功能，vSphere提供了針對大規模數據中心的統一管理。被管理實體包括虛擬機運行實例、鏡像、物理機資源池、數據中心網絡等等，幾乎囊括了所有數據中心實體。圖3是vSphere客戶端界面截圖，可見該平臺對云計算數據中心提供了細粒度而全面的管理支持。

3.3 客戶終端管理

在高校計算機實驗室建設模型中所說的云客戶端主要是使用瀏覽器和應用程序接口，因而使用云客戶端就可以快速便捷地訪問云中的資源。云客戶端通常安裝在實驗室的終端計算機中，對計算機的硬件要求不高，這樣可以不必投入很大資金到本地的終端上去，就可以使用云計算平臺的大量信息資源，就可以使用遠程終端性能上限的高強度計算工作和存儲能力。管理的客戶終端界面如圖4所示：

3.4 虛擬桌面應用商店

當在云端數據中心發布好相應的虛擬桌面后，用戶終端設備通過移動網絡就可以直接獲取數據中心的相關虛擬資源[11-12]，包括相關的客戶端應用軟件及所需要的其他應用程序，或者通過應該商店的方式，根據不同的需求從商店中獲取不同的應用程序，如圖5所示。

4 結束語

隨著網絡的發展，云計算技術不斷成熟。建設基于云計算的虛擬桌面環境實驗室，可輕松實現不同設備間的數據共享，為用戶提供無限的存儲空間和計算性能，并保證數據的安全、可靠。可有效整合相關的教學資源，提高高校實驗資源的利用率，從而為高校實驗室建設積累經驗，也進一步拓展了云計算的相關應用領域。

參考文獻：

[1] 袁芬.基于云計算的虛擬計算機實驗室構建與研究[J].計算機時代，2014.3.

[2] 陶姿邑，畢善為.基于云計算的虛擬計算實驗室[J].信息技術，2013.8.

[3] Singh MA， Shrivastava M.Overview of Security issues in Cloud-Computing. International Journal of Advanced Computer Re-search，2012.

[4] Singh G，Garg G，Jain P，et al.The Structure of Cloud Engineering. International Journal of Computer Applications，2011.

[5] 曾少寧.一種基于云計算的虛擬桌面的研究與設計[J].現代計算機，2010.3.

[6] 董天亮.云計算中虛擬化技術在移動互聯網桌面系統中的應用研究[D].蘭州交通大學，2013.

[7] 孟慶偉，劉婷.基于云計算的計算機實驗室建設模型研究[J].智能計算機與應用，2011.6.

[8] 徐照崗.基于云計算的虛擬計算平臺的研究與構建[J].電腦知識與技術，2013.4.

[9] 肖斐.虛擬化云計算中資源管理的研究與實現[D].西安電子科技大學，2010.

[10] 崔倩楠.基于云計算環境的虛擬化資源平臺研究與評價[D].北京郵電大學，2011.

[11] 劉鵬程.云計算中虛擬機動態遷移的研究[D].復旦大學，2009.

[12] 謝峰.數字化校園—桌面虛擬化系統的設計與實現[D].華南理工大學，2012.