云桌面實訓機房建設及使用探討

文 蘇卓翔

云桌面即桌面虛擬化技術，是指將計算機的終端系統(也稱作桌面)進行虛擬化，以達到桌面使用的安全性和靈活性。桌面虛擬化依賴于服務器虛擬化，在數據中心的服務器上進行服務器虛擬化，生成大量的獨立的桌面操作系統(虛擬機或者虛擬桌面)，同時根據專有的虛擬桌面協議發送給終端設備。云桌面技術在管理、維護、節能等方面具有比較突出的優勢，因此受到了許多院校的青睞。

我所在學校的學生規模在10000人，各類計算機實訓機房有43間，實訓PC數量有3000臺，管理這樣規模的實訓機房，工作量大，需耗費大量時間和精力，通過大量的學習、參觀、調研，再結合學校的實際情況，我們決定嘗試部署云桌面。

一、調研

（一）從學校的實際出發，確定需求，實訓機房承擔著教師上課、學生上機實操等任務，要對需求進行全面分析，我們從學校、機房管理員、教師、學生角度進行調研分析：

1.學校：在保證教學正常開展的前提下，降低使用成本，提高資源利用率，保證數據安全，出現故障能快速恢復，使用者滿意度高。

2.機房管理員：能快速、簡便、安全的對機房實施安裝、升級、卸載軟件，出現故障能快速恢復，能阻斷非法接入，保證系統安全，機房穩定性好。

3.教師：機房網絡暢通，系統操作方便，各種資料、教案等能夠輕松獲取、備份。

4.學生：計算機能正常使用，滿足實訓軟件應用，運行流暢。

在應用場景上：60～80臺計算機終端，要求支持windows 7以上操作系統，以瘦終端訪問云桌面平臺，虛擬機配置：cpu=2，內存4GB，系統盤50G，數據盤50G，主要安裝軟件有：MS office，PhotoShop，AutoCAD等。

（二）在校內調研后，開始對技術進行調研，云桌面主要有兩種技術架構，一種是VOI架構，VOI可實現基于服務端的遠程虛擬OS、APPS的按需交付，也可實現基于客戶端的本地緩存OS、APP，可利用計算機終端的本地資源來處理計算及圖形應用，也可支持各種外設，但是VOI 卻不能很好的支持移動設備和利用服務器的計算資源，而依賴于自身的硬件性能，單純從硬件采購成本上計算：VOI 是降低服務器成本，但是卻提高了終端的單位成本。

VDI是目前主流的云桌面架構，大部分廠商的云桌面產品都是基于VDI架構，它是基于早期的RDP協議和瘦客戶機逐步演變而來的，通過基于服務器的模式提供管理和安全優勢。它能夠為整個桌面映像提供集中化的管理，簡單來說，對底層的服務器進行虛擬化，然后通過管理軟件分配資源給各個虛擬機，虛擬機再通過網絡與瘦終端或其他終端連接。

VOI和VDI各有優勢，綜合考慮，VDI更適合我們學校的要求，因此我們重點考察基于VDI的幾種主流技術，基于VDI的主流技術主要有VMWare、Xen、KVM，其中VMWare是相對比較成熟的商業軟件，市場占有率較大，產品穩定，價格相對較高；Xen是英國劍橋大學計算機實驗室開發的一個虛擬化開源項目，XEN可以在一套物理硬件上安全的執行多個虛擬機，它和操作平臺結合的極為密切，占用的資源最少，是開源技術；KVM是指基于Linux內核的虛擬機，KVM最大的好處就在于它是與Linux內核集成的，所以速度很快，運行在支持虛擬化擴展的X86和X86_64硬件架構上，cpu支持VT技術，是開源技術。

各廠商基于這幾種主流技術開發出來的產品都有各自的優缺點，在調研中，我們重點考察了產品的傳輸協議、性能、易用性、兼容性，作為最終用戶來說，我們更關注的是使用的體驗，其中最直觀的體現是傳輸協議的優劣，我印象最深刻的一次測試是，兩個廠商使用同樣配置的虛擬機，通過各自的瘦終端鏈接虛擬機，使用同樣的1080P的影片進行測試，效果大相徑庭，然后我們對表現較差的虛擬機進行資源調整，CPU及內存資源都翻倍，再進行測試，測試結果有稍好一點，但效果不明顯。

二、效果與問題

我們通過大量的調研和考察，確定了技術參數，該項目也順利實施，云實訓機房這個項目總體是成功的，從使用的感受、性能上，老師及學生的反映都是比較好的，資源配置合理，在操作上與傳統PC沒有太大差別，在開啟PhotoShop、Flash等較大型軟件速度非常快。在管理上，管理員只需要做好相應系統的模板，統一發布就可以一次部署所有機器，更新及維護也是比較方便，并且可以設定定時還原。

云實訓機房虛擬機配置

云實訓機房拓撲圖

隨著使用的不斷深入，云實訓機房的弊端也逐漸暴露出來，例如對網絡的依賴性太大，眾所周知，網絡是不穩定的，沒有人能保證網絡是一直穩定的，當網絡出現故障時，云實訓機房就會處于癱瘓狀態，并且一旦出現這種情況，短時間內不可能完成修復，直接影響教學。

云桌面要真正的普及，我認為有以下幾個問題是需要解決的：

（一）統一的標準。現在開展云桌面業務的廠家很多，基本是各自為戰，沒有統一的標準，現在使用的云桌面，離開了廠家的支撐，其他公司、技術人員基本沒有接手維護工作的可能，這就意味著遇到技術性故障用戶方只能依靠廠家進行維護，這就使得用戶方非常的被動。

（二）兼容性。云桌面各個廠商的管理軟件自成一系，鮮有可以支持不同底層技術的廠商，假設第一次采購了A公司的產品，下次我再采購B公司的產品，而它們不能兼容，那就意味著我要管理兩套云桌面，失去了依靠云桌面實現簡化管理、提高資源利用的目的。

（三）可靠性。基于VDI技術的云桌面產品對網絡及服務器硬件過度依賴，容易因網絡、服務器故障造成業務中斷，業務的可靠性得不到保障，使用戶信心大減。

三、未來展望

現在業界提出了新的理論模型：下一代云桌面NGD，設計原理是綜合VDI 與 VOI 的特征，提出了以用戶應用為中心的觀念，把VDI 與VOI 融合達到實用的最主要意義在于前、后端資源共用。NGD既可以充分發揮服務器強大計算資源為瘦終端提供支撐，也能讓PC及新型云終端本機的CPU 、GPU及內存、存儲性能得到完全的使用。移動終端設備(智能手機、平板電腦等)也將得到NGD的支撐成為隨身云桌面的入口。一些知名虛擬化研發機構已經在NGD上取得了突破性的成果，不遠的將來，NGD會成為繼VDI 與VOI 之后全新的桌面虛擬化架構。