基于Citrix虛擬桌面技術(shù)的云教學(xué)平臺(tái)部署與優(yōu)化

徐延發(fā) 趙文舉

項(xiàng)目名稱：基于WEB技術(shù)的企業(yè)實(shí)時(shí)溝通協(xié)作系統(tǒng)研究

項(xiàng)目來(lái)源：濰坊市科學(xué)技術(shù)局2013年度濰坊市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目。

項(xiàng)目編號(hào)：201301184

信息化時(shí)代的背景下，我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域都受到了極大影響。在教育領(lǐng)域，高校通過(guò)建設(shè)計(jì)算機(jī)機(jī)房，實(shí)現(xiàn)信息化教學(xué)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升，高校計(jì)算機(jī)機(jī)房的規(guī)模不斷擴(kuò)大。但在傳統(tǒng)模式下，計(jì)算機(jī)機(jī)房的資源無(wú)法被最大化使用，導(dǎo)致了資源浪費(fèi)。目前在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)下，用戶不能夠隨意瀏覽或者下載數(shù)據(jù)，給教學(xué)數(shù)據(jù)的傳輸與應(yīng)用帶來(lái)了一定困難。通過(guò)運(yùn)用虛擬化桌面云技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)資源和信息的互通與共享，提供方便快捷的高校互聯(lián)網(wǎng)使用。并且大大的降低了機(jī)房安全與管理的難度，提供快速的桌面應(yīng)用和資源服務(wù)。本文以山東科技職業(yè)學(xué)院為例，對(duì)于基于Citrix的虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行分析，并提出了規(guī)模化部署的建議以及優(yōu)化方案。

一、虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)

（一）桌面云平臺(tái)設(shè)計(jì)目標(biāo)與基本框架

在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)樓虛擬化桌面項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)，擬采用Citrix的虛擬化桌面整體解決方案。通過(guò)對(duì)于實(shí)訓(xùn)樓進(jìn)行模擬建設(shè)，完成虛擬化桌面平臺(tái)和桌面云的部署。其中，桌面終端數(shù)量擬定1500個(gè)。為了建設(shè)方便快捷、安全、便于管理的教學(xué)系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)訓(xùn)樓進(jìn)行虛擬化桌面云教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)。通過(guò)這種方式，可以加快校園信息建設(shè)，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)機(jī)房的資源合理使用。桌面云教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)是基于Citrix技術(shù)進(jìn)行建設(shè)的虛擬化教學(xué)平臺(tái)，虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)具體架構(gòu)如圖1所示，其架構(gòu)主要包含資源承載服務(wù)器集群以及基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器集群兩方面。

（二）資源承載服務(wù)器集群與基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器集群

資源承載服務(wù)器使用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，利用物理機(jī)作為承載，虛擬出一定數(shù)量的桌面虛擬機(jī)。基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器集群指的是包括域控制服務(wù)器，許可證服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。核心組件是PVS主要管理虛擬機(jī)母盤(pán)鏡像，是整套系統(tǒng)的核心。DDC的核心作用是控制身份驗(yàn)證功能，使系統(tǒng)更加安全，便于管理用戶與虛擬桌面之間的連接，完成向終端用戶交付虛擬桌面。

二、虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)規(guī)模化部署方案

（一）桌面云教學(xué)平臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

在進(jìn)行桌面云教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃時(shí)，主要涉及到兩大方面。第一方面是基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器設(shè)計(jì)域控制器，根據(jù)需求分配3臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行部署；另一方面是桌面和應(yīng)用的承載服務(wù)器，根據(jù)虛擬桌面承載數(shù)量部署21臺(tái)服務(wù)器。這兩方面的服務(wù)器均應(yīng)該在虛擬化環(huán)境中運(yùn)行。其中對(duì)于基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器以及虛擬桌面和應(yīng)用的資源承載服務(wù)器應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分配。共需部署24臺(tái)服務(wù)器，并將其進(jìn)行劃分資源池，根據(jù)目前狀況，需要?jiǎng)澐殖鏊膫€(gè)服務(wù)器資源池。

（二）桌面云平臺(tái)規(guī)模化部署流程

為了使Citrix虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)成功部署，需要進(jìn)行以下六個(gè)環(huán)節(jié)。

1. 進(jìn)行服務(wù)器虛擬化平臺(tái)的安裝。其中包括XenServer與Xencenter等，并要為其配置主機(jī)資源以及網(wǎng)絡(luò)，添加共享存儲(chǔ)功能，使其能夠互相傳輸信息。

2. 安裝基礎(chǔ)架構(gòu)。基礎(chǔ)架構(gòu)包括AD，DNS，SQL，WI等一系列的服務(wù)器，以及Xendesktop和XenApp等。

3. 配置服務(wù)器和連同測(cè)試。該步驟主要包括對(duì)于DHCP以及SQL等服務(wù)器的配置工作，同時(shí)包括XenApp以及NET Scaler。

4. 創(chuàng)建虛擬機(jī)，主要包括安裝模板建立和測(cè)試，虛擬機(jī)使用測(cè)試以及創(chuàng)建。

5. 用戶的問(wèn)題以及反饋處理。

6. 問(wèn)題匯總分類與優(yōu)化。

三、虛擬化技術(shù)的規(guī)模化云教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)優(yōu)化

（一）配置XenDesktop的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移

在完成了虛擬化桌面云教學(xué)系統(tǒng)的部署后，需要將系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試與優(yōu)化。本次設(shè)計(jì)的云教學(xué)平臺(tái)需要支持超過(guò)一千名用戶進(jìn)行虛擬桌面的運(yùn)行，因此必需保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。不能因單獨(dú)服務(wù)器的故障導(dǎo)致影響到整個(gè)系統(tǒng)的使用，因此提出以下策略。當(dāng)某個(gè)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，虛擬機(jī)控制中心會(huì)將故障服務(wù)器提供的應(yīng)用自動(dòng)轉(zhuǎn)移到其他正常的服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移，使該服務(wù)器能夠正常使用，避免了對(duì)于整體服務(wù)器的影響。同時(shí)，在服務(wù)器集群系統(tǒng)中，若其中某一臺(tái)服務(wù)器負(fù)載過(guò)高，可能會(huì)出現(xiàn)故障當(dāng)機(jī)現(xiàn)象，影響極大。因此通過(guò)負(fù)載均衡系統(tǒng)，可以將負(fù)載過(guò)高的服務(wù)器進(jìn)行均衡劃分處理，使其他服務(wù)器共同分?jǐn)偅瑢?shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，減少服務(wù)器故障的發(fā)生。

（二）配置PVS的高可用性

對(duì)于數(shù)量低于1500個(gè)桌面終端來(lái)講，配置一個(gè)單獨(dú)的PVS即可達(dá)到效果。但配置兩臺(tái)以上PVS服務(wù)器互為負(fù)載均衡和容錯(cuò)關(guān)系后，可以使任意一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障后均不影響到用戶的正常使用，配置PVS的高可用性包括：?jiǎn)?dòng)文件的配置，DHCP服務(wù)器虛擬IP的配置，以及vDisk的本地緩存，適當(dāng)添加端口線程，使用更多系統(tǒng)資源來(lái)響應(yīng)目標(biāo)設(shè)備的請(qǐng)求[5]。

（三）優(yōu)化存儲(chǔ)LUN的設(shè)計(jì)

由于目前所有的虛擬桌面都存儲(chǔ)在同一個(gè)共享存儲(chǔ)之上，很大程度上影響了存儲(chǔ)的性能。若存儲(chǔ)系統(tǒng)配置不足，則可能會(huì)造成存儲(chǔ)過(guò)載的情況，造成存儲(chǔ)系統(tǒng)癱瘓。如果配置過(guò)高，則會(huì)消耗極大的成本，并且垃圾信息存儲(chǔ)過(guò)多，并不會(huì)帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的益處。大量用戶同時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)或者讀取時(shí)，則會(huì)造成“存儲(chǔ)IO風(fēng)暴”現(xiàn)象。因此要根據(jù)實(shí)際情況，根據(jù)用戶群體不同，進(jìn)行不同的優(yōu)化存儲(chǔ)的LUN設(shè)計(jì)。

（四）網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析

虛擬化桌面云教學(xué)系統(tǒng)對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)的要求極高，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)資源與信息的互通，若出現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)故障，將對(duì)云教學(xué)系統(tǒng)帶來(lái)極大影響。雖然目前基于Citrix的虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)運(yùn)用的是ICA傳輸協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，僅傳輸小部分的數(shù)據(jù)，占用的帶寬較小。但如果用戶較多，也會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)延遲過(guò)高，帶來(lái)不良體驗(yàn)。因此應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，針對(duì)用戶數(shù)量，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線以及交換設(shè)備的規(guī)劃。通過(guò)科學(xué)合理的規(guī)劃方式，避免網(wǎng)絡(luò)卡頓，系統(tǒng)癱瘓情況的發(fā)生。

四、結(jié)論

為了構(gòu)建完善的虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)，需要進(jìn)行全方面的考慮。根據(jù)用戶需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)服務(wù)器基本架構(gòu)進(jìn)行明確，保障各部分功能都能夠得到完整的體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化部署。并且在部署完成后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，并設(shè)置出完整的優(yōu)化方案與措施，可以通過(guò)提高XenDesktop和PVS的可用性，優(yōu)化存儲(chǔ)設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化。希望通過(guò)本文，對(duì)有關(guān)人士關(guān)于虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)的規(guī)模化部署與優(yōu)化有所幫助，創(chuàng)建更加完善的虛擬化桌面云教學(xué)平臺(tái)，為將來(lái)的云教學(xué)應(yīng)用帶來(lái)更多有益的探索。