智能型桌面云網絡探析

賀偉

摘 要：當前，互聯網以及虛擬技術發展迅速，虛擬桌面產品日趨成熟，并開始在各個領域廣泛應用。由于虛擬桌面展現出來的靈活性、安全性、便捷性以及節能性，各行各業對此青睞，不僅提升了工作效率，也降低了運維成本。本文簡要介紹桌面云，闡述其核心技術以及系統構成，具體探討智能型桌面云網絡的構建，并分析未來的發展趨勢。

關鍵詞：桌面云;智能;系統構成;網絡;核心技術

桌面云的基本架構包括云終端、網絡接入、控制臺、身份認證、應用程序以及服務器等，從近年來的實踐應用效果來看，桌面云在環保節能、安全、降低成本以及集中化等方面表現出極大的優勢。在傳統的桌面中，應用安裝、更新、維護、修復等是一項比較復雜的工作，如果機器數量過多，則意味著每臺機器都需要操作，工作量更大，需要投入更多的人力物力。而采用桌面云這種問題就可以輕松得到解決，工程師可以通過操作控制中心實現對數量龐大的虛擬桌面的控制，所有的操作只需要配置一個或者數個基礎鏡像就可以解決。在桌面云當中，所有數據與運算都于服務端完成，客戶端顯示的僅僅是影像，因此，完全不用擔心有人從客戶端竊取資料，安全性更高，一些保密要求較高的單位具有極大的應用價值。此外，相比傳統桌面，桌面云在運行上更加高效，在軟件成本方面更低，按照Gartner公司的估算，采用桌面云，TCO至少可以降低40%，因此，采用桌面云在整體上成本更低。

一、桌面云概述

桌面云是互聯網技術以及虛擬技術發展的產物，指的是將用戶桌面應用或者桌面環境部署在云端數據中心，在用戶端只要具備顯示、輸入以及輸出功能就可以利用云端虛擬機的桌面應用^[1]。桌面云將桌面應用軟件、數據、運算、存儲以及操作系統等放在了云端數據中心，這樣不僅可以確保數據安全，也能實現資源共享，提高資源使用效率。目前桌面云已經應用到營業廳和呼叫中心坐席、企業辦公、終端管理維護、政府以及事業單位等場景，需要云終端與虛擬桌面終端聯合使用。桌面云的發展以及應用，顛覆了傳統桌面，用戶終端更加簡化、管理維護集中化更高、數據安全更有保障、接入更加便捷靈活、維護更加簡單。

桌面云與傳統桌面的架構存在極大的差異，用戶終端和桌面云系統需要通過網絡完成正常通信，確保各項業務正常進行。由于桌面云采用的是遠程連接、遠程運算、存儲的模式，需要傳輸的數據體量極為龐大，對于網絡環境的要求較高，網絡指標會對用戶的使用體驗產生直接影響。桌面云在推廣過程中，就出現過延時、畫質不穩、運行不流暢等問題，主要原因就是網絡難以有效滿足桌面云的需求，因此，構建智能性桌面云網絡對于桌面云的推廣使用具有現實意義。

二、桌面云系統構成

（一）云服務器

云服務器是桌面云專用的服務器，可以實現本地管理，也可以顯示系統運行狀態，可以通過云服務器實現遠程操作，如遠程控制開關機、監控等。此外，還可以實現跨平臺的數據支持、診斷以及對數據庫運行狀態的分析等。

（二）云管理軟件

也就是云平臺軟件，可以將現有的設施以及計算機的硬件資源轉化為獨立的云系統，將資源重新進行劃分之后分配給用戶。同時云管理軟件支持對桌面云虛擬系統的管理，對虛擬存儲資源的管理，對虛擬系統全壽命周期的管理，對虛擬系統動態遷移的管理，對數據備份以及恢復的管理等。

（三）控制平臺

這主要是對云服務器實施監管，比如存儲設備管理、網絡連接、云服務器運行性能、內存使用率以及CPU使用率等。

（四）云終端

這是桌面云系統的核心構成，云終端可以使我們在使用桌面云的過程中不需要硬盤，不需要CPU，不需要CD-ROM，而是支持多用戶的網絡終端設備。其內部存在嵌入式獨立的操作系統，可以在通信協議允許的基礎上連接云服務器，以此實現服務器硬件資源、軟件資源以及其他設備資源的共享^[2]。

（五）網絡接入

桌面云系統用戶接入的方式多種多樣，主要取決于用戶的需求，用戶可以選擇采用無線或者有線網絡接入，也可以選擇局域網或廣域網接入，亦可選擇普通連接或安全連接。

三、桌面云的核心技術

（一）遠程連接技術

當云服務器在其中模擬數個獨立運行的PC主機之后，用戶僅需要通過云終端實現遠程連接，就可以在客戶端上顯示、輸出以及輸入。桌面云系統下云終端體量比較小，通常將其稱之為瘦客戶端，用戶在使用時需要通過網絡接入連接云服務器虛擬主機，然后用戶將輸出、輸入以及顯示設備與云終端連接，就可以實現像使用傳統的PC端一樣進行辦公^[3]。在此過程中，遠程連接技術極為關鍵，一方面只有通過遠程連接技術用戶才能實現云終端與虛擬主機的連接;一方面遠程連接是否穩定、是否流暢直接決定了用戶是否可以獲得流暢的體驗。

（二）虛擬技術

虛擬技術是桌面云系統的核心技術之一，虛擬技術的應用可以不用再為每一個客戶端配置獨立的操作系統，只需要通過網絡接入連接虛擬服務器即可。這相當于將一個服務器虛擬為多個相互獨立的操作系統，用戶在通信協議允許的基礎上可以將輸入、輸出顯示設備連接至虛擬服務器，用戶的各項操作在服務器當中完成運算后會將結果顯示在終端設備上。

（三）管理系統

桌面云的正常運行主要依賴虛擬服務器，因此，日常維護管理極為重要，借助管理系統工作人員可以便捷實現對虛擬服務器的有效管理，像使用普通軟件程序一樣實現對虛擬服務器的監控以及管理。

四、智能型桌面云網絡的構建

（一）智能型桌面云網絡的優化思路

1.服務器至數據中心

這段網絡時延的兩端不存在移動性，造成網絡波動的主要因素是互聯網best effort的性質。如果桌面云系統應用與桌面云是同一家供應商，通常情況下會部署在同一個機房或者數據中心，這種情況下時延可以忽略，或者也可以考慮選擇定向優化介入線路。如果桌面云系統應用與桌面云非同一家供應商，建議選擇hosted部署模式，并提供CDN增值服務或者專線連接。

2.桌面云數據中心網絡

這段網絡需要考慮到數據中心如何確保桌面云系統應用部署的有效性、快捷性以及在多用戶場景下的個性化部署。眾多安全相關、應用相關以及管控相關的虛擬網絡功能依賴數據中心，每一個應用或者每一個用戶的需求并不相同，這些個性化的實現需要采用軟件定義網絡（software defined networking.SDN）和服務鏈技術^[4]。

3.桌面云至用戶終端的接入網絡

這段網絡主要承載桌面云的協議流量，對于時延以及帶寬都有較高的要求，接入網絡需要在識別桌面云系統應用的同時智能控制帶寬，并保障質量。

（二）智能型桌面云網絡構建

1.優化接入網絡

接入網絡性能指標對于用戶體驗會產生直接影響，同時也是衡量用戶體驗度的關鍵指標，其需要兼容不同桌面云系統協議。優化接入網絡的基本思路主要是統一網絡感知網元與策略控制中心，由網絡感知網元監控網絡狀態，同時分辨桌面云系統協議以及應用的類型，并上報策略控制中心，由策略控制中心按照桌面云系統應用的優先等級以及服務質量決定網絡保證策略，然后下發至執行單元，從而達到優化網絡質量的目的。桌面云系統協議是桌面云運行的關鍵軟件，目前主流的協議包括RDP（RemoteFX）協議、HDX（ICA）協議以及SPICE協議等。這些協議基本思路一致，都是通過建立多個獨立虛擬通道^[5]，以承載多種數據以及設備通信，比如驅動數據、外設數據、音頻、視頻等。桌面云協議是基于IP的應用協議，僅就傳輸層來說，有TCP與UDP兩種。通常用戶體驗較好的桌面協議基本上都使用優化技術，比如加密、緩存、壓縮、自適應、檢測功能等。

2.SDN優化數據中心網絡

最初提出SDN的概念主要是針對網絡相對于應用和虛擬化的靜態現狀，優化網絡架構當中存在的數據路由的問題。SDN的基本優化思路是轉發分離與控制，SDN的主要過程包括控制層、應用層以及基礎設施層，控制層為操作系統，主要負責的是數據平面資源編排、狀態信息、網絡拓撲的處理;應用層主要是包括各種不同應用以及業務;基礎設施層主要是負責數據處理、狀態收集以及轉發等，主要由標準化的設備構成^[6]。控制器是SDN統一的控制設備，負責集中部署，由于有全局網絡的狀態數據，可以實現對數據中心的內部路由的控制與管理。SDN和網絡虛擬密切相關，通過軟件實現對底層硬件設備的控制與簡化，使得網絡突破了原本的范疇，從靜態物理網絡轉化為動態的邏輯網絡。SDN的這一特性使得其極為契合桌面云系統多用戶、個性化應用的特點。

3.其他方面的優化

上述兩方面主要是從網絡層面提出了優化網絡，提升用戶感知度的措施，在實際當中，除了網絡，其他方面也需要進行優化，這對于提升用戶體驗極為關鍵。比如運算、存儲的虛擬化如何應用、如何部署，這也會影響處理時間以及處理的有效性，對業務質量以及用戶感知會產生一定的影響。以下幾方面對于優化網絡指標、降低時延也有一定的作用：（1）瘦客戶端仍保持必要的多媒體以及計算能力，當網絡狀態難以協調時，由瘦客戶端負責承擔一定的處理功能，以此減少網絡交互^[7]。（2）設計合適的虛擬機設置，比如存儲、內存、CPU，系統預留一定的冗余，以應對開機風暴造成的高IOPS。（3）采用優化存儲技術，將存儲設備讀寫操作轉移至虛擬服務器當中，降低存儲設備的帶寬開銷。（4）采用優化虛擬數據技術，比如鏡像、壓縮等，并設計合理的壓縮比，這對于降低時延有一定的作用。

綜上所述，智能型桌面云網絡的構建對于解決桌面云運行過程中出現的延時、畫質不穩、運行不流暢等問題具有現實意義，同時可能推動桌面云推廣。

參考文獻

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