基于VDI的虛擬云桌面應(yīng)用技術(shù)研究

許兆祥

（河南技師學(xué)院，河南 鄭州 450044）

1 引言

伴隨著信息化建設(shè)水平的逐步提高，計算機成為人們?nèi)粘W(xué)習(xí)、工作和生活不可或缺的工具，作為信息技術(shù)發(fā)展重要標(biāo)志的計算機在帶給人們便利的同時，由于管理難度大、資源浪費嚴重等問題，促使人們尋求多種解決方案以適應(yīng)人們的需求，VDI（Virtual Desktop Infrastructure，虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)）就是伴隨著這樣的背景應(yīng)運而生。計算機機房作為學(xué)生實訓(xùn)的重要場所，由于建設(shè)時間不一致、計算機硬件設(shè)備更新?lián)Q代快等原因，導(dǎo)致機房維護困難、機房管理人員工作繁瑣等一系列問題。為了能夠簡化工作流程、提高工作效率，我們嘗試通過虛擬云桌面的方式改善計算機管理現(xiàn)狀，最大程度解放機房管理人員的雙手，并尋求將虛擬云桌面應(yīng)用于更多的工作場景。

2 傳統(tǒng)計算機機房管理問題

傳統(tǒng)機房是以個人PC 機作為學(xué)生用機，通過組建局域網(wǎng)的方式開展教學(xué)工作，通過這種方式建設(shè)的機房存在以下問題：

2.1日常管理繁雜

由于每臺電腦都是獨立的主體，因此，在進行軟件更新、故障檢修的過程中，需要逐臺進行維護，導(dǎo)致工作效率低下，設(shè)備維護繁瑣，往往需要耗費大量的人力物力進行最基本的檢修工作。

2.2 硬件維護困難

由于各種應(yīng)用軟件幾乎每年都會有新版本出現(xiàn)，導(dǎo)致軟件每升級一次，所占用的硬盤空間和內(nèi)存都會隨之增加，計算機運行速度減慢，電腦卡頓問題嚴重。而計算機硬件設(shè)備更新又需要投入較多資金，致使教學(xué)效果不能達到預(yù)期目標(biāo)。

2.3 空間占用大，能耗大

傳統(tǒng)PC 機房的主機較大，在進行機房環(huán)境配置時必須考慮好電腦桌的尺寸、主機放置的位置等，導(dǎo)致機房可利用空間變小，同時，由于PC 機各部件功率較大，使得機房功耗大、噪音大。

2.4 容易造成數(shù)據(jù)丟失

在個人PC電腦使用過程中，如果出現(xiàn)非法關(guān)機的情況，很容易造成數(shù)據(jù)丟失或硬件損壞，這不僅會造成重復(fù)勞動，嚴重的可能會影響到整個單位的數(shù)據(jù)安全。雖然人們也通過穩(wěn)壓電源等方式盡可能避免這種情況的發(fā)生，但由于機房機位較多、空間緊張，很少配備相關(guān)設(shè)備。

3 虛擬云桌面的優(yōu)勢

3.1 管理便捷，易于部署

由于云桌面的管理主要是對服務(wù)器的管理，因此，只需要在辦公室通過遠程連接對服務(wù)器進行管理，即可完成系統(tǒng)部署和維護、軟件更新等操作，同時，可以通過其融合運維功能，實現(xiàn)對程序、網(wǎng)站、流量等的限制。隨著智能手機的普及，云桌面提供商更是通過APP 開發(fā)，實現(xiàn)了通過手機對服務(wù)器的遠程操控，更加便利了用戶的管理。

3.2 滿足不同教學(xué)需求

虛擬云桌面是基于云服務(wù)器工作的，通過在云服務(wù)器部署多個不同的操作系統(tǒng)，機房管理人員就可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，方便地在不同操作系統(tǒng)之間進行切換，從而滿足不同專業(yè)、不同場景的需要。

3.3 節(jié)約資源，降低費用

不同于傳統(tǒng)的PC 機，云桌面運行所需資源主要來自于云服務(wù)器的虛擬化分配，因此，在機房使用過程中，涉及硬件設(shè)備升級擴容的情況，只需要對服務(wù)器進行硬件升級即可，無須對終端配置進行更新，極大地降低了機房后期的維護成本。

3.4 有較高的安全性和穩(wěn)定性

云服務(wù)器和云終端的虛實雙系統(tǒng)，可以保障服務(wù)器出現(xiàn)故障或斷網(wǎng)的情況下，自動切換到本地終端繼續(xù)開展教學(xué)，有利于維護教學(xué)實踐活動的持續(xù)性；針對傳統(tǒng)PC 機非法斷電造成的數(shù)據(jù)丟失，也因為云服務(wù)器往往部署在專門的機房并提供有大功率的UPS而避免了這種情況的發(fā)生。

4 虛擬云桌面拓撲結(jié)構(gòu)

目前，虛擬云桌面建設(shè)已趨于成熟，主要采用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)云桌面的統(tǒng)一管理，有VDI、IDV、VOI 等多種實現(xiàn)方式，其中，VDI方式是當(dāng)前主流的云桌面架構(gòu)，通過云服務(wù)器-終端的分層部署，實現(xiàn)了虛擬云桌面拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 虛擬云桌面拓撲結(jié)構(gòu)圖

從圖1可以看出，云機房建設(shè)總體包含云服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心交換機、交換機和終端4部分，并包含有用于桌面虛擬化的軟件及機房管理軟件：

4.1 云服務(wù)器

為了避免多臺云服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳輸造成的響應(yīng)時間過長、資源分配不均勻等情況，在進行服務(wù)器配置時，將多臺服務(wù)器組建為1 個服務(wù)器資源池，并設(shè)置其中1 臺服務(wù)器作為主控服務(wù)器，用戶可以通過安裝在主控服務(wù)器上的統(tǒng)一用戶管理界面對多臺服務(wù)器資源進行統(tǒng)一調(diào)配、優(yōu)化資源配置，有效提高了資源利用率，同時，為了達到較高的傳輸速率，為每臺服務(wù)器配置萬兆光模塊，通過光纖與數(shù)據(jù)中心交換機交換相連，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)那闆r下的虛擬桌面統(tǒng)一管理。

4.2 數(shù)據(jù)中心交換機

虛擬云桌面的運行速度一方面取決于服務(wù)器和瘦客戶端的硬件配置，另一方面取決于網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，為了能夠?qū)崿F(xiàn)高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸，在交換機和云服務(wù)器之間增加了數(shù)據(jù)中心交換機，通過光模塊將多臺云服務(wù)器和交換機連接起來，實現(xiàn)了服務(wù)器到交換機的萬兆傳輸。

4.3 交換機

根據(jù)端口和機房瘦客戶端數(shù)量配置相應(yīng)個數(shù)的交換機，該設(shè)備上同樣安裝有萬兆光模塊，以實現(xiàn)與云服務(wù)器數(shù)據(jù)的快速交換，同時，將數(shù)據(jù)通過交換機端口傳輸給各個終端設(shè)備，實現(xiàn)了萬兆骨干，千兆到桌面的網(wǎng)絡(luò)主流架構(gòu)。

4.4 瘦客戶端

瘦客戶端是為人們提供計算機基本功能的設(shè)備，代替?zhèn)鹘y(tǒng)PC機并部署虛擬云桌面為用戶提供軟件操作環(huán)境。通常情況下，瘦客戶端通過與云服務(wù)器交換數(shù)據(jù)來滿足人們的計算機操作需求，由于數(shù)據(jù)的運算主要通過服務(wù)器來進行，而該設(shè)備自身不需要參與過多的運算，這也是“瘦客戶端”這一名稱的由來，但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，該設(shè)備又可以作為獨立的終端運行本地系統(tǒng)。為了能夠滿足基本使用需求，瘦客戶端要具備基本的功能模塊，并提供必要的接口進行設(shè)備連接，如圖2所示。

圖2 瘦客戶端功能模塊構(gòu)成

4.5 軟件系統(tǒng)

云服務(wù)器與云終端的數(shù)據(jù)傳輸離不開應(yīng)用軟件的支撐，為了能夠使瘦客戶端共享服務(wù)器資源，需要在云服務(wù)器安裝虛擬化云桌面軟件，以虛擬出CPU、內(nèi)存、硬盤等資源供瘦客戶端使用；而為了實現(xiàn)終端電腦操作系統(tǒng)的還原、數(shù)據(jù)同傳并便于教師開展教學(xué)等功能，還需要再安裝配套的管理系統(tǒng)和多媒體教學(xué)軟件。

5 實施與測試

基于VDI 的虛擬云桌面能夠?qū)崿F(xiàn)基于瀏覽器對服務(wù)器及終端的訪問和管理，是對傳統(tǒng)PC應(yīng)用的革新性成果，目前已在校園機房、電子閱覽室、窗口行業(yè)和辦公場景等多種場合使用，為管理人員提供了極大的便利。在虛擬云桌面的部署過程中，通過與傳統(tǒng)PC 機房進行對比，可以發(fā)現(xiàn)在功耗、人力投入、時間投入上都具有明顯的優(yōu)勢。表1為某校60臺傳統(tǒng)PC 機房和3 臺服務(wù)器+60 個瘦客戶端的云桌面機房對比，其中數(shù)據(jù)顯示了在軟件安裝需求一致的情況下的各項數(shù)據(jù)，可以為今后計算機調(diào)配起到一定的指導(dǎo)作用。

從表1 可以看出，服務(wù)器+瘦客戶端的部署模式功耗較低、人力投入較少并且節(jié)約維護用時，但是對3D等大型軟件的支持不夠，說明就目前而言，虛擬云終端的應(yīng)用場景還有一定的局限性，在運行3D、游戲、高清視頻等對顯卡要求比較高、資源消耗比較大的應(yīng)用時，表現(xiàn)不如傳統(tǒng)PC 機，要想更廣泛普及，還需要進一步深入研究。

表1 傳統(tǒng)PC機房與云桌面對比

6 結(jié)語

通過對虛擬云桌面拓撲結(jié)構(gòu)的分析，可以詳細了解服務(wù)器+瘦客戶端的計算機管理模式及其優(yōu)勢，為今后使用、部署計算機提供了新的思路，同時經(jīng)過實際裝機測試發(fā)現(xiàn)，虛擬云桌面在面向高清顯示、高資源消耗的場景時具有一定局限性，因此，我們需要通過合理規(guī)劃，以虛擬云桌面技術(shù)進行設(shè)備的集群化管理為主、以傳統(tǒng)PC機為輔，在滿足日常需求的前提下，進一步簡化管理人員的工作，提供更加穩(wěn)定、快速的軟件運行環(huán)境。