虛擬化桌面云在民航氣象業(yè)務(wù)的應(yīng)用

曹枝東,田 犁,符博時,蘇秋波

(民航重慶空管分局,重慶 401120)

0 引言

目前,在開展民航氣象服務(wù)時采用大量的終端用戶主機(jī)用于支撐氣象服務(wù)的方式雖然便于預(yù)報員查看氣象資料,但是經(jīng)常會出現(xiàn)某臺終端主機(jī)重啟后無法再次進(jìn)入系統(tǒng)的情況,如硬盤故障后相關(guān)業(yè)務(wù)無法開展,并且該硬盤上保存的用戶數(shù)據(jù)也隨之丟失,給用戶正常業(yè)務(wù)的開展帶來諸多不便。采用虛擬化桌面技術(shù),將用戶桌面和應(yīng)用部署在云端服務(wù)器上,通過用戶訪問云桌面的方式,可以很好地解決上述問題。

1 虛擬化桌面云

虛擬化桌面云是將終端主機(jī)的桌面或應(yīng)用程序通過虛擬化技術(shù)從物理主機(jī)中分離出來,成為一種可對外提供桌面和應(yīng)用服務(wù)的云計(jì)算方式[1]。用戶的主機(jī)桌面環(huán)境所需的計(jì)算、存儲資源集中在云端服務(wù)器。云端服務(wù)器支持彈性擴(kuò)展,可實(shí)現(xiàn)按需分配和交付終端用戶主機(jī)桌面環(huán)境所需資源,達(dá)到提升資源利用率,降低整體IT成本的效果[2]。

目前國外主要有 VMware,Citrix,Microsoft等虛擬化廠商,國內(nèi)主要有華為、深信服等提供軟硬件集成方案的廠商。VMware桌面虛擬化通過 VMware Horizon將虛擬桌面整合到數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器中,并獨(dú)立管理操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù),支持VMware Blast和PCoIP協(xié)議,與服務(wù)器虛擬化平臺VMware vSphere兼容,對各種操作系統(tǒng)兼容性好[3]。文章使用VMware Horizon View虛擬化桌面技術(shù),部署完備的虛擬化組件服務(wù)器,搭建虛擬化桌面云平臺。

2 虛擬化桌面云在民航氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

2.1 業(yè)務(wù)整體架構(gòu)

虛擬化桌面云平臺包括硬件、虛擬服務(wù)器、虛擬業(yè)務(wù)終端和虛擬網(wǎng)絡(luò)4個部分。硬件部分包括實(shí)體服務(wù)器、光纖交換機(jī)、業(yè)務(wù)交換機(jī)和磁盤陣列;由10.10.10.13至10.10.10.21共計(jì)9臺虛擬化服務(wù)器構(gòu)成了虛擬化桌面云平臺,用于提供虛擬云桌面服務(wù);基于客戶端虛擬機(jī)模板和自動桌面池創(chuàng)建的用戶虛擬機(jī)終端,用于支撐用戶的桌面應(yīng)用需求;虛擬服務(wù)器和虛擬終端均接入VMware Network的虛擬網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)默認(rèn)不劃設(shè)vlan,所有虛擬設(shè)備處于同一虛擬網(wǎng)段之中,以便互聯(lián)互通。

2.1.1 硬件架構(gòu)

硬件架構(gòu)由2臺服務(wù)器、1臺光纖交換機(jī)、1臺業(yè)務(wù)交換機(jī)和1臺磁盤陣列組成。此次項(xiàng)目在實(shí)施時,根據(jù)業(yè)務(wù)需求擴(kuò)充單臺服務(wù)器內(nèi)存至160 GB、磁盤陣列存儲至21 TB(機(jī)械硬盤16 TB,固態(tài)硬盤5 TB)。具體配置信息如表1所示。

表1 虛擬化桌面云硬件配置

2.1.2 軟件架構(gòu)

2臺實(shí)體服務(wù)器主機(jī)安裝VMware ESXi 6.5.0虛擬化操作系統(tǒng),部署所有重要組件服務(wù)器。其中,DNS服務(wù)器用于域控制、DHCP虛擬桌面池動態(tài)地址分配、用戶組和用戶信息管理;Vcenter服務(wù)器用于對所有主機(jī)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理;Connection服務(wù)器用于對應(yīng)用程序進(jìn)行發(fā)布和交付,并將用戶的連接請求轉(zhuǎn)發(fā)至DNS服務(wù)器進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證;RDS服務(wù)器用于集中部署桌面應(yīng)用程序,并通過代理服務(wù)向Connection服務(wù)器進(jìn)行注冊;Composer服務(wù)器對虛機(jī)模板進(jìn)行管理;DBServer部署SQL Server數(shù)據(jù)庫,存儲平臺內(nèi)部數(shù)據(jù)信息;NTP服務(wù)器為域主機(jī)的時鐘同步服務(wù)器。虛擬組件服務(wù)器部署情況如表2所示。前4臺服務(wù)器由服務(wù)器主機(jī)1進(jìn)行管理,后5臺服務(wù)器由服務(wù)器主機(jī)2進(jìn)行管理。基于高可用設(shè)計(jì)的雙機(jī)分屬不同的服務(wù)器主機(jī),以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,單臺主機(jī)故障可自動切換服務(wù)。

表2 虛擬化桌面云組件服務(wù)器部署

2.2 業(yè)務(wù)高可用設(shè)計(jì)

2.2.1 硬件高可用

服務(wù)器主機(jī)1和服務(wù)器主機(jī)2安裝了VMware ESXi虛擬化操作系統(tǒng),對實(shí)體主機(jī)和各自所屬的虛擬主機(jī)資源進(jìn)行管理和監(jiān)控。服務(wù)器主機(jī)的2塊600 GB硬盤做Raid1設(shè)計(jì),確保服務(wù)器出現(xiàn)單塊硬盤故障后仍可繼續(xù)運(yùn)行。兩臺服務(wù)器主機(jī)做熱備設(shè)計(jì),當(dāng)一臺服務(wù)器主機(jī)故障時,其業(yè)務(wù)將自動遷移至另一臺服務(wù)器主機(jī)。

業(yè)務(wù)中使用的虛擬主機(jī)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)均存儲于共享磁盤陣列中,磁盤陣列由16×1 TB的機(jī)械硬盤和5×1 TB固態(tài)硬盤組成,考慮數(shù)據(jù)冗余,兩組存儲均按Raid5設(shè)計(jì)(實(shí)際可用空間為機(jī)械硬盤14.55 TB,固態(tài)硬盤4 TB),可保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)冗余安全。

2.2.2 虛擬機(jī)高可用

從表2可以看出,重要的虛擬化服務(wù)器均進(jìn)行了雙機(jī)熱備方案設(shè)計(jì),如DNS服務(wù)器和Connection連接服務(wù)器;其他虛擬化服務(wù)器雖然沒有采用雙機(jī)熱備方案,但是系統(tǒng)充分發(fā)揮虛擬化系統(tǒng)特有的優(yōu)勢,對所有虛擬服務(wù)器進(jìn)行分階段快照備份,將數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)以文件的形式存儲于共享儲存中,任一虛擬服務(wù)器故障,可通過快照備份文件快速恢復(fù)至系統(tǒng)完好時狀態(tài)。

2.3 用戶組及權(quán)限設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù),在DNS域控制服務(wù)器中進(jìn)行用戶組和用戶分配,設(shè)置3個用戶組(預(yù)報、觀測及設(shè)備)和1個超級管理員組,添加相應(yīng)的用戶至對應(yīng)的用戶組,具體分配情況如表3所示。

表3 虛擬化桌面云用戶組及用戶分配

在Connection服務(wù)器CNS1中,對部署的應(yīng)用程序逐一授權(quán),如觀測發(fā)報軟件,部署在“gc group”,當(dāng)觀測組用戶登錄時,可以訪問云桌面交付的觀測發(fā)報軟件等觀測員需要的桌面應(yīng)用。

虛擬化桌面云在創(chuàng)建用戶時,會設(shè)置默認(rèn)的用戶密碼。用戶首次登錄云桌面時,系統(tǒng)強(qiáng)制用戶進(jìn)行密碼更改,且需符合強(qiáng)密碼要求,完成全部操作后,才可進(jìn)入用戶云桌面。

2.4 應(yīng)用程序部署及桌面發(fā)布

應(yīng)用程序部署及桌面發(fā)布有2種常用的方式:一是通過VMware-Horizon-Agent和VMware-Horizon-Client相結(jié)合的方式進(jìn)行交付,在云桌面虛擬機(jī)上部署代理程序,終端客戶機(jī)上安裝客戶端程序,用戶通過客戶端軟件輸入云桌面域名訪問云桌面;二是RDS服務(wù)器與Connection服務(wù)器相結(jié)合,在RDS服務(wù)器上集中安裝部署桌面應(yīng)用程序,在Connection服務(wù)器上將應(yīng)用程序添加至應(yīng)用程序池,并授權(quán)給相應(yīng)的用戶組和用戶,用戶可在瀏覽器輸入Connection域名直接訪問應(yīng)用程序集合。

此項(xiàng)目使用第二種交付方式進(jìn)行部署,RDS集中安裝部署了民航氣象業(yè)務(wù)桌面軟件。用戶在終端客戶機(jī)上打開瀏覽器,輸入Connection域名https://cns1.vdi.test或https://cns2.vdi.test,即可訪問虛擬化桌面云,即使在相同的終端客戶機(jī)上,不同的用戶實(shí)際訪問的仍為不同的云桌面。用戶可使用諸如預(yù)報編發(fā)軟件、飛行文件提取軟件、航氣雷達(dá)融合軟件、天氣雷達(dá)分析軟件等。

2.5 業(yè)務(wù)應(yīng)用的差異化分析

傳統(tǒng)桌面應(yīng)用的使用一般需要多臺用戶終端支撐,每臺終端上部署不同的桌面應(yīng)用程序。這種方式因需要多臺物理終端主機(jī),會造成IT資源浪費(fèi),且存在數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險。

虛擬化桌面云平臺交付的方式帶來了全新的用戶體驗(yàn)。如章節(jié)2.4所述,對于預(yù)報用戶,理想情況下只需2臺終端主機(jī)(1臺主用,1臺備份應(yīng)急),通過虛擬化云桌面的交付方式,終端主機(jī)無需安裝任何應(yīng)用軟件,用戶只需使用瀏覽器登錄云桌面,即可開展航空氣象服務(wù)。而此時,桌面應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)均存儲于云端服務(wù)器中,沒有數(shù)據(jù)丟失。當(dāng)其中的1臺終端主機(jī)故障時,用戶切換使用備份機(jī),氣象業(yè)務(wù)仍可正常開展。

3 虛擬化桌面云應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

1)訪問更便捷。虛擬化桌面云平臺將桌面應(yīng)用程序部署并運(yùn)行在云端,數(shù)據(jù)存儲也在云端,終端實(shí)體主機(jī)僅作為訪問云桌面的載體,用戶只需接入氣象業(yè)務(wù)網(wǎng),打開瀏覽器即可使用[4]。

2)運(yùn)行更穩(wěn)定。云端的虛擬化桌面服務(wù)器有多種冗余安全機(jī)制,包括重要服務(wù)器雙機(jī)熱備,以及快照備份等,確保虛擬服務(wù)器具備故障自動遷移或故障后快速恢復(fù)的能力。

3)應(yīng)用更安全。虛擬化技術(shù)具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全功能,如傳輸協(xié)議安全加密、身份認(rèn)證權(quán)限管理、區(qū)域安全隔離、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)加密存儲等技術(shù)提高了虛擬化桌面云應(yīng)用的安全性。

4)維護(hù)更高效。虛擬化桌面云實(shí)現(xiàn)了用戶終端主機(jī)集中統(tǒng)一管理,如系統(tǒng)升級、配置修改、補(bǔ)丁修復(fù)、病毒庫更新等均可在云端的服務(wù)器上統(tǒng)一操作,便捷高效;同時重要節(jié)點(diǎn)快照備份便于桌面主機(jī)環(huán)境的快速恢復(fù)[5]。

4 虛擬化桌面云的不足

虛擬化桌面云在實(shí)際業(yè)務(wù)中也出現(xiàn)了一些問題,如天氣雷達(dá)分析軟件原本為CS客戶端應(yīng)用程序,云端部署后,用戶在客戶端可通過瀏覽器正常訪問雷達(dá)圖片產(chǎn)品,但卻無法實(shí)現(xiàn)更豐富的產(chǎn)品分析功能。

5 結(jié)束語

結(jié)合此次虛擬化桌面云在民航氣象業(yè)務(wù)的應(yīng)用實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)可將傳統(tǒng)的用戶終端桌面和云桌面相結(jié)合。如主要的用戶桌面應(yīng)用使用傳統(tǒng)終端桌面,將非主要的用戶桌面應(yīng)用部署于云端,同時將主要的應(yīng)用在云端作備份,以虛擬化云桌面的方式向用戶交付,該方式既可充分發(fā)揮云桌面訪問便捷、數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用穩(wěn)定的良好用戶體驗(yàn)功能,也可保障氣象服務(wù)的主要業(yè)務(wù)正常開展,同時也能節(jié)約硬件資源、降低了維護(hù)成本。