隨著計(jì)算機(jī)和通訊事業(yè)的發(fā)展，很多校園也都有其專(zhuān)門(mén)的校園網(wǎng)絡(luò)。云架構(gòu)是一項(xiàng)新提出的虛擬化技術(shù)，也在不斷引進(jìn)校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中。本文是一篇職教學(xué)校論文，文章論述了基于云架構(gòu)的高校桌面虛擬化研究，下面是論文正文：
　　摘要：該文針對(duì)信息化與網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，提出了基于云架構(gòu)的虛擬化技術(shù)，并將其引入校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。通過(guò)介紹云架構(gòu)以及桌面虛擬化的概念，引入基于云架構(gòu)的高校桌面虛擬化技術(shù)方案，主要包括基于云架構(gòu)的虛擬化桌面的理論研究、整體架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等，全面分析了云架構(gòu)的高校桌面虛擬化的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)。

　　關(guān)鍵詞：云架構(gòu),虛擬化,大數(shù)據(jù)

　　桌面虛擬化技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展道路上的一個(gè)趨勢(shì)和必然現(xiàn)象，它具有便利性、高利用率、低成本等特點(diǎn)，同時(shí)桌面虛擬化還是云計(jì)算系統(tǒng)的核心組成部分，是虛擬化技術(shù)的重要組成部分。作為虛擬化和云計(jì)算的具體實(shí)現(xiàn)，當(dāng)海量數(shù)據(jù)的處理都在服務(wù)器上進(jìn)行的時(shí)候，終端設(shè)備的處理能力及配置已經(jīng)不再重要，也不在是用戶(hù)體驗(yàn)的關(guān)鍵。一個(gè)簡(jiǎn)單的客戶(hù)端可以得到各種復(fù)雜應(yīng)用，而且智能手機(jī)、Pad，甚至電視等都成為終端設(shè)備。由于大批量數(shù)據(jù)的處理及計(jì)算發(fā)生在數(shù)據(jù)計(jì)算中心，從而很大程度上減少了客戶(hù)端的處理壓力，使得客戶(hù)端更佳簡(jiǎn)便，種類(lèi)更佳多樣，但得到的服務(wù)卻更豐富，更安全。因此，在云架構(gòu)下的桌面虛擬化技術(shù)值得去關(guān)注。

　　高校的信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)信息量巨大、維護(hù)成本高，而且有統(tǒng)一的教學(xué)應(yīng)用需求，所以建立一個(gè)基于計(jì)算的桌面虛擬化平臺(tái)來(lái)進(jìn)行信息共享及教學(xué)互動(dòng)是十分必要的。

　　1 云計(jì)算與虛擬化原理

　　1.1云計(jì)算

　　云計(jì)算是近年來(lái)一種新型的計(jì)算技術(shù)，其主要以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過(guò)動(dòng)態(tài)的、靈活配置的虛擬化資源來(lái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)計(jì)算。它是分布式系統(tǒng)、并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的不斷發(fā)展、不斷結(jié)合的產(chǎn)物。隨著網(wǎng)絡(luò)上需要處理的數(shù)據(jù)量不斷增多，例如科研數(shù)據(jù)分析，海量信息搜索等，云計(jì)算通過(guò)分布式儲(chǔ)存的手段來(lái)近進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，采用大規(guī)模的分布式系統(tǒng)，利用高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，將數(shù)據(jù)的處理集中在能力較強(qiáng)的分布式集群系統(tǒng)。也就是說(shuō)，在云計(jì)算系統(tǒng)里，用戶(hù)需要的海量數(shù)據(jù)不會(huì)存儲(chǔ)在本地終端里，本地終端設(shè)備不需要運(yùn)行應(yīng)用程序，這些程序的運(yùn)行都是在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行。這樣用戶(hù)的終端設(shè)備無(wú)需很高的配置，通過(guò)簡(jiǎn)單的終端設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地都能使用各種數(shù)據(jù)應(yīng)用和服務(wù)，獲得同樣的用戶(hù)體驗(yàn)[1]。

　　從整體上來(lái)看，云計(jì)算為用戶(hù)終端提供統(tǒng)一的、可配置的應(yīng)用和服務(wù)環(huán)境，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的計(jì)算體系，同時(shí)能夠統(tǒng)一監(jiān)控資源的使用情況和用戶(hù)行為。云計(jì)算的整體架構(gòu)分成三個(gè)層，用戶(hù)服務(wù)層處在最上層，為用戶(hù)提供各種業(yè)務(wù)接口和應(yīng)用服務(wù)，是用戶(hù)直接進(jìn)行交互，并且能夠感知的最外層。中間的一層是云平臺(tái)接口層，包括開(kāi)發(fā)環(huán)境、編程環(huán)境、編程接口和代碼庫(kù)，此外還包括通用的企業(yè)中間件。最下面是虛擬化層和物理層，包含數(shù)據(jù)中心設(shè)施、虛擬管理、負(fù)載均衡、集群技術(shù)等。根據(jù)用戶(hù)需求，虛擬化層、物理層和數(shù)據(jù)中心設(shè)施基礎(chǔ)等實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)資源管理與調(diào)配，為上層提供優(yōu)質(zhì)的資源分配[2]。

　　1.2桌面虛擬化

　　在云計(jì)算的發(fā)展體系中虛擬化是主要支撐技術(shù)，桌面虛擬化技術(shù)又是虛擬化技術(shù)中發(fā)展最快的，最具應(yīng)用前景的虛擬化技術(shù)。當(dāng)前總共有兩種基于云計(jì)算架構(gòu)的桌面虛擬化解決方案：Virtual Desktop Infrastructure，簡(jiǎn)稱(chēng)VDI與Virtual OS Infrastructure，簡(jiǎn)稱(chēng)VOI[3]。

　　VDI桌面虛擬化將運(yùn)算集中在服務(wù)器端，通過(guò)基于服務(wù)器的模式提供管理和安全，能夠?yàn)檎麄�(gè)桌面映像提供集中化的管理。用戶(hù)部署VDI桌面虛擬化后，可以使用PC或者手機(jī)接入，訪(fǎng)問(wèn)自己的桌面環(huán)境，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地?zé)o差別的體驗(yàn)。VDI虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)是由早期的RDP協(xié)議和瘦客戶(hù)機(jī)概念逐步演變而來(lái)的，是目前市場(chǎng)上比較流行的一種桌面虛擬化模式。很多大的廠(chǎng)商都推出了自己相應(yīng)的VDI產(chǎn)品[4]。

　　VOI的設(shè)計(jì)直接在輸入輸出層實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤(pán)存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)重定向，從而使虛擬化的操作系統(tǒng)工作于本機(jī)物理設(shè)備之上，讓虛擬系統(tǒng)從分發(fā)就開(kāi)始接管計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，所有硬件的驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序以及各種資源設(shè)備均是直接可以訪(fǎng)問(wèn)的，不再需要下層系統(tǒng)的支撐。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，VOI的客戶(hù)端管理系統(tǒng)為用戶(hù)終端提供一個(gè)虛擬的磁盤(pán)存儲(chǔ)空間，把用戶(hù)終端的物理存儲(chǔ)介質(zhì)虛擬化，形成一個(gè)虛擬容器。由虛擬容器來(lái)運(yùn)行操作系統(tǒng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用的虛擬化[5]。

　　下面我們?cè)敿?xì)闡述在實(shí)現(xiàn)桌面虛擬化時(shí)遇到的問(wèn)題及需要注意的地方。這也是云計(jì)算架構(gòu)中的一些關(guān)鍵技術(shù)，涉及內(nèi)存、處理器、存儲(chǔ)和傳輸。

　　當(dāng)搭建桌面虛擬化過(guò)程中，由于服務(wù)器承載了大量的數(shù)據(jù)處理，內(nèi)存的部署就變的至關(guān)重要。桌面虛擬化需要很多的內(nèi)存，盡量選擇運(yùn)行較快的內(nèi)存，如果后臺(tái)需要運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)管理后臺(tái)，而這些系統(tǒng)又無(wú)法共享內(nèi)存，這就需要部署一定數(shù)量的內(nèi)存;除了內(nèi)存，處理器在桌面虛擬化平臺(tái)的作用我們也不能忽視，處理器的能力直接影響著服務(wù)器的運(yùn)算處理能力，物理服務(wù)器的CPU需要支持非常多的桌面系統(tǒng)。選擇多核心CPU，在部署桌面虛擬化時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)的性能有很高的要求，桌面虛擬化和其他的服務(wù)器虛擬化不同，因?yàn)樽烂嫣摂M化的數(shù)量更大，所以也導(dǎo)致了對(duì)存儲(chǔ)的要求更高。成百上千的桌面，集中部署在數(shù)據(jù)中心，對(duì)存儲(chǔ)的性能要求就自然不言而喻了。存儲(chǔ)設(shè)備的讀寫(xiě)速度影響著整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，因此需要一個(gè)非常強(qiáng)大且靈活的存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)支持大量的數(shù)據(jù)請(qǐng)求與操作。此外，為了更好的處理隨機(jī)讀寫(xiě)操作，可以采用緩存技術(shù)，讀寫(xiě)操作時(shí)，Cache的效率要比硬盤(pán)高效;桌面虛擬化的另一個(gè)重要的部分是網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，這直接跟用戶(hù)的體驗(yàn)相關(guān)，因此有必要將存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)鏈路升級(jí)為多條更快的鏈路。

　　2 校園云架構(gòu)桌面虛擬化方案

　　2.1 VDI架構(gòu)設(shè)計(jì)方案

　　校園虛擬化桌面的目的是能夠快速靈活的滿(mǎn)足各種教學(xué)上的需求，包括實(shí)驗(yàn)、視頻教學(xué)、閱讀等。我們所采用的是一套典型的CitrixVDI桌面虛擬化解決方案，它主要是由CitrixDesktop、CitrixPVS和CitrixApp三大虛擬化應(yīng)用服務(wù)集成實(shí)現(xiàn)，它將操作系統(tǒng)、用戶(hù)配置文件和應(yīng)用程序完全分離。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下： 　　2.2 VDI網(wǎng)絡(luò)部署實(shí)現(xiàn)

　　CitrixVDI通過(guò)以下幾個(gè)部分實(shí)現(xiàn)完整的虛擬化桌面：

　　服務(wù)器集群：將服務(wù)器物理資源虛擬化，在虛擬服務(wù)器上安裝CitrixDesktop、CitrixApp服務(wù)、文件服務(wù)和AD域架構(gòu)整合支撐虛擬桌面的發(fā)布和運(yùn)行。具體的部署：6臺(tái)內(nèi)存64GB的服務(wù)器，用來(lái)運(yùn)行虛擬化應(yīng)用服務(wù)器、AD域控制器和文件服務(wù)器;18臺(tái)內(nèi)存96GB服務(wù)器，用來(lái)給1500個(gè)虛擬桌面提供計(jì)算資源[8]。

　　存儲(chǔ)系統(tǒng)：用于保存配置文件和相關(guān)信息。用戶(hù)的配置文件被保存到文件服務(wù)器上，與操作系統(tǒng)分離。這樣操作系統(tǒng)不再保留響應(yīng)的客戶(hù)信息，用戶(hù)需要在登錄時(shí)根據(jù)策略才能獲取到文件存儲(chǔ)系統(tǒng)上的配置文件。具體部署：6臺(tái)P4500經(jīng)過(guò)群集配置后的總?cè)萘繛?6.5TB。

　　鏡像管理：一個(gè)運(yùn)行CitrixPVS管理控制系統(tǒng)的服務(wù)器，提供用戶(hù)虛擬桌面，保證用戶(hù)每次獲得的是一個(gè)全新的操作系統(tǒng)，并確保虛擬機(jī)鏡像的配置和安全。具體部署：2臺(tái)內(nèi)存16GB的物理服務(wù)器。

　　XenCenter管理控制臺(tái)：管理服務(wù)器集群中的所有虛擬機(jī)，保證XenServer的安全設(shè)備和補(bǔ)丁管理。

　　2.3工作機(jī)制與處理流程

　　本節(jié)我們描述一下CitrixVDI桌面虛擬化流程，在使用過(guò)程中通過(guò)桌面設(shè)備連接虛擬桌面時(shí)，用戶(hù)啟動(dòng)設(shè)備，打開(kāi)登錄頁(yè)面登錄，輸入相關(guān)信息后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到中心服務(wù)器，這是中心服務(wù)器對(duì)用戶(hù)的信息進(jìn)行認(rèn)證。當(dāng)用戶(hù)通過(guò)認(rèn)證后，中心服務(wù)器根據(jù)用戶(hù)的配置部署應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境，在所有部署完成后，中心服務(wù)器通知用戶(hù)客戶(hù)端連接應(yīng)用傳輸后臺(tái)，并將應(yīng)用程序的控制權(quán)交給客戶(hù)端。這時(shí)用戶(hù)能隨時(shí)訪(fǎng)問(wèn)虛擬桌面。工作流程如下圖所示：

　　3 總結(jié)分析

　　通過(guò)在學(xué)校部署VDI結(jié)構(gòu)的虛擬化桌面，也發(fā)現(xiàn)了此結(jié)構(gòu)的一些問(wèn)題和需要注意的地方。首先，采用VDI架構(gòu)每個(gè)虛擬機(jī)都需要有獨(dú)享的一部分內(nèi)存、存儲(chǔ)和處理功能來(lái)運(yùn)行用戶(hù)的桌面環(huán)境;其次，VDI還意味著每個(gè)用戶(hù)要有獨(dú)立的認(rèn)證許可證;另外，VDI會(huì)加大網(wǎng)絡(luò)流量。

　　針對(duì)這些問(wèn)題，需要在部署服務(wù)器的時(shí)候特別注意服務(wù)器的功能和性能，盡量部署功能強(qiáng)大的服務(wù)器。同時(shí)需要提高網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。這樣一來(lái)，整套部署成本會(huì)相對(duì)較高。

　　當(dāng)然較高成本帶來(lái)的好處是更高的可管理性和可用性，還提供了更好的用戶(hù)體驗(yàn)。從管理員的角度，通過(guò)統(tǒng)一對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行管理，大大提高了管理的可控性，只需要對(duì)桌面和應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一配置和管理。同時(shí)增強(qiáng)了安全管理的便利性。從用戶(hù)的角度，因?yàn)樗�需的�?shù)據(jù)和應(yīng)用處理都發(fā)生在數(shù)據(jù)中心，終端的復(fù)雜度大大降低，減少了不少終端的性能要求和成本。但得到的用戶(hù)體驗(yàn)是一致的�？傮w來(lái)說(shuō)，桌面虛擬化對(duì)于學(xué)校機(jī)房、圖書(shū)館管理、教學(xué)實(shí)驗(yàn)等應(yīng)用場(chǎng)景非常適合。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　論文發(fā)表期刊推薦《杭州師范學(xué)院學(xué)報(bào)》(社會(huì)科學(xué)版)是杭州師范學(xué)院主辦的人文社會(huì)科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)理論刊物。1979年8月創(chuàng)刊，1983年起向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行.現(xiàn)為雙月刊，大16開(kāi)，120頁(yè)�！逗贾輲煼秾W(xué)院學(xué)報(bào)》(社會(huì)科學(xué)版)多年來(lái)以創(chuàng)高水平學(xué)術(shù)期刊為目標(biāo)，關(guān)注中國(guó)社會(huì)變革、理論前沿與學(xué)術(shù)自身增長(zhǎng)，實(shí)事求是，繁榮學(xué)術(shù)，積累文化，服務(wù)于科研教學(xué)。本刊學(xué)術(shù)優(yōu)勢(shì)在文化、哲學(xué)、歷史、學(xué)術(shù)史、語(yǔ)言學(xué)、傳播學(xué)、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科。

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