林先津

（華僑大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與教育技術(shù)中心，福建泉州 362021）

華僑大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與教育技術(shù)中心為全校多媒體、計算機及部分語言實驗室提供教學(xué)服務(wù)，目前管理了2個校區(qū)的教學(xué)設(shè)備，其中有多媒體教室約200間、機房電腦約2 000臺、語音實驗室11間。由于設(shè)備（客戶端）數(shù)量眾多、位置分散、應(yīng)用環(huán)境（教學(xué)）復(fù)雜，對管理者提出了很高的要求，主要表現(xiàn)在：（1）操作系統(tǒng)多樣化及軟件安裝存在軟件環(huán)境個性化、復(fù)雜化；（2）設(shè)備分布散，教學(xué)軟件安裝、補丁升級、病毒庫升級工作量巨大，運維難度大，無法及時滿足提供教學(xué)需求，影響了教學(xué)的正常進行。這些問題讓管理人員面臨了巨大的壓力，迫切需要有一套完整有效的信息化系統(tǒng)管理解決方案對實驗室的資源分散應(yīng)用、集中管理，降低各種費用，改變信息資源的應(yīng)變模式為“集中式的信息管理架構(gòu)”模式［1－3］，讓信息應(yīng)用資源發(fā)揮了更大的效用。

1 桌面虛擬化技術(shù)分析

虛擬化是各個系統(tǒng)集成廠商所共用的一個概念，即通過劃分計算機的軟硬件資源，形成多個虛擬的應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境［4］。目前的桌面虛擬化應(yīng)用有2個關(guān)鍵特征：一是將分散在分點的應(yīng)用系統(tǒng)都集中管理在總的服務(wù)器中；二是提高了客戶端的利用率和應(yīng)用效率［5］。隨著近幾年虛擬化技術(shù)不斷發(fā)展，桌面虛擬化技術(shù)在分布式設(shè)備管理中有非常明顯的優(yōu)勢，桌面虛擬化是管理者應(yīng)對數(shù)量多、分布式設(shè)備管理的一個新的解決方案和基礎(chǔ)架構(gòu)理念。

1.1 桌面虛擬化平臺基礎(chǔ)架構(gòu)

Phantosys桌面虛擬化是一套以終端硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)管理及存儲為基礎(chǔ)的運算模式，即以從事使用者服務(wù)管理與供應(yīng)工作的平臺，實際上是在傳統(tǒng)設(shè)備的、以硬盤為基礎(chǔ)的運算架構(gòu)中增加硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)存取路徑的層次，并在路徑中加入管理功能［6］。圖1為Phantosys桌面虛擬化平臺基礎(chǔ)架構(gòu)。

圖1 桌面虛擬化平臺基礎(chǔ)架構(gòu)

在Phantosys DVP 架構(gòu)之下，硬盤的存取與管理路徑系由3 個組件組成：Phantosys 本地扇區(qū)數(shù)據(jù)緩存（LocalCache）架構(gòu)、Phantosys EDSC（EthernetDisk Sector Communication）網(wǎng)絡(luò)硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議及Phantosys DesktopVirtual Platform PIM 群集文件架構(gòu)。Phantosys通過EDSC網(wǎng)絡(luò)硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、本地硬盤扇區(qū)緩存技術(shù)和跨平臺群集文件系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)了多桌面應(yīng)用環(huán)境的模塊化組合和動態(tài)生成以及隨需提供，確保了桌面運行的效果和傳統(tǒng)的設(shè)備沒有任何差異和改變，建立了在桌面虛擬化技術(shù)領(lǐng)域中全新的技術(shù)方向和解決方案。

1.2 EDSC協(xié)議

EDSC 磁盤扇區(qū)傳輸協(xié)議是一套計算機硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)管理與傳輸服務(wù)供應(yīng)協(xié)議，是系統(tǒng)平臺的通信基礎(chǔ)，位于客戶端操作系統(tǒng)之下、直接對客戶端的硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)進行管理和控制，能夠支持主流操作系統(tǒng)（Windows系列、Linux 系列）。位于OSI 7 層網(wǎng)絡(luò)模式中的數(shù)據(jù)鏈路層（在需要的時候也可轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議），能夠?qū)⒏鞣N服務(wù)套件以扇區(qū)緩存的方式動態(tài)架構(gòu)到運算平臺（亦即客戶端）的硬盤內(nèi)，內(nèi)含多組協(xié)議指令，可用以執(zhí)行客戶端硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)的存取與管理工作（例如安裝、刪除、存儲空間調(diào)整、復(fù)制、存取管理、桌面環(huán)境整合），以此達(dá)成應(yīng)用服務(wù)的管理與供應(yīng)工作。

1.3 本地硬盤扇區(qū)緩存技術(shù)

本地硬盤扇區(qū)緩存技術(shù)可以讓客戶端的硬盤不再安裝任何分區(qū)格式和文件系統(tǒng)，本地硬盤在系統(tǒng)架構(gòu)里成為一個緩存設(shè)備，并且這種緩存機制是位于BIOS之上、操作系統(tǒng)之下的。客戶端在第一次調(diào)用一個操作系統(tǒng)或軟件的時候，本地硬盤扇區(qū)緩存將調(diào)用過的數(shù)據(jù)以扇區(qū)的方式載入到客戶端硬盤，當(dāng)客戶端重復(fù)調(diào)用相同的系統(tǒng)或軟件時，就可以直接從本地硬盤直接取用，不用再從平臺服務(wù)器調(diào)取，并且客戶端在系統(tǒng)運行期間的一切硬盤I／O 存儲動作都是基于本地的，如此可以充分發(fā)揮客戶端的完整硬件性能，并且對服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)的壓力極低。

1.4 跨平臺群集文件系統(tǒng)技術(shù)

跨平臺的群集文件是指在平臺服務(wù)器端的負(fù)責(zé)客戶端桌面系統(tǒng)供應(yīng)的資源池文件，這個文件系統(tǒng)能夠?qū)⒏鞣N不同文件格式、不同原廠的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件耦合在一起，利用單個資源池文件就能為客戶端提供各種主流操作系統(tǒng)（Windows系列、Linux 系統(tǒng)）和基于這些操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用軟件的生成、調(diào)用和管理。

2 桌面虛擬技術(shù)在分布式設(shè)備管理中的方案設(shè)計

2.1 桌面虛擬技術(shù)方案總體規(guī)劃

基于學(xué)校現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)、應(yīng)用及需求，為能保證在最短時間內(nèi)穩(wěn)定地使系統(tǒng)上線，并且保證今后若干年內(nèi)系統(tǒng)良好的可擴展性和可升級性，采用桌面虛擬技術(shù)實現(xiàn)的目標(biāo)如下：

（1）通過對服務(wù)器、存儲硬件等物理資源的共享和虛擬化，提供給用戶與使用傳統(tǒng)設(shè)備基本一致的操作體驗，并能夠動態(tài)地對用戶之間進行計算資源的調(diào)配，支持在增加硬件配置和許可數(shù)等條件下靈活的擴展功能。

（2）要求界面響應(yīng)速度與傳統(tǒng)設(shè)備相比無明顯差距，支持常用外設(shè)如掃描儀、攝像頭、打印機等，提供通用打印驅(qū)動，方便用戶打印。

（3）必須支持多種前端協(xié)議，提供多種協(xié)議的統(tǒng)一管理及接入。支持網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)，能夠根據(jù)帶寬，自動調(diào)整網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸率和圖像清晰度調(diào)整。要求支持底層DMZ、防火墻功能，支持虛擬交換機／路由功能，以及鏡像克隆功能。

（4）要求虛擬設(shè)備能夠運行所有的Windows軟件，無需做額外的改造或配置。同時能夠支持管理員在后臺統(tǒng)一、方便地完成如下任務(wù)：分配、調(diào)整各物理資源，在虛擬設(shè)備上安裝操作系統(tǒng)及各種應(yīng)用軟件、進行配置及安全管理等。

（5）高可用性、高可靠性保證，并支持容災(zāi)功能，要求實現(xiàn)在線遷移，以保證物理服務(wù)器故障的零停機、零數(shù)據(jù)丟失的持續(xù)可用性；可與主流備份軟件兼容，提供高級備份技術(shù)與功能，例如重復(fù)性數(shù)據(jù)刪除、顆粒度恢復(fù)、Lanfree高速備份功能［7］。

2.2 桌面虛擬技術(shù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

由于Phantosys Desktop Virtual Platform 中，客戶機的操作系統(tǒng)和所有文件及數(shù)據(jù)均由服務(wù)器控管，所以對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的品質(zhì)要求較高。與服務(wù)器相連的交換機必須使用千兆端口，條件允許與客戶端連接的交換機也可使用千兆端口。

2.2.1 綜合布線系統(tǒng)設(shè)計

核心交換機為全千兆骨干交換機，并具備足夠的光纖模塊服務(wù)器直連核心交換機的千兆RJ45 端口；核心交換機與各個機房的匯聚交換機之間采用光纖鏈接；接入層交換機至少需具備一個全雙工千兆RJ45端口與匯聚交換機全雙工千兆RJ45 端口點對點連接；接入層交換機到每個Client網(wǎng)卡間采用點對點的超五類布線，保證全雙工百兆到桌面。

2.2.2 要確保PXE 協(xié)議、EDSC 協(xié)議能夠正常通信

（1）PXE 是INTEL 推出的一種預(yù)引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在遠(yuǎn)程啟動過程中，客戶端通過PXE向服務(wù)器發(fā)生請求，要求服務(wù)器分配一個IP 地址，再用TFTP或MTFTP協(xié)議下載一個啟動軟件包到本機內(nèi)存中并執(zhí)行，由這個啟動軟件包完成終端基本軟件設(shè)置，從而引導(dǎo)預(yù)先存在于服務(wù)器中的終端操作系統(tǒng)。

（2）如果Phantosys DVP與對應(yīng)的客戶端不在一個Vlan 中，必須在網(wǎng)絡(luò)中將Phantosys DVP 使用到的協(xié)議端口在Vlan間做轉(zhuǎn)發(fā)，以確保通信。

2.3 桌面虛擬化在教學(xué)應(yīng)用環(huán)境集中管理應(yīng)用

2.3.1 定制多操作系統(tǒng)的教學(xué)支撐環(huán)境

在服務(wù)器端安裝絕大部分的主流操作系統(tǒng)如Win2000Pro、Win2000Server、WinXPHome、WinXPPro、Win2003Server、Vista、Windows7、大多數(shù)的Linux發(fā)行版本等，配合各種教學(xué)應(yīng)用軟件，供客戶端使用。

2.3.2 定制個性化的教學(xué)環(huán)境

實驗室可以根據(jù)每個教師、每個班級、每個專業(yè)不同的軟件特點、教學(xué)需求，生成量身定做的系統(tǒng)和資料盤，供教師隨需組合、調(diào)用，甚至在一個機房里，進行分組教學(xué)（每組調(diào)用的系統(tǒng)、軟件不同），這樣使一個普通機房用途個性化、多樣化，提高了教育投資的利用率、最大限度地滿足越來越復(fù)雜的教育需要［8－12］。

2.3.3 在線的集中更新升級維護

教師上課時只需要啟動自己所需的環(huán)境（一個沒有其他不相關(guān)軟件干擾、不存在病毒問題的開放式的教學(xué)環(huán)境），這種環(huán)境建立的過程可在線完成，即管理人員可以在空閑的時候隨便找一臺客戶機進行補丁安裝、軟件安裝、病毒庫升級等所有需要做的更新，然后分享給所有的計算機即可。在線更新的技術(shù)可以幫助管理員從繁重、單一的計算機GHOST 中解脫出來，將更多的寶貴精力放到更重要的事。

3 結(jié)束語

針對數(shù)量多、分布式的設(shè)備應(yīng)用管理，桌面虛擬化是個新的解決方案和基礎(chǔ)架構(gòu)理念。對使用者而言可以讓桌面用戶調(diào)用操作系統(tǒng)、OA 辦公軟件、財務(wù)軟件等應(yīng)用；對IT 管理者而言獲得了在中心機房集中管理桌面應(yīng)用、對桌面應(yīng)用實現(xiàn)統(tǒng)一配置與管理的能力。因為桌面集中管理、虛擬化和隨需交付，為桌面用戶提供充分靈活操作空間的同時，又提高了管理水平，保證了實驗教學(xué)的順利進行。

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