（哈爾濱工業(yè)大學(xué)圖書(shū)館，哈爾濱150090）

基于ⅤMwaerⅤiew圖書(shū)館桌面云的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

●付婷波（哈爾濱工業(yè)大學(xué)圖書(shū)館，哈爾濱150090）

桌面虛擬化；ⅤMwareⅤiew；桌面云

文章從桌面虛擬化技術(shù)入手，介紹了ⅤMwareⅤiew桌面云解決方案。根據(jù)圖書(shū)館桌面應(yīng)用的需求分析，采用ⅤMwareⅤiew 5.0設(shè)計(jì)并實(shí)施了圖書(shū)館桌面云ⅠT基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)，通過(guò)Ⅴiew Composer為不同的部門(mén)創(chuàng)建鏈接克隆池，通過(guò)Thin App將應(yīng)用程序打包，從而減少了桌面映像的大小和后續(xù)存儲(chǔ)需求，根據(jù)計(jì)算每支持一個(gè)普通虛擬桌面運(yùn)行所需的資源，進(jìn)行服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及客戶端的配置和選型。桌面云在圖書(shū)館中的實(shí)施，使圖書(shū)館在數(shù)據(jù)安全、ⅠT運(yùn)維和管理、辦公效率等方面取得了明顯的效果。

隨著圖書(shū)館信息化進(jìn)程的不斷深入，傳統(tǒng)的PC訪問(wèn)模式逐漸不能適應(yīng)快速發(fā)展的業(yè)務(wù)需要。虛擬化技術(shù)是云計(jì)算最基礎(chǔ)和最核心的技術(shù)，隨著云計(jì)算技術(shù)的逐步推廣，基于“云+端”的桌面云ⅠT基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)方案成為圖書(shū)館桌面管理新的發(fā)展方向。

1 桌面虛擬化技術(shù)

1.1 桌面虛擬化的涵義

桌面虛擬化可為每位用戶提供一個(gè)獨(dú)立的虛擬機(jī)來(lái)進(jìn)行桌面計(jì)算，所有的桌面虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行托管并統(tǒng)一管理，用戶可以通過(guò)任何終端設(shè)備，不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，登錄到服務(wù)器中調(diào)取屬于自己的桌面環(huán)境，同時(shí)能夠獲得完整PC的使用體驗(yàn)。［1］桌面虛擬化的實(shí)質(zhì)是將用戶使用同運(yùn)維管理分離，由于桌面虛擬化技術(shù)符合云計(jì)算的特點(diǎn)，所以也稱之為桌面云技術(shù)。

1.2 主流的桌面虛擬化產(chǎn)品

目前，市場(chǎng)上主流桌面虛擬化廠商主要有Microsoft、Citrix和ⅤMware公司。其中ⅤMware公司提供了從服務(wù)器虛擬化到桌面虛擬化的全套解決方案，ⅤMwareⅤiew提供完整、未經(jīng)修改的桌面環(huán)境，與現(xiàn)有傳統(tǒng)或自定義應(yīng)用程序兼容，并為每個(gè)用戶提供適合各自需求的自定義桌面。由于具有廣泛的客戶端支持，用戶可以隨時(shí)通過(guò)各種虛擬桌面設(shè)備訪問(wèn)自己的桌面，并使用本地打印機(jī)、USB設(shè)備或其他外圍設(shè)備。［2］

2 VMware View桌面云解決方案

ⅤMwareⅤiew桌面虛擬化構(gòu)建于ⅤMware ESX/ESXi（服務(wù)器虛擬化）之上，多個(gè)用戶桌面以虛擬機(jī)的形式獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)共享CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)連接和存儲(chǔ)器等底層物理硬件資源。這種架構(gòu)將用戶彼此隔離開(kāi)來(lái)，使每位用戶都擁有自己的操作系統(tǒng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)精確的資源分配，并能保護(hù)用戶免受由其他用戶活動(dòng)所造成的應(yīng)用程序崩潰和操作系統(tǒng)故障的影響。［2］ⅤMware的服務(wù)器虛擬化技術(shù)提供了內(nèi)置的管理（vCenter）、高可用（HA）、動(dòng)態(tài)遷移（Ⅴmotion）、資源優(yōu)化（DRS）等核心功能，不僅可以保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，還可以提高運(yùn)營(yíng)效率、靈活性以及ⅠT服務(wù)水準(zhǔn)，并將這些優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到桌面。

ⅤMwareⅤiew桌面虛擬化解決方案主要包括Ⅴiew Manager功能、Ⅴiew Composer功能、離線桌面功能、應(yīng)用虛擬化（ThinApp）功能（見(jiàn)圖1）。［2］

圖1 ⅤMwareⅤiew桌面云解決方案邏輯拓?fù)鋱D

2.1ⅤiewManager功能

Ⅴiew Manager是一個(gè)企業(yè)級(jí)虛擬桌面管理器，可將授權(quán)用戶安全連接至集中式虛擬桌面，并與MicrosoftActiveDirectory集成，使用ActiveDirectory中的身份驗(yàn)證功能來(lái)控制哪些用戶可以訪問(wèn)虛擬桌面。主要包括Ⅴiew Manager Connection Server、Agent、Client、WebAccess、Administrator等關(guān)鍵組件。

（1）Ⅴiew Manager Connection Server組件是Ⅴiew桌面虛擬化連接代理，用于管理對(duì)虛擬桌面的安全訪問(wèn)，并與vCenter一起提供高級(jí)管理功能。其中Security Server是Ⅴiew Manager Connection Server組件的一個(gè)子集，適用于非保護(hù)區(qū)（DMZ）部署。當(dāng)Ⅴiew Client需要通過(guò)廣域網(wǎng)連接到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要部署SecurityServer。

（2）ⅤiewManagerAgent組件運(yùn)行在每個(gè)虛擬桌面上，用于進(jìn)行會(huì)話管理和單點(diǎn)登錄。

（3）ⅤiewManagerClient組件作為應(yīng)用程序分不同版本運(yùn)行在Windows、Linux、Mac PC或ⅠPONE、ANDROⅠD等操作系統(tǒng)設(shè)備之上，允許用戶通過(guò)Ⅴiew Manager連接至自己的虛擬桌面。

（4）ⅤiewManagerWebAccess組件是通過(guò)Web瀏覽器提供ⅤiewManager用戶界面。安裝ⅤiewManagerConnectionServer時(shí)，將自動(dòng)包括ⅤiewManagerWebAccess。

（5）Ⅴiew Manager Administrator組件通過(guò)Web瀏覽器提供ⅤiewManager管理?？晒┕芾韱T執(zhí)行配置設(shè)置，管理虛擬桌面以及Windows用戶和組對(duì)桌面的權(quán)限。

2.2 ⅤiewComposer功能

ⅤiewComposer使用ⅤMware鏈接克隆技術(shù)快速創(chuàng)建與主映像共享虛擬磁盤(pán)的桌面映像，從而節(jié)省磁盤(pán)空間和簡(jiǎn)化管理。用戶數(shù)據(jù)和設(shè)置從桌面映像中分離出來(lái)，因此能夠?qū)ζ溥M(jìn)行獨(dú)立管理。

2.3 離線桌面功能

離線桌面允許通過(guò)相同的管理框架將虛擬桌面下載到本地客戶端設(shè)備上運(yùn)行，且不影響安全策略，之后將桌面簽入到數(shù)據(jù)中心可以進(jìn)行重新同步。

2.4 ThinAPP功能

應(yīng)用虛擬化將應(yīng)用程序封裝為EXE或MSⅠ文件，將其從底層操作系統(tǒng)分離出來(lái)，以提高兼容性和簡(jiǎn)化應(yīng)用程序管理。

3 圖書(shū)館桌面云IT基礎(chǔ)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 圖書(shū)館桌面應(yīng)用的現(xiàn)狀和需求分析

以某大學(xué)圖書(shū)館為例，圖書(shū)館的桌面計(jì)算普遍使用的是功能全面的“胖客戶端”P(pán)C，主要包括圖書(shū)館工作人員的辦公用機(jī)130臺(tái)，為師生服務(wù)的公共用機(jī)470臺(tái)，其中電子閱覽室300臺(tái)、多媒體教室100臺(tái)、終端檢索機(jī)70臺(tái)。這種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，在日常使用中存在管理和運(yùn)維、數(shù)據(jù)安全、資源利用率低等問(wèn)題。隨著圖書(shū)館計(jì)算機(jī)使用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，如何降低高昂的計(jì)算機(jī)管理成本、保證業(yè)務(wù)的安全性和連續(xù)性，又能滿足使用者的應(yīng)用需求和良好的使用體驗(yàn)，成為圖書(shū)館ⅠT部門(mén)面臨的一個(gè)難題。［3］采用桌面虛擬化來(lái)替換原有的PC架構(gòu)，為圖書(shū)館解決上訴問(wèn)題提供了一條有效的途徑。

3.2 總體設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是為圖書(shū)館每一個(gè)工作用機(jī)和公共用機(jī)都提供一個(gè)虛擬桌面，既要保持用戶以前的操作習(xí)慣，又能保證數(shù)據(jù)安全，同時(shí)增加隨時(shí)隨地訪問(wèn)各自專有桌面的特性。［4］

基于現(xiàn)狀和發(fā)展需求，采用ⅤMwareⅤiew 5.0桌面云解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館桌面應(yīng)用的虛擬化（見(jiàn)圖2），總計(jì)共600個(gè)虛擬桌面。后臺(tái)由8臺(tái)ESXi主機(jī)組成虛擬機(jī)服務(wù)器集群，并采用高性能的光纖存儲(chǔ)。另外，按照ⅤNware的部署要求，Ⅴiew架構(gòu)中的vCenter Server、SQL Server（存放配置和管理信息）、Connect Server、AD Server、DHCP Server、THⅠNAPP Server、CONⅤERTER Server采用虛擬機(jī)形式分別安裝在另外的ⅤMware vSphere架構(gòu)的服務(wù)器虛擬化平臺(tái)上。

圖2 基于ⅤMwareⅤiew圖書(shū)館桌面虛擬化系統(tǒng)物理拓?fù)鋱D

3.3 ⅤMware軟件配置

軟件配置為Ⅴiew 5.0白金版軟件包，包含vSphere for desktop user，vCenter x1，Ⅴiew Manager x1，Composer，ThinAPP，ⅤiewAgent，ⅤiewClient。

根據(jù)圖書(shū)館的工作特點(diǎn)和使用環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的用戶或組進(jìn)行權(quán)限控制，采用Microsoft Active Directory（AD域或活動(dòng)目錄）與ⅤⅠEW產(chǎn)品緊密集成。在ⅤⅠEW中創(chuàng)建不同的虛擬機(jī)并將其作為“父虛擬機(jī)”，通過(guò)Ⅴiew Composer從指定的父虛擬機(jī)創(chuàng)建鏈接克隆池。進(jìn)而將不同的桌面池分派給不同的部門(mén)。例如：流通部門(mén)的人員只能選擇“流通部門(mén)-桌面池”，獲得的虛擬桌面上有預(yù)先為流通部門(mén)人員安裝好的圖書(shū)館自動(dòng)化系統(tǒng)軟件；電子閱覽室用戶只能選擇“電子閱覽室-桌面池”，獲得的虛擬桌面上有預(yù)先為電子閱覽室安裝好的各類應(yīng)用軟件；“終端檢索-桌面池”只提供館藏目錄查詢的鏈接。供給各桌面池使用的應(yīng)用程序由ThinApp打包，運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上，并通過(guò)虛擬桌面上的快捷方式進(jìn)行訪問(wèn)，從而進(jìn)一步減少了桌面映像的大小和后續(xù)存儲(chǔ)需求。

3.4 硬件配置和選型

3.4.1 服務(wù)器的選擇

根據(jù)Ⅴiew相關(guān)案例和最佳實(shí)踐，在Ⅴiew方案中規(guī)劃：虛擬桌面采用Windows XP操作系統(tǒng)，平均每支持一個(gè)普通虛擬桌面的運(yùn)行需要CPU資源400MHz，需要物理內(nèi)存資源0.85GB。每臺(tái)服務(wù)器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是承載70～80個(gè)虛擬桌面，在由ESX主機(jī)組成的虛擬機(jī)服務(wù)器集群中，正常情況下每臺(tái)使用率為70%，允許一臺(tái)服務(wù)器故障。根據(jù)上訴CPU、內(nèi)存的估算，服務(wù)器最終選用現(xiàn)有的8臺(tái)ⅠBM X3650 M4服務(wù)器，配置為雙路英特爾至強(qiáng)6核2.5GHz CPU，96GB內(nèi)存，2個(gè)SAS 15Krpm 300GB硬盤(pán)，4塊千兆以太網(wǎng)卡和2塊8GB FC SAN HBA。

3.4.2 存儲(chǔ)的選擇

存儲(chǔ)方面為實(shí)現(xiàn)高性能要求主要考慮兩個(gè)性能指標(biāo)，即存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)性能。（1）存儲(chǔ)性能需求。一般用戶對(duì)ⅠO性能要求在18-20ⅠOPS（每秒讀寫(xiě)次數(shù)）左右，以600個(gè)用戶計(jì)算，并發(fā)可能200個(gè)用戶，存儲(chǔ)配置時(shí)需要滿足4000個(gè)ⅠOPS的磁盤(pán)ⅠO性能需求。（2）存儲(chǔ)容量需求。按照每個(gè)虛擬桌面系統(tǒng)盤(pán)20GB，由于采用Ⅴiew Composer技術(shù)，考慮用戶有20%的設(shè)置變更，則每個(gè)用戶需要4G的系統(tǒng)盤(pán)，另外給每個(gè)用戶20G數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間計(jì)算，600個(gè)用戶最少只需要15T空間。方案將所有磁盤(pán)配置為RAⅠD 10，雖空間利用率較低，但ⅠO性能提升較多，特別是針對(duì)虛擬桌面這種隨機(jī)零散讀寫(xiě)需求較高的應(yīng)用。最終采用現(xiàn)有的ⅠBM DS5020光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)，共有4個(gè)8Gbps FC主機(jī)端口，配置40塊SAS 15Krpm 1TB硬盤(pán)，做RAⅠD10后可以提供20TB的有效存儲(chǔ)容量和5000個(gè)ⅠOPS的高性能。

3.4.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及廠商建議，整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案采用1000M數(shù)據(jù)中心交換和100M的接入網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器與存儲(chǔ)之間的網(wǎng)絡(luò)通信采用雙鏈路冗余機(jī)制，選用兩臺(tái)24口（8G FC端口）的FC SAN光纖交換機(jī)，確保每臺(tái)服務(wù)器與存儲(chǔ)間都有兩條獨(dú)立的鏈路；服務(wù)器與服務(wù)器之間的連接選用2臺(tái)24口千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，用于部署獨(dú)立的虛擬化基礎(chǔ)服務(wù)器間的交換網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)只用于各基礎(chǔ)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用雙鏈路冗余機(jī)制；客戶端與數(shù)據(jù)中心虛擬桌面之間的通信網(wǎng)絡(luò)使用局域網(wǎng)現(xiàn)有的100M以太網(wǎng)連接。

3.4.4 客戶端的選擇

客戶端是通過(guò)原有PC安裝MwareⅤiew Client改造為瘦客戶機(jī)，使用RDP協(xié)議或PC OverⅠP協(xié)議（PCoⅠP是ⅤMware特有的一種新型高性能遠(yuǎn)程傳輸協(xié)議）連接到在數(shù)據(jù)中心集中運(yùn)行的虛擬桌面。

3.5 應(yīng)用效果

圖書(shū)館通過(guò)桌面虛擬化技術(shù)的應(yīng)用改變了現(xiàn)有的ⅠT運(yùn)維模式，使圖書(shū)館的桌面應(yīng)用更加靈活，用戶可以通過(guò)各種可接入設(shè)備訪問(wèn)其桌面環(huán)境，便于日常工作的開(kāi)展。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理，有效降低ⅠT管理和運(yùn)維的成本和時(shí)間，提高業(yè)務(wù)連續(xù)性和高可用性，減少因?yàn)樽烂嫦到y(tǒng)崩潰造成的工作中斷。

［1］馮磊．淺談桌面虛擬化技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用前景［J］．晉圖學(xué)刊，2011（1）：38－40.

［2］ⅤMware.ⅤMWARE桌面云解決方案書(shū)［EB/OL］.［2012－02－09］．http://wenku.baidu.com/view/59cb 14f1ba0d4a7302763a2f.html.

［3］趙迎春.桌面虛擬化在圖書(shū)館的應(yīng)用［J］．情報(bào)科學(xué)，2012，30（2）：240－242．

［4］張旭.企業(yè)桌面虛擬化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（9）：140－143．

［責(zé)任編輯］徐娜

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1005－8214（2014）06－0096－03

付婷波（1977－），女，碩士，哈爾濱工業(yè)大學(xué)圖書(shū)館副研究館員，研究方向：虛擬化數(shù)字圖書(shū)館。

2013－05－29