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新一代桌面虛擬化技術(shù)-即時(shí)桌面交付

A Desktop VirtualizationTechnology in New Generation- The Instant Desktop Delivery

2016年2月，VMware發(fā)布了桌面虛擬化平臺(tái)的最新版本Horizon 7，其中包含了新一代的桌面虛擬化技術(shù)——即時(shí)桌面交付。

傳統(tǒng)的虛機(jī)都是從硬盤啟動(dòng)的，當(dāng)同時(shí)啟動(dòng)的虛機(jī)比較多的時(shí)候，往往造成啟動(dòng)風(fēng)暴和內(nèi)存風(fēng)暴。

●啟動(dòng)風(fēng)暴是指很多虛機(jī)啟動(dòng)時(shí)，大家都要對硬盤進(jìn)行讀操作，造成密集磁盤讀操作，從而引起讀操作的競爭，導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能下降，虛機(jī)啟動(dòng)非常慢。通常的解決方案是采用SSD作為高速緩存來提高讀操作的性能；

●內(nèi)存風(fēng)暴是指很多虛機(jī)啟動(dòng)時(shí)都要申請大量的內(nèi)存，造成Hypervisor在短時(shí)間內(nèi)調(diào)度內(nèi)存的巨大壓力。

一、即時(shí)交付（Just-In-Time Delivery）

即時(shí)克隆（Instant Clone）是一種創(chuàng)新的虛機(jī)啟動(dòng)技術(shù)，它不再是從磁盤鏡像來啟動(dòng)虛機(jī)，而是從系統(tǒng)中一臺(tái)已經(jīng)運(yùn)行的父虛機(jī)中直接創(chuàng)建（vmFork）一臺(tái)新的子虛機(jī)。子虛機(jī)不需要有物理鏡像，在一開始的時(shí)候重用父虛機(jī)的內(nèi)存，所以子虛機(jī)跟父虛機(jī)是一模一樣的。這特別適合于桌面虛擬化這種應(yīng)用場景，因?yàn)榇蟛糠肿烂嫦到y(tǒng)的操作系統(tǒng)都是一樣的，上面跑的軟件也幾乎一樣，辦公環(huán)境就是Office，呼叫中心就是座席服務(wù)軟件，所不同的只是個(gè)人的數(shù)據(jù)和Windows環(huán)境設(shè)置。

即時(shí)交付（Just-In-Time Delivery）是由Instant Clone、App Volumes和User Environment Manager幾項(xiàng)技術(shù)一起協(xié)作來實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)桌面系統(tǒng)主要包括以下幾部分：

1、桌面虛擬機(jī)及Windows操作系統(tǒng)

先行啟動(dòng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的桌面虛機(jī)，上面有基本的Windows操作系統(tǒng)，其他后續(xù)的桌面虛機(jī)都可以直接利用這臺(tái)父虛擬機(jī)的內(nèi)存而即時(shí)克隆出來。

2、桌面上的應(yīng)用軟件

每臺(tái)虛擬機(jī)上需要用到的應(yīng)用軟件都被預(yù)先封裝在App Volumes的應(yīng)用容器（卷）中，這些容器是被多臺(tái)虛擬機(jī)所共享的，可以快速地裝配（Mount）到剛剛克隆出來的虛機(jī)上。

3、用戶個(gè)人數(shù)據(jù)

用戶的個(gè)人數(shù)據(jù)既可以存放在一個(gè)可寫的App Volume卷中，也可以用目錄重定向指向文件服務(wù)器的個(gè)人目錄，用戶登錄時(shí)被動(dòng)態(tài)地裝配到虛機(jī)上；

4、Windows環(huán)境設(shè)置

個(gè)人對于操作系統(tǒng)環(huán)境的配置（應(yīng)用參數(shù)設(shè)置喜好、輸入法等）可以被User Environment Manager快速配置到虛機(jī)上，從而構(gòu)成一個(gè)完整的個(gè)人專用桌面系統(tǒng)。

由于需要從物理鏡像啟動(dòng)并進(jìn)行Windows的初始化，傳統(tǒng)虛擬桌面環(huán)境中啟動(dòng)2000個(gè)桌面大概需要1～2個(gè)小時(shí)。對比一下，Horizon 7的即時(shí)交付方案可以在20分鐘內(nèi)生成2000個(gè)虛擬桌面，主要原因是幾乎所有的操作都是在內(nèi)存中完成的。這一性能提升相比于傳統(tǒng)VDI技術(shù)是驚人的，達(dá)到了一秒一桌面的效果。

從用戶體驗(yàn)的角度來看，在用戶登錄之前，他的桌面并不存在。只有當(dāng)用戶發(fā)起登錄請求之后，Horizon才去幫助他動(dòng)態(tài)合成一個(gè)屬于他的專用桌面，整個(gè)過程只需要十幾秒鐘時(shí)間，這就相當(dāng)于連接一個(gè)普通遠(yuǎn)程虛擬桌面的時(shí)間，仍然可以保持原有的用戶體驗(yàn)。

二、減少硬件容量需求

Horizon 7的即時(shí)交付桌面虛擬化方案可以大大減少對于硬件容量的要求。

1、內(nèi)存

vSphere在由父虛擬機(jī)vmFork出子虛擬機(jī)時(shí)，完全重用原父虛擬機(jī)的內(nèi)存鏡像，只有當(dāng)子虛擬機(jī)中的內(nèi)存發(fā)生寫操作時(shí)，才會(huì)針對改動(dòng)的那部分內(nèi)存創(chuàng)建一個(gè)副本，在副本中進(jìn)行寫操作，這種技術(shù)稱之為“寫時(shí)才復(fù)制”（Copy-On-Write）。每一個(gè)虛機(jī)的內(nèi)存實(shí)際上是由父虛機(jī)的內(nèi)存和Copy-On-Write內(nèi)存拼接而成的，COW那部分內(nèi)存才是每個(gè)虛機(jī)所專有的。

這就避免了傳統(tǒng)VDI環(huán)境啟動(dòng)時(shí)的內(nèi)存風(fēng)暴，在開始的時(shí)候每個(gè)虛機(jī)占用的內(nèi)存非常少，盡量重用父虛擬機(jī)的內(nèi)存；隨著后續(xù)的使用變化，每個(gè)子虛機(jī)的內(nèi)存用量才會(huì)慢慢上升。但是由于基本操作系統(tǒng)跟父虛機(jī)是一樣，還是有很大一部分內(nèi)存會(huì)重用父虛機(jī)的內(nèi)存，所以在大部分應(yīng)用場景下，采用Horizon 7即時(shí)交付技術(shù)的虛機(jī)對于內(nèi)存的用量要比傳統(tǒng)的VDI低一些。

2、磁盤存儲(chǔ)

采用即時(shí)交付技術(shù)生成的虛擬桌面對于磁盤的存儲(chǔ)需求如下：

（1）虛擬機(jī)：虛擬桌面都是動(dòng)態(tài)生成的，不再需要存儲(chǔ)每個(gè)虛擬機(jī)的物理鏡像，最簡單的情況下，整個(gè)部門可能只需要一個(gè)父鏡像就行了。

（2）應(yīng)用軟件：需要若干個(gè)App Volumes卷，以安裝各種不同軟件包，這些卷是供所有的虛擬桌面共享的。

（3）個(gè)人數(shù)據(jù)：占用存儲(chǔ)空間最多的可能是用戶的個(gè)人數(shù)據(jù)了，每個(gè)用戶都有自己的Windows環(huán)境配置和個(gè)人數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。

在即時(shí)交付工作模式下，用戶的桌面是動(dòng)態(tài)生成的，當(dāng)用戶退出當(dāng)前會(huì)話時(shí)，他的桌面就會(huì)被刪除掉，從而釋放掉虛機(jī)所占用的系統(tǒng)資源，Horizon只需要保存用戶的個(gè)性化數(shù)據(jù)就可以了，服務(wù)器上的資源可以被更充分地利用。

由上可見，即時(shí)交付桌面虛擬化方案通過共享虛機(jī)之間公用部分的內(nèi)存和存儲(chǔ)空間，大大減少了重復(fù)數(shù)據(jù)的存在，減少存儲(chǔ)空間的用量，進(jìn)而幫助客戶降低硬件的采購成本。與此同時(shí)并沒有犧牲用戶體驗(yàn)，每個(gè)用戶仍然可以擁有個(gè)性化的個(gè)人專用桌面。

三、簡化系統(tǒng)管理

傳統(tǒng)的VDI架構(gòu)存在著另外一個(gè)問題，桌面操作系統(tǒng)升級或打補(bǔ)丁的工作量較大。即便是采用Linked Clone架構(gòu)的虛機(jī)，盡管可以在父虛機(jī)上安裝Windows補(bǔ)丁，但是所有的子虛機(jī)都需要做一個(gè)重構(gòu)操作（Recompose），來把父虛機(jī)上的系統(tǒng)更新復(fù)制到每一個(gè)桌面虛機(jī)中去。當(dāng)虛擬桌面的數(shù)量比較多的時(shí)候，這就是一個(gè)比較費(fèi)時(shí)的操作；為了不影響用戶的正常使用，管理員可能需要分期分批地升級用戶桌面。

采用即時(shí)交付技術(shù)之后，無論是操作系統(tǒng)升級，還是應(yīng)用軟件的安裝，都只需要在有限的幾臺(tái)虛機(jī)模板內(nèi)完成就可以了，其他的桌面在下次生成的時(shí)候就能夠獲得最新的操作系統(tǒng)升級和應(yīng)用軟件?；贗nstant Clone工作原理，這種操作甚至不需要系統(tǒng)維護(hù)窗口，完全不影響現(xiàn)有桌面的運(yùn)行。父虛機(jī)完全可以獨(dú)立于子虛機(jī)進(jìn)行操作系統(tǒng)更新，甚至是系統(tǒng)重啟，至于新的更新什么時(shí)候在用戶桌面上生效取決于管理員的決定：

1、對于緊急的系統(tǒng)補(bǔ)丁，管理員可以強(qiáng)制要求現(xiàn)有的桌面用戶退出當(dāng)前會(huì)話，然后再重登錄，這時(shí)候就是從更新后的父虛機(jī)重新生成一個(gè)新的桌面了；

2、不是很緊急的系統(tǒng)更新，則完全可以等到用戶下次登錄桌面的時(shí)候再生效。

由此可見，即時(shí)交付技術(shù)也可以降低系統(tǒng)管理的復(fù)雜度，大大減少管理員的的工作量。

四、總結(jié)

Horizon 7中的即時(shí)交付技術(shù)是新一代的VDI技術(shù)，它能夠更加高效地利用系統(tǒng)資源，以更低地成本來為用戶提供個(gè)性化的桌面；在保證用戶體驗(yàn)的同時(shí)，大大簡化系統(tǒng)管理的復(fù)雜度和工作量。

注意：即時(shí)交付技術(shù)需要Instant Clone、App Volumes和User Environment Manager幾種技術(shù)的配合一起來實(shí)現(xiàn)的，所以需要Horizon的企業(yè)版才能支持這項(xiàng)新功能，因?yàn)橹挥衅髽I(yè)版里才包含所有的這幾項(xiàng)功能。