劉恩濤

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圖書館云桌面系統(tǒng)的研究

劉恩濤

在分析圖書館對終端管理及云桌面的需求基礎(chǔ)上，對滿足需求的Phantosys云桌面系統(tǒng)特性進行了細致地研究，最終，在圖書館構(gòu)建完成了該云桌面系統(tǒng)，很好地實現(xiàn)了對各類終端桌面的高效應(yīng)用與集中管控。

隨著智慧化校園和數(shù)字化圖書館建設(shè)的發(fā)展，提供多樣化服務(wù)的各類終端普遍被使用。館員和讀者對個性化應(yīng)用及各類外設(shè)的需求不斷增強，桌面終端的數(shù)量也在大幅度增加，對桌面終端的維護逐漸成為管理員的一大負擔(dān)。

近年來，云桌面開始廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施，對桌面環(huán)境進行集中管理和維護，大大降低了桌面終端運維的復(fù)雜度。然而，Citrix與VMware等云桌面方案，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求較高，在低速及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下往往表現(xiàn)不佳，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境制約了這類云桌面的應(yīng)用。VMware雖有支持離線使用的云桌面方案，但依賴于DNS和域管理，增加了網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度。基于Phantosys的云桌面系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)圖書館的環(huán)境與需求，在不改變和影響網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的前提下，通過云端下發(fā)桌面系統(tǒng)到終端設(shè)備并有效地利用了本地資源，實現(xiàn)了對分散及批量終端設(shè)備的桌面集中管理和控制。

圖書館對云桌面的功能需求

支持多類型終端的管理

圖書館對于云桌面的需求主要有三種：自助服務(wù)終端、電子閱覽終端和館員工作機。這三種終端的數(shù)量都很多，其中，電子閱覽室終端相對比較集中和統(tǒng)一；自助服務(wù)終端機和館員工作機相對比較分散，不但硬件上各有不同，而且所需要的系統(tǒng)及應(yīng)用也是千差萬別。如果獨立管理這些終端，管理員的工作會非常繁重，而且無法實現(xiàn)集中統(tǒng)一管理。這就迫切需要有一種適用的云桌面來統(tǒng)一管理這些終端，實現(xiàn)差異性、集中性、安全性和高效性的統(tǒng)一。

適應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

圖書館目前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境比較復(fù)雜，有線網(wǎng)是百兆到桌面，無線網(wǎng)是校園網(wǎng)wifi覆蓋，不同樓層的IP接入不同的vlan，館內(nèi)的終端需要跨網(wǎng)段通信。在無法改變目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的情況下，要求所部署的云桌面能夠很好地運行，同時不會對網(wǎng)絡(luò)帶寬造成阻塞；能夠突破跨網(wǎng)段的問題，通過安裝在終端硬盤上的引導(dǎo)菜單來自動獲取IP方式，實現(xiàn)開機與服務(wù)器的認(rèn)證以及云桌面的分發(fā)。

支持本地運算模式

當(dāng)云桌面使用本地硬件資源進行運算時，會大大降低云端服務(wù)器的運算壓力，提高云桌面的可管理數(shù)量；有效地利用終端自身硬件資源，可以使圖書館配備的電腦終端都能充分發(fā)揮各自性能，避免硬件資源的浪費；擺脫了對網(wǎng)絡(luò)的高帶寬要求，在已有百兆到桌面的帶寬下就能夠順暢地完成云桌面的下發(fā)。

支持硬軟件的權(quán)限管理

不同的崗位和應(yīng)用，對本地數(shù)據(jù)安全管控策略不一樣。勤工助學(xué)和外包人員使用時，要求采用的云桌面能對客戶端的USB等接口以及可運行的應(yīng)用程序等進行權(quán)限管理；能夠支持本地數(shù)據(jù)存儲，夠保存用戶生成的私有數(shù)據(jù)。

支持故障快速恢復(fù)

云桌面系統(tǒng)應(yīng)支持故障的快速恢復(fù)，對于不同類型的故障，應(yīng)有不同的恢復(fù)方式，包括：重啟還原模式、扇區(qū)索引重寫恢復(fù)及局域網(wǎng)同傳緩存鏡像等。

Phantosys云桌面的特性研究

集中管控與部署

Phantosys云桌面支持的硬件是最通用的X86架構(gòu)計算機，非常適合進行大批量的終端管控與部署，無論這些終端是分散的或是集中的，管理員都可以根據(jù)需要為不同的用戶配備具有不同操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的客戶端桌面，完全實現(xiàn)了定制化配置。Phantosys云桌面不但為用戶透明地呈現(xiàn)了一個原有的桌面環(huán)境供用戶操作和使用，而且還大大簡化了管理員對各終端桌面的管理運維工作；有效利用了用戶終端設(shè)備，增強了用戶桌面的彈性配置，提高管理效率，降低了維護成本和人員工作量。

服務(wù)器端緩存及鏡像技術(shù)

Phantosys云桌面采用服務(wù)器端緩存及鏡像技術(shù)，實現(xiàn)了用戶桌面集中化存儲與管理。通過鏡像文件的組合與分發(fā)機制，實現(xiàn)了為終端用戶靈活配置及動態(tài)選擇不同的桌面環(huán)境功能；服務(wù)器端緩存技術(shù)及鏡像分發(fā)機制有效地降低了對服務(wù)器的讀寫和運算壓力，也減少了對網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用，保證了終端運行的穩(wěn)定性、可靠性和高性能。

服務(wù)器端鏡像技術(shù)相當(dāng)于將終端的硬盤數(shù)據(jù)映射并保存到遠程的服務(wù)器端，使得各鏡像數(shù)據(jù)被集中管理而更加安全可靠，同時可以直接在服務(wù)器端對各鏡像進行相應(yīng)的授權(quán)、修改、備份及刪除，避免終端本地硬盤數(shù)據(jù)被破壞而無法啟動的故障；客戶端的硬盤扇區(qū)是通過和服務(wù)器握手后才能建立派送、解讀和管控機制，保障了兩端的安全性。

充分利用客戶端硬件資源

Phantosys云桌面將客戶端扇區(qū)集中到服務(wù)器統(tǒng)一進行管理，而客戶端仍具有PC全部的運算能力和兼容性，充分利用了客戶端的硬件資源。在以服務(wù)器為中心的集中式用戶管理機制下，管理員可以利用該系統(tǒng)的樹狀節(jié)點管理、異構(gòu)桌面分發(fā)及桌面安全管理功能，實現(xiàn)多點還原、多運行環(huán)境、遠程更新、不間斷服務(wù)和端口控制等許多強大、快捷、安全與靈活的功能。

云桌面的專屬性與安全性

Phantosys系統(tǒng)為每個用戶提供了一個專屬的云桌面環(huán)境，在與之前獨立使用終端時是完全一樣的體驗同時，還能將這個用戶終端納入到集中化管理的云桌面系統(tǒng)中，使得圖書館桌面終端的管理和性能更優(yōu)化。云桌面使用了數(shù)據(jù)加密的私有鏡像格式和私有扇區(qū)塊索引表，采用私有加密數(shù)據(jù)傳輸；它具有多種終端外設(shè)限制管控策略，支持web管理和域接入等方式，在各層面加大數(shù)據(jù)安全管理，所以，這種機制能夠很好地保護信息與數(shù)據(jù)安全。

云桌面的規(guī)劃與構(gòu)建

云桌面的實施規(guī)劃

Phantosys云桌面系統(tǒng)對終端的管理采用節(jié)點樹的模式，結(jié)合圖書館的運維需求，設(shè)計了由兩張表及兩棵樹組成的管理拓撲，并由此生成終端節(jié)點及用戶的維護記錄庫，還可以通過安全漏洞掃描生成云桌面安全防御圖，顯示出高危節(jié)點提醒管理員注意。

兩張表對應(yīng)的是桌面終端的硬件表L1和計算機用戶表L2。硬件表L1記錄圖書館終端設(shè)備的相關(guān)硬件信息，如MAC地址及多配置覆蓋情況；計算機用戶表L2包括分配IP、計算機名和用戶組等。

兩棵樹對應(yīng)的是鏡像節(jié)點管理樹T1和應(yīng)用環(huán)境覆蓋樹T2。其中T1組為服務(wù)端信息：<鏡像文件名，鏡像類型，一包多配驗證機型列表（L1），子應(yīng)用隔離節(jié)點（T2）>，T2組為終端用戶節(jié)點信息：<應(yīng)用隔離屬性，外設(shè)驅(qū)動沖突隔離屬性，最終用戶（節(jié)點到人/崗位，L2）>。維護記錄數(shù)據(jù)庫包括T1和T2從根節(jié)點至葉子節(jié)點的狀態(tài)描述庫，同時記錄版本更新變化：。

云桌面的構(gòu)建與部署

云桌面服務(wù)器采用雙機熱備模式，硬件配置為雙路酷睿至強處理器、32G內(nèi)存、6塊500G的SAS高速盤組成Raid5陣列，操作系統(tǒng)環(huán)境為Windows2008-64位系統(tǒng)。

服務(wù)器中的鏡像文件存放了樹狀節(jié)點數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)扇區(qū)索引，結(jié)合用戶配置信息構(gòu)成了完整的服務(wù)端數(shù)據(jù)內(nèi)容。鏡像文件格式為加密的私有格式，支持寫時拷貝、快照和壓縮存放等特性。服務(wù)器支持多個鏡像文件加載聯(lián)合使用，每個鏡像文件支持兩個啟動分區(qū)的根節(jié)點和四個數(shù)據(jù)分區(qū)根節(jié)點，用以支持不同類型節(jié)點分離存儲。對鏡像文件進行集中管理時，對硬件差異進行屏蔽處理，采用類似一包多配方式，對系統(tǒng)鏡像驅(qū)動管理進行匹配優(yōu)化以減少管理系統(tǒng)鏡像數(shù)量，盡可能地實現(xiàn)一個鏡像節(jié)點可以被批量使用。

圖書館終端設(shè)備種類多樣，從17寸觸摸屏到55寸觸屏，由于Phantosys并沒有實現(xiàn)應(yīng)用程序的虛擬化，部署時可以采用鏡像節(jié)點標(biāo)記的方式來分離不同的應(yīng)用桌面，同時通過采用多配置和增量節(jié)點方式還能有效控制服務(wù)器存儲的桌面鏡像文件大小。

云桌面終端采用鏡像文件及數(shù)據(jù)緩存到終端硬盤模式，運行方式上采用終端本地啟動及使用本地硬件資源模式，云桌面在啟動及運行速度上與單機幾乎沒有差別；在故障恢復(fù)時，可通過局域網(wǎng)內(nèi)P2P互傳扇區(qū)數(shù)據(jù)塊進行恢復(fù)加速。

客戶機磁盤的0磁道由云桌面的啟動菜單接管，用以開機啟動管理、本地恢復(fù)、服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)和認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)同傳等維護命令；磁盤中間空間，可以自定義格式化為應(yīng)急C盤、本地數(shù)據(jù)盤等使用；磁盤的末端未劃分空間，作為服務(wù)器子節(jié)點鏡像的離線本地緩存和云桌面的使用緩存區(qū)。

在最初部署時，由于第一次鏡像緩存到本地的數(shù)據(jù)量較大，服務(wù)器到客戶機數(shù)據(jù)傳輸時間依賴于網(wǎng)速，所以，專門配備一臺千兆交換機，采用筆記本終端接入桌面終端子網(wǎng)，通過千兆局域網(wǎng)P2P方式，用以加速部署工作，提升部署效率。

通過Phantosys云桌面的部署實施，最終納入云桌面集中管理的設(shè)備有：54臺工作機、24臺wifi接入的觸摸查詢終端以及圖書借還機、電子書借閱機、選位機、文印機、讀報機、期刊機等22臺其他自助終端；云桌面為不同類型和應(yīng)用的終端提供了windowsXP、Win7、Win8和linux等云桌面系統(tǒng)，有的提供多種環(huán)境的切換功能。云桌面系統(tǒng)改善了分散維護客戶終端現(xiàn)狀，方便了工作機和自助終端的補丁維護和系統(tǒng)故障處理，方便館員更換工作地點、更換機器的桌面遷移。

由于Phantosys暫時不支持非X86架構(gòu)，館內(nèi)少量的安卓ARM架構(gòu)終端仍無法加入云桌面管理。由于缺乏應(yīng)用虛擬化的支持，使得大量異構(gòu)應(yīng)用在做分離處理后生成的節(jié)點數(shù)也增多，還需要進一步來優(yōu)化縮減以降低維護復(fù)雜度。

結(jié)語

Phantosys云桌面徹底改變了圖書館的桌面終端運維模式，實現(xiàn)了自助終端、電子閱覽室終端和工作用機的統(tǒng)一維護與集中管理，避免了其他云桌面產(chǎn)品對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的過度依賴，降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及改造投入，大幅度提高了桌面系統(tǒng)部署及應(yīng)用的效率和靈活度。

劉恩濤

北京科技大學(xué)圖書館

劉恩濤，男，碩士研究生，館員，北京科技大學(xué)圖書館，主要研究方向為圖書情報與信息技術(shù)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.019