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        桌面虛擬化技術(shù)在學(xué)校機房管理中的應(yīng)用

        2019-12-06 05:32:20杜舒華
        就業(yè)與保障 2019年21期
        關(guān)鍵詞:客戶機桌面內(nèi)存

        杜舒華

        (作者單位:福建工程移民職業(yè)技術(shù)學(xué)校)

        隨著信息化技術(shù)以及多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展,大部分學(xué)校都投入購買了數(shù)量較多的計算機放置于多媒體教室及機房,以滿足課程的需要,多媒體教室和機房是學(xué)校的重要教學(xué)場所。

        目前,大部分學(xué)校在機房設(shè)備管理中,使用的是基于硬件的保護卡,這種工作方式存在一些問題:無法防護專門攻擊保護卡的病毒;在傳輸文件時,會存在個別機器無法傳送成功;添加或刪除學(xué)生機某些程序或文件,較為耗時;保護卡接觸不良時無法被識別從而未能起到保護的作用。這些都會給使用計算機的任課老師和機房管理者在運行和維護上帶來困擾。

        如今,隨著網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)的發(fā)展,虛擬化桌面技術(shù)的提出,能夠有效解決這一困擾。老師和學(xué)生通過遠程訪問服務(wù)器的云桌面系統(tǒng),獲得和PC完全一致的體驗;管理員也只需要在服務(wù)器端管控就可以輕松完成所有的管理工作。

        一、虛擬化桌面技術(shù)介紹

        (一)什么是桌面虛擬化

        桌面虛擬化是指將計算機的桌面進行虛擬化,以達到桌面使用的安全性和靈活性。桌面是一種泛指,它不是單純地理解為用戶操作系統(tǒng)的桌面快捷方式,它可以理解為用戶的應(yīng)用環(huán)境,該系統(tǒng)安裝了哪些應(yīng)用程序。借助桌面虛擬化技術(shù),用戶可以通過任何設(shè)備,在任何地點,任何時間訪問在網(wǎng)絡(luò)上的屬于我們個人的桌面系統(tǒng)。

        現(xiàn)行的計算機模式,硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、個人配置等這幾個層級,都是緊密相連的。虛擬桌面技術(shù),就是打破了這些層級之間的聯(lián)系,將多臺服務(wù)器的硬件資源(CPU、內(nèi)存、存儲)進行共享,建立資源池。通過在資源池內(nèi)的資源進行調(diào)配,建立虛擬機,利用網(wǎng)絡(luò),將遠端的“操作系統(tǒng)”及操作指令推送給“瘦客戶機”。遠端的瘦客戶機只是一個微型主機,本身不帶有存儲介質(zhì),只是負責(zé)顯示服務(wù)器端傳輸來的圖像,同時通過鍵鼠的操作,向服務(wù)器發(fā)布指令,并進行回顯。

        圖1 本地模式與虛擬桌面模式的對比

        本地模式與虛擬桌面模式的對比見圖1。

        (二)桌面虛擬化的優(yōu)勢

        桌面虛擬化的部署模式相對于現(xiàn)行的傳統(tǒng)計算機管理模式,具有以下幾個優(yōu)點:

        1.集中統(tǒng)一管理,提升管理效率

        機房管理人員可通過可視化界面,及時了解服務(wù)器資源池的使用情況以及虛擬機的運行情況。利用虛擬化技術(shù),機房管理人員或是教師可利用模板、快照等功能,統(tǒng)一升級終端系統(tǒng)及軟件,并可快速恢復(fù)終端的故障。假如學(xué)生誤刪除了系統(tǒng)文件,導(dǎo)致系統(tǒng)或是軟件故障,教師可通過后臺直接將該學(xué)生的系統(tǒng)直接重置,快速恢復(fù)系統(tǒng)。

        虛擬化桌面還可對數(shù)據(jù)進行還原配置操作,可在虛擬桌面每次重啟時對虛擬桌面進行還原。以機房為例,學(xué)生機就可部署這種運行模式。學(xué)生在機房上機操作結(jié)束后,一重啟系統(tǒng),系統(tǒng)就恢復(fù)為初始狀態(tài)。

        2.定制專屬的虛擬機系統(tǒng)

        任課老師可根據(jù)自己的課程定制安裝的系統(tǒng)及軟件,生成專屬課程的虛擬機系統(tǒng),并通過系統(tǒng)的分發(fā)功能,快速分發(fā)給學(xué)生機,老師和學(xué)生只需通過自己的賬號登錄瘦客戶機,就可獲取屬于自己的“云桌面”。

        3.數(shù)據(jù)安全

        相對現(xiàn)行的計算機模式,數(shù)據(jù)的傳輸都是通過網(wǎng)絡(luò)進行的。在數(shù)據(jù)的傳輸過程中,數(shù)據(jù)存在被竊取的可能。而采用虛擬化桌面技術(shù),它是將所有數(shù)據(jù)都存放在服務(wù)器,數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膬H僅是圖像信息,這樣就能規(guī)避信息在傳輸過程中被竊取的可能。服務(wù)器端部署桌面系統(tǒng)時,會采用特殊的加密模式,能夠有效實現(xiàn)核心數(shù)據(jù)的安全,防止泄密。

        4.節(jié)能減排普通計算機,主機功耗約200W,而采用云瘦客戶端的主機,平均功耗僅為20W,能耗小,僅為原主機的十分之一,且無污染,真正實現(xiàn)綠色環(huán)保。

        二、解決方案

        圖2 虛擬化桌面技術(shù)部署結(jié)構(gòu)體系圖

        隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展,目前已經(jīng)有部分公司推出了“虛擬化桌面一體機”。簡單地說,它就是一臺經(jīng)過量身定制的軟硬件一體化服務(wù)器,集成了虛擬桌面控制器、存儲虛擬化、虛擬化管理軟件等功能。

        以下是虛擬化桌面技術(shù)部署的體系結(jié)構(gòu)圖2。

        如圖2所示,多臺“虛擬化桌面一體機”組成服務(wù)器集群,存儲網(wǎng)絡(luò)、虛擬機管理軟件以及虛擬桌面控制器都集成在了服務(wù)器中。虛擬機運行于虛擬管理平臺之上,管理員可通過管理平臺對全系統(tǒng)的虛擬機進行實時管理及監(jiān)控。用戶通過搜客戶機、普通PC或是筆記本電腦連入網(wǎng)絡(luò)登錄自己的賬號和密碼,訪問屬于“自己”的桌面系統(tǒng)。

        虛擬桌面控制器提供用戶認證管理、策略控制等功能。

        虛擬機管理軟件集成了虛擬機管理、系統(tǒng)平臺監(jiān)控、資源管理調(diào)度、數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)等功能。

        虛擬化桌面部署簡單,管理員只需通過在虛擬機管理軟件上進行操作配置,創(chuàng)建虛擬機。這些虛擬機均運行在資源池中的物理服務(wù)器上,從功能、性能和操作方式上,等同于傳統(tǒng)的單臺物理PC機,可安裝office、媒體播放軟件、瀏覽器等軟件。底層物理服務(wù)器組成硬件計算池,實現(xiàn)PC虛擬機系統(tǒng)的底層硬件冗余;如果其中一臺物理服務(wù)器故障,可在線動態(tài)遷移至其他服務(wù)器機上;虛擬化環(huán)境建成后可通過統(tǒng)一集中控制臺利用模板庫可隨時增加或者刪減虛擬機,以便滿足人員的擴充和調(diào)度。

        接下來,將就學(xué)校的實際情況,探討分析需要部署多少的服務(wù)器硬件資源。

        建設(shè)方案需要多大的存儲空間呢?系統(tǒng)運行最重要的就是保障系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全。存儲虛擬化是將多臺服務(wù)器的直連硬盤共同組成共享式數(shù)據(jù)存儲,通過內(nèi)置的冗余機制,可透明存儲多個數(shù)據(jù)副本,數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)副本分散存放于不同的服務(wù)器中。副本的多少,取決于數(shù)據(jù)的重要性,副本越多,數(shù)據(jù)越不容易丟失,也越容易被恢復(fù),但同時也犧牲了成倍的存儲空間。目前,主流的存儲副本方案是建立三個副本。

        例如:我們學(xué)校一共兩個機房,十個辦公室,合計約一百臺計算機,平均一臺計算機需要存儲空間0.2TB,總存儲空間需求60TB。

        建設(shè)方案需要多少的計算資源呢?計算資源主要指的就是虛擬CPU,簡稱vCPU。vCPU資源的計算公式為vCPU資源=物理CPU個數(shù)×物理CPU核數(shù)×單核線程數(shù)×CPU頻率。舉例:1個CPU,雙核,每核2個線程,3.0GHz,那么vCPU總資源為1×2×2×3.0GHz=12GHz。在虛擬化桌面場景下,我們通常認為每個物理CPU核,可以帶動5個虛擬桌面,也就是5個vCPU。以我們學(xué)校一百臺計算機為例,并考慮1.5倍的冗余度,合計需要30個物理CPU核心,可以考慮配置三臺服務(wù)器,每臺服務(wù)器都配置有兩顆六核的3.0GHZ的CPU。

        建設(shè)方案需要多少的內(nèi)存呢?我們學(xué)校的辦公計算機應(yīng)用多為office或是一些基本的多媒體應(yīng)用,那么對內(nèi)存的要求一般也不會太高。對于內(nèi)存的預(yù)計大約在2G左右。以我們學(xué)校一百臺計算機為例,并考慮1.5倍的冗余,合計總的內(nèi)存需求為300G。內(nèi)存可以分布在服務(wù)器中。

        經(jīng)過上述分析,結(jié)合我校實際情況,確保各用戶均有良好的使用體驗,總的硬件資源池為30個物理CPU,300G內(nèi)存以及60TB的存儲。將它們平均分配至三臺服務(wù)器中,也就是每臺服務(wù)器均部署配置兩顆六核3.0G以上的CPU,內(nèi)存為100G,存儲硬盤為20TB。

        經(jīng)過虛擬化改造后的辦公網(wǎng)絡(luò),個人終端將不再處理與存儲任何應(yīng)用和數(shù)據(jù),只具有顯示與操作功能,但辦公操作人員照樣擁有原有系統(tǒng)的各項功能,并獲得改造前同樣的使用體驗。因此推薦使用瘦客戶機實現(xiàn)用戶的終端訪問,無須部署性能卓越的個人PC。同時,為了保護投資,我們也可以繼續(xù)使用原有的PC機,待PC機更換周期到來時逐漸利用瘦客戶機代替PC機。

        三、結(jié)論

        雖然虛擬化桌面技術(shù)仍然存在一些問題,比如服務(wù)器合并程度過高、初期硬件投入過大等,但其實現(xiàn)了資源的集中管理與控制,擺脫了原有分散、凌亂的各種桌面系統(tǒng)環(huán)境。在學(xué)校機房管理工作中,虛擬化桌面技術(shù)的使用可以大大減少計算機終端的維護工作量及使用成本,還可以通過虛擬化桌面的后臺管理將機房的管理水平提高到一個新的層次,從而實現(xiàn)更加規(guī)范、有序的教學(xué)秩序。

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