朱麗敏

(山西省工業(yè)管理學(xué)校，山西 太原 030012)

近年來(lái)，通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算被視為信息技術(shù)的第三次浪潮，對(duì)于經(jīng)濟(jì)、科技和安全具有重大影響。云計(jì)算被確定為新一代信息技術(shù)未來(lái)的三大支柱產(chǎn)業(yè)之一，越來(lái)越多的政府和企業(yè)將系統(tǒng)部署到云平臺(tái)上。隨著云計(jì)算技術(shù)的日益成熟、大規(guī)模應(yīng)用的積累及規(guī)模性成本的下降，其應(yīng)用領(lǐng)域也在近年得到極大的拓展。教育行業(yè)屬于規(guī)模密集型IT應(yīng)用領(lǐng)域，由傳統(tǒng)實(shí)體PC建設(shè)模式到云桌面虛擬化建設(shè)模式的過(guò)渡，正不斷深化開(kāi)來(lái)。新技術(shù)的應(yīng)用在成本控制、個(gè)性化教學(xué)場(chǎng)景交付、集中運(yùn)維管理、綠色I(xiàn)T節(jié)能降耗等諸多方面帶來(lái)深入的變革。

1 傳統(tǒng)PC機(jī)桌面系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題

目前，學(xué)?，F(xiàn)有公共教學(xué)資源終端一直使用傳統(tǒng)PC。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要在每臺(tái)PC上安裝所需的軟件程序及客戶端；同時(shí)所有數(shù)據(jù)分散在各PC上，對(duì)PC無(wú)法方便地進(jìn)行統(tǒng)一集中維護(hù)與管理，對(duì)數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行集中存儲(chǔ)與備份。傳統(tǒng)PC機(jī)桌面系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1) 計(jì)算機(jī)病毒危害：現(xiàn)有PC通過(guò)U盤和網(wǎng)絡(luò)容易感染病毒，并相互傳播，軟硬件保護(hù)技術(shù)難以很好解決問(wèn)題，導(dǎo)致PC運(yùn)行不穩(wěn)定，是維護(hù)人員面臨最嚴(yán)峻的問(wèn)題之一。

2) 維護(hù)難度大：由于學(xué)校不同批次PC硬件種類繁多，數(shù)量大，很難集中管理，維護(hù)工作量大。

3) 高能耗、高排放：一臺(tái)PC的能耗在200 W以上，對(duì)于學(xué)校而言，一年的耗電量是一個(gè)非常驚人的數(shù)字。這在當(dāng)今提倡綠色環(huán)保、低碳經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，確實(shí)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

4) 總體擁有成本高：PC硬件相對(duì)較低的成本優(yōu)勢(shì)，通常無(wú)法抵消PC管理和支持工作的高昂成本。目前，PC管理工作包括硬件維修、部署軟件、更新和修補(bǔ)程序等，由于這些工作需要對(duì)多種PC配置的部署進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，因而會(huì)耗費(fèi)大量的人力，常常因?yàn)槿肆Ω簧蠈?dǎo)致PC無(wú)法正常進(jìn)行運(yùn)行。

2 云桌面技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

云桌面是虛擬化和云計(jì)算時(shí)代的典型應(yīng)用，是使用云終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行遠(yuǎn)端服務(wù)器桌面的計(jì)算機(jī)解決方案，云桌面的所有數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)集中在服務(wù)器上，云終端僅僅顯示圖像以及鍵盤鼠標(biāo)等輸入輸出操作，利用云桌面虛擬化技術(shù)，通過(guò)任何設(shè)備、在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)桌面系統(tǒng)，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性。相比傳統(tǒng)PC機(jī)，云桌面具有傳統(tǒng)PC無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，見(jiàn)表1。

表1 云桌面與傳統(tǒng)PC特點(diǎn)對(duì)比

3 云桌面架構(gòu)

云桌面采用業(yè)界主流的虛擬化技術(shù)，提供虛擬桌面服務(wù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享。云桌面架構(gòu)如圖1所示。

圖1 云桌面架構(gòu)

4 云桌面技術(shù)方案

云桌面技術(shù)方案運(yùn)用業(yè)內(nèi)最主流的虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)Virtual Desktop Infrastructure(VDI)架構(gòu)與部署方式。它基于底層的硬件資源和中間層的虛擬化軟件，通過(guò)上層的桌面虛擬化應(yīng)用軟件，為終端用戶提供虛擬桌面交付模式。VDI解決方案中所提供的桌面虛擬化不僅充分利用了服務(wù)器端的計(jì)算能力，而且提供了強(qiáng)大而靈活的用戶PC管理能力，同時(shí)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性和顯著的能源節(jié)約優(yōu)勢(shì)，消除了傳統(tǒng)個(gè)人電腦管理模式中的很多缺點(diǎn)。

VDI解決方案通過(guò)虛擬化服務(wù)器，進(jìn)行虛擬桌面的創(chuàng)建、刪除、遷移等管理功能。因此，虛擬化服務(wù)器是虛擬桌面的載體。如果虛擬化服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)VDI解決方案就會(huì)處于運(yùn)行癱瘓的狀態(tài)。同時(shí)，虛擬化服務(wù)器的正常運(yùn)行，也離不開(kāi)它所依托的底層支撐基礎(chǔ)資源，比如存放虛擬桌面文件的存儲(chǔ)資源和連通終端用戶和虛擬桌面的網(wǎng)絡(luò)資源。這類支撐基礎(chǔ)資源是整個(gè)VDI解決方案中最底層的組件。因此，虛擬化服務(wù)器和底層支撐基礎(chǔ)資源共同作為VDI解決方案中一種基礎(chǔ)組件為上層提供了基本的計(jì)算能力。

5 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計(jì)

采用桌面云虛擬化方案后，為使虛擬桌面與虛擬機(jī)的通訊達(dá)到較流暢的體驗(yàn)效果，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計(jì)如下：

1) 有線局域網(wǎng)內(nèi)千兆到桌面

2) 服務(wù)器端采用千兆部署

3) 接入交換機(jī)上聯(lián)保證千兆帶寬

4) 廣域網(wǎng)環(huán)境每客戶端保證1 M出口帶寬

在校園網(wǎng)環(huán)境中，需要在QoS設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)虛擬桌面網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)先級(jí)和帶寬保障，尤其是在容易出現(xiàn)瓶頸的廣域網(wǎng)。

6 存儲(chǔ)環(huán)境設(shè)計(jì)

6.1 存儲(chǔ)性能和可靠性

在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)架構(gòu)時(shí)應(yīng)該充分考慮到冗余和性能，因此存儲(chǔ)架構(gòu)的選擇根據(jù)桌面云整體應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)的IOPS和吞吐量的需求進(jìn)行規(guī)劃，涉及端到端的主機(jī)適配器選擇、控制器和端口數(shù)量選擇以及磁盤數(shù)量和RAID方式選擇等。

每臺(tái)服務(wù)器SSD硬盤配置：配置2塊SSD硬盤，組成raid1磁盤組，提高可靠性；

每臺(tái)服務(wù)器SAS硬盤配置：配置SAS硬盤，組成raid5磁盤組；提高可靠性和讀寫性能。

6.2 分層存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

整個(gè)存儲(chǔ)環(huán)境采用分層存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，分為SSD存儲(chǔ)和通用磁盤存儲(chǔ)(SAS)。

6.3 SSD存儲(chǔ)

SSD硬盤做RAID1，存放虛擬桌面鏡像，這樣可大量吸收啟動(dòng)風(fēng)暴所需要的IOPS。

6.4 通用磁盤存儲(chǔ)(SAS)

通用磁盤存儲(chǔ)主要設(shè)計(jì)為用戶的桌面數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間，并為服務(wù)器虛擬化之后提供共享和可供遷移的存儲(chǔ)資源。

7 資源規(guī)劃

云桌面統(tǒng)一采用鏈接克隆的方式來(lái)進(jìn)行整體構(gòu)建，桌面采用靜態(tài)方式，實(shí)現(xiàn)賬號(hào)登陸桌面，云機(jī)房登陸桌面后提供多場(chǎng)景選擇。

由于云桌面的軟件是安裝到云主機(jī)上，云主機(jī)的配置非常高，安裝大型軟件運(yùn)行流暢，云桌面可支持的軟件見(jiàn)表2。

表2 云桌面可支持的軟件

8 使用場(chǎng)景功能

8.1 支持虛擬機(jī)批量添加或卸載軟件

在后臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)模板，在模板上添加或卸載軟件，然后發(fā)布給每臺(tái)虛擬機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)批量添加或卸載軟件。

8.2 支持桌面操作系統(tǒng)和軟件還原

支持兩種還原方式：

1) 每次重啟之后還原。

2) 按照時(shí)間點(diǎn)還原，例如每天凌晨2:00還原。

8.3 千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

云機(jī)房部署千兆交換機(jī)，提供24或48個(gè)千兆電接口，與云終端相連，實(shí)現(xiàn)千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

8.4 在校外電腦登錄云桌面

將云機(jī)房服務(wù)器的地址映射為一個(gè)公網(wǎng)地址，在校園網(wǎng)外的電腦可以通過(guò)這個(gè)公網(wǎng)地址登錄到云機(jī)房的服務(wù)器，從而登錄到云桌面。

8.5 保證高質(zhì)量的圖像信息傳遞

云終端支持“PCOIP”圖像傳輸協(xié)議，是目前最成熟、最高效的傳輸協(xié)議，能夠保證高質(zhì)量的圖像信息傳遞。網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)闹皇菆D像的變化量，而且協(xié)議本身已經(jīng)做了大量的優(yōu)化，能夠保證復(fù)雜圖形的處理。

8.6 支持Maya、3dmax穩(wěn)定流暢運(yùn)行

Maya、3dmax等大型軟件需要GPU虛擬化技術(shù)，即在服務(wù)器上安裝GPU卡，然后給每個(gè)桌面分配虛擬的GPU，從而保證軟件穩(wěn)定流暢運(yùn)行。

8.7 支持GPU虛擬化技術(shù)

VMware view虛擬化軟件支持GPU虛擬化技術(shù)，兼容性良好。

9 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用云桌面技術(shù)后，資源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，而且存儲(chǔ)量可以非常大，為實(shí)驗(yàn)室資源儲(chǔ)存提供了安全和可靠的保證，這樣可以避免師生將實(shí)驗(yàn)室資源數(shù)據(jù)存放在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，可能感染計(jì)算機(jī)病毒而造成數(shù)據(jù)丟失。

我校于2017年8月新建了2個(gè)云桌面實(shí)訓(xùn)室，截止目前已運(yùn)行3年，云桌面技術(shù)的使用從實(shí)質(zhì)上給予實(shí)訓(xùn)室的管理帶來(lái)了便捷，節(jié)約了實(shí)訓(xùn)室財(cái)力投入，Inventor 2018、3Dmax 2018等大型軟件運(yùn)行流暢，每個(gè)學(xué)生通過(guò)賬號(hào)和密碼登錄，提高了安全穩(wěn)定性，為我省中職學(xué)校云桌面實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)提供了可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。