基于Citrix XenApp的高校校園網(wǎng)應(yīng)用虛擬化設(shè)計及研究

黃榮

摘 要： 針對高校校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下傳統(tǒng)計算機應(yīng)用軟件使用和管理中存在的問題，分析了虛擬化及應(yīng)用虛擬化技術(shù)的原理，比較了當(dāng)前較為成熟的各種技術(shù)，設(shè)計出基于Citrix XenApp的高校校園網(wǎng)應(yīng)用虛擬化系統(tǒng)解決方案，重點解決了校園網(wǎng)中軟件安裝、軟件兼容性、軟件升級、軟件安全性等問題，并研究了應(yīng)用虛擬化技術(shù)優(yōu)勢及其使用過程中應(yīng)注意的硬件兼容性、應(yīng)用軟件授權(quán)等問題。應(yīng)用虛擬化可以較好地解決目前校園網(wǎng)中軟件管理及使用中所面臨的大多數(shù)問題。

關(guān)鍵詞： 虛擬化； XenApp； 應(yīng)用虛擬化； 校園網(wǎng)

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）03-17-03

0 引言

隨著高校信息化工作的不斷發(fā)展，校園網(wǎng)的應(yīng)用也越來越豐富，各種不同用途和不同功能的應(yīng)用軟件投入使用，這些數(shù)量眾多、用途各異、版本不同的應(yīng)用程序在各種環(huán)境條件下運行時，它們之間常出現(xiàn)兼容性問題，影響應(yīng)用程序的正常運行，而用戶需要耗費大量時間和精力對運用中的軟件進行管理。傳統(tǒng)的應(yīng)用軟件安裝部署、升級更新、補丁管理等軟件維護和管理方式效率低下，且容易導(dǎo)致混亂及信息安全問題[1]。通過應(yīng)用虛擬化技術(shù)可實現(xiàn)對操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的分離，為應(yīng)用提供相互獨立的虛擬運行環(huán)境，提供對集中化應(yīng)用資源的多用戶遠程訪問，有效解決應(yīng)用兼容性問題，實現(xiàn)對應(yīng)用的集中管理和控制[2]。

1 應(yīng)用虛擬化技術(shù)概述

虛擬化是指計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)上運行。虛擬化是一個抽象層，它從邏輯上把計算機物理硬件與操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序進行分離，從而實現(xiàn)對應(yīng)用軟件的靈活管理，提高系統(tǒng)資源利用率。通過虛擬化技術(shù)，將應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)解耦合，為應(yīng)用程序提供一個虛擬的運行環(huán)境[3]。

應(yīng)用虛擬化是虛擬化一個層面的技術(shù)，實現(xiàn)了應(yīng)用程序和底層操作系統(tǒng)的邏輯分離，從而將應(yīng)用作為一種服務(wù)交付給用戶[4]。應(yīng)用虛擬化的基本原理是：分離應(yīng)用程序的計算邏輯和顯示邏輯，即界面抽象化，當(dāng)用戶訪問虛擬化后的應(yīng)用時，用戶端計算機只需把用戶端人機交互數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器端，由服務(wù)器端為用戶開設(shè)獨立的會話來運行應(yīng)用程序的計算邏輯，并把處理后的顯示邏輯傳送到用戶端，使得用戶獲得在本地運行應(yīng)用程序一樣的體驗感受[5]。當(dāng)前應(yīng)用虛擬化領(lǐng)域比較成熟的技術(shù)主要有VMware的Thinapp、微軟的App-V、Citrix的XenApp，而應(yīng)用最廣泛、最成熟的技術(shù)主要是基于Citrix XenApp的應(yīng)用虛擬化系統(tǒng)。

2 基于XenApp的應(yīng)用虛擬化平臺設(shè)計

基于XenApp的應(yīng)用虛擬化通過在服務(wù)器后臺運行虛擬化程序，把應(yīng)用程序統(tǒng)一集中在服務(wù)器上運行，使用服務(wù)器的系統(tǒng)資源，而程序通過“數(shù)據(jù)流”的方式通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到客戶機，在客戶端顯示運行結(jié)果?；赬enApp的應(yīng)用虛擬化系統(tǒng)平臺設(shè)計主要由以下幾部分組成[6]。

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖

應(yīng)用虛擬化集中發(fā)布平臺的部署對校園網(wǎng)現(xiàn)有的拓撲結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生改變，只需要在校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的局域網(wǎng)內(nèi)增加一組虛擬應(yīng)用服務(wù)器即可。其網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖1所示。

2.2 虛擬化應(yīng)用系統(tǒng)

在校園網(wǎng)數(shù)據(jù)中心部署虛擬應(yīng)用發(fā)布服務(wù)器，實現(xiàn)現(xiàn)有的各類對內(nèi)、對外的單機或聯(lián)機應(yīng)用程序虛擬化，應(yīng)用虛擬化可以針對絕大多數(shù)的Windows程序，可以根據(jù)業(yè)務(wù)場景需要虛擬化各種聯(lián)機和單機軟件，并發(fā)布給全校教職工員工使用。

2.3 虛擬化接入網(wǎng)關(guān)

在應(yīng)用虛擬化服務(wù)器前端，設(shè)計部署兩臺Citrix Netscaler虛擬化接入網(wǎng)關(guān)，雙機互備，充分冗余。Citrix Netscaler虛擬化接入網(wǎng)關(guān)，一方面負責(zé)用戶的所有虛擬化應(yīng)用訪問請求，并按照負載均衡的原則將用戶請求均衡地交給多臺應(yīng)用虛擬化發(fā)布服務(wù)器進行處理；另一方面，虛擬化接入網(wǎng)關(guān)負責(zé)將虛擬的應(yīng)用程序進行加密并通過特定的ICA虛擬化交付協(xié)議將畫面交付給教職工，并響應(yīng)教職工的交互請求。

2.4 移動終端訪問虛擬應(yīng)用

應(yīng)用虛擬化能夠同時實現(xiàn)在Andriod、IOS、Windows phone系統(tǒng)上使用現(xiàn)有的Windows應(yīng)用。這樣無需開發(fā)，即能實現(xiàn)在智能手機、平板上訪問現(xiàn)有的各種聯(lián)機和單機軟件，只需在Andriod、IOS、Windows phone上安裝虛擬化連接客戶端軟件（Receiver）。

2.5 共享型云桌面

Citrix XenApp應(yīng)用虛擬化平臺提供共享型云桌面，實現(xiàn)“應(yīng)用”和“桌面”一體化按需發(fā)布，獲得交付任務(wù)型的Windows桌面，適合于多媒體教室、公共機房、計算機閱覽室等非個性化桌面場景時多用戶同時訪問應(yīng)用虛擬化系統(tǒng)時，由XenApp管理和運行應(yīng)用客戶端軟件的多進程訪問，并控制向不同用戶發(fā)布的權(quán)限。XenApp可整合校園網(wǎng)統(tǒng)一身份認證現(xiàn)有的活動目錄中的用戶賬戶來進行用戶身份認證，提供了用戶的個人數(shù)據(jù)存儲功能，通過使用Windows的目錄權(quán)限控制，及文件夾重定向功能，可以做到用戶數(shù)據(jù)的安全保存及漫游訪問。

3 應(yīng)用虛擬化技術(shù)優(yōu)勢

應(yīng)用虛擬化技術(shù)把應(yīng)用程序從操作系統(tǒng)中分離出來，使應(yīng)用程序不受用戶計算環(huán)境影響，具有很大的靈活性和安全性，管理效率高[7]。具體有以下優(yōu)勢。

⑴ 消除應(yīng)用程序的兼容性問題，提高軟件應(yīng)用運行的穩(wěn)定性。通過應(yīng)用虛擬化技術(shù)封裝的應(yīng)用程序，每個應(yīng)用程序在相互獨立的虛擬環(huán)境中運行，這樣可以減少不同應(yīng)用程序之間出現(xiàn)的沖突問題，提高應(yīng)用程序的兼容性，同時可以實現(xiàn)在同一臺計算機上運行不同版本的同一種應(yīng)用程序[8]。

⑵ 簡化應(yīng)用程序安裝過程，提高軟件部署效率。利用應(yīng)用程序虛擬化技術(shù)可以根據(jù)用戶應(yīng)用程序的使用情況，為不同的用戶分配工作所需的應(yīng)用程序，這樣不必為每臺計算機上安裝大量的應(yīng)用程序，簡化應(yīng)用程序部署管理過程[9]。

⑶ 實現(xiàn)對應(yīng)用程序生命周期管理，提高管理效率。應(yīng)用程序的虛擬化可以簡化程序的補丁更新、升級及刪除等工作，管理員僅需要在服務(wù)器中就可以實現(xiàn)對應(yīng)用軟件全生命周期的管理，減少管理員的勞動強度，提高運維效率[10]。

⑷ 安全性大大增強。應(yīng)用虛擬化可以帶來更高的安全性。因為不同于傳統(tǒng)模式，虛擬化后的應(yīng)用程序不在終端上駐留任何數(shù)據(jù)，只是把畫面推送給各種終端并讓用戶進行操作[11]。應(yīng)用虛擬化用戶在訪問虛擬應(yīng)用時，用戶只能“看到”應(yīng)用程序，此時用戶的設(shè)備只能到達“虛擬化接入網(wǎng)關(guān)”，而不能訪問應(yīng)用服務(wù)器本身。應(yīng)用虛擬化的安全性幾乎是“隔離”級別的[12]。

4 應(yīng)用虛擬化系統(tǒng)中需要考慮的問題

應(yīng)用虛擬化技術(shù)能夠在企業(yè)應(yīng)用環(huán)境下對應(yīng)用程序進行靈活便利的的管理，提高軟件管理效率，但是在實施應(yīng)用虛擬化過程中要考慮以下問題。

⑴ 不同廠商的虛擬化管理難以兼容。虛擬化廠商做的管理還是基于自己的虛擬機系統(tǒng)，很難跨越它自己的虛擬機系統(tǒng)而延伸到其他系統(tǒng)，這導(dǎo)致同一廠商軟件無法管理其他廠商的虛擬機[13]。

⑵ 應(yīng)用虛擬化技術(shù)不能適用所有的應(yīng)用程序。對于一些和硬件關(guān)聯(lián)緊密的應(yīng)用程序不能進行虛擬化，例如：防殺毒軟件，硬件驅(qū)動程序等不能在虛擬環(huán)境下使用[14]。

⑶ 應(yīng)用虛擬化對服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和客戶端計算機的硬件資源有具體要求。應(yīng)用虛擬化部署及使用要根據(jù)實際情況，對服務(wù)器、客戶端計算機網(wǎng)絡(luò)連接狀況進行評測。

⑷ 應(yīng)用虛擬化過程中可能會涉及到軟件授權(quán)問題。對有些軟件進行虛擬化部署會違反廠商授權(quán)；有些應(yīng)用許可與特定硬盤序列號綁定，通過虛擬化吧虛擬應(yīng)用程序分發(fā)到各種不同終端設(shè)備就會違背授權(quán)協(xié)議。

5 結(jié)束語

應(yīng)用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了計算機操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間的分離，克服了傳統(tǒng)應(yīng)用程序在使用和管理方面的弊端，實現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對軟件資源的集中管理和控制，減少了網(wǎng)絡(luò)運維的復(fù)雜程度和運維成本，提高了系統(tǒng)管理維護效率和計算機設(shè)備的綜合利用率。未來，虛擬化技術(shù)將在高校校園網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。

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