基于云計(jì)算的虛擬桌面環(huán)境規(guī)劃與研究

俞雪永 陳丹 王云武

摘 要： 云計(jì)算是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。分析了高校實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃現(xiàn)狀，就計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在更新配置時(shí)資金投入過(guò)大、資源利用率不高的問(wèn)題，研究了當(dāng)前云計(jì)算的相關(guān)技術(shù)，提出了基于云計(jì)算的虛擬桌面實(shí)驗(yàn)室的解決方案。通過(guò)在數(shù)據(jù)中心高性能計(jì)算機(jī)刀片群集上建立虛擬化資源池的方式，利用Web進(jìn)行資源預(yù)約，以及對(duì)平臺(tái)的訪問(wèn)和資源的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化管理和應(yīng)用，提高資源利用率，節(jié)約建設(shè)成本，降低設(shè)備管理和維護(hù)的工作量，進(jìn)而提高了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)能力和支撐水平。

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算； 虛擬桌面； 虛擬化； 數(shù)據(jù)中心

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3-05 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2015）09-29-04

Planning and research of virtual desktop environment based on cloud computing

Yu Xueyong， Chen Dan， Wang Yunwu

（School of Computer and Computing Science， Zhejiang University City College， Hangzhou， Zhejiang 310015， China）

Abstract： Cloud computing is a trend in the development of computer networks. This paper analyzes the present situation of the university laboratory. On the problem of the large investment of funds when update configuration and the low resource utilization rate in the computer lab， the related technology of cloud computing is studied， and the solution of virtual desktop laboratory based on cloud computing is put forward. By building a pool of virtualized resources on the HPC blade cluster， using the Web for the resource reservation， the platform accessing and the resource invoking， virtualized server management and application is implemented， which increases the rate of resource utilization， reduces construction costs， reduces the workload of equipment management and maintenance， and improves the service ability and level of support of the computer lab.

Key words： cloud computing； virtual desktop； virtualization； data center

0 引言

近年，計(jì)算機(jī)軟件規(guī)模越來(lái)越大，軟件對(duì)運(yùn)行環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)安全的要求日益提高，云計(jì)算的出現(xiàn)已經(jīng)改變了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的腳步。在云計(jì)算環(huán)境下，虛擬化層向應(yīng)用層提供平臺(tái)的物理資源映射，使得平臺(tái)中的應(yīng)用與硬件設(shè)備之間的關(guān)系解耦，虛擬化技術(shù)為云計(jì)算平臺(tái)提供了調(diào)節(jié)服務(wù)規(guī)模的能力，并使得管理操作更加靈活有效。Xen，vMware等虛擬化平臺(tái)都在近年推出了其云計(jì)算版本，提供針對(duì)云計(jì)算環(huán)境下的虛擬化資源管理支持。而隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬和硬件能力的不斷發(fā)展，基于云計(jì)算的虛擬化技術(shù)日趨成熟，用戶使用虛擬PC主機(jī)或虛擬應(yīng)用桌面取代傳統(tǒng)電腦，能夠以更低的成本獲得更好的使用體驗(yàn)。隨著虛擬化技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用和瘦客戶機(jī)的大規(guī)模采購(gòu)，將可以大幅度降低虛擬PC主機(jī)和虛擬應(yīng)用桌面的建設(shè)成本，用戶可以更經(jīng)濟(jì)的獲得PC資源。如何充分應(yīng)用新技術(shù)成果，構(gòu)建更為高效的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，已成為當(dāng)務(wù)之急。本文就目前在云計(jì)算環(huán)境下如何構(gòu)建高校虛擬桌面計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行規(guī)劃與研究。

1 研究的現(xiàn)狀與意義

1.1 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃現(xiàn)狀

目前，我國(guó)各高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已初見(jiàn)成效，在一定程度上改善了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的軟硬件環(huán)境，也提升了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。通過(guò)分析我院計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理不難發(fā)現(xiàn)，高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中普遍存在不足[1]。

首先，硬件設(shè)施建設(shè)和更新成本巨大，且更新?lián)Q代較慢。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)初期需要投入大量的資金購(gòu)買(mǎi)硬件產(chǎn)品，很多情況下由于資金有限，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)被擱置。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備換代快，導(dǎo)致被淘汰的設(shè)備閑置，也是很大的浪費(fèi)。

其次，軟件維護(hù)與更新困難。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室要滿足各計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求的多樣性使得實(shí)驗(yàn)室對(duì)設(shè)備的維護(hù)和管理提出了巨大的挑戰(zhàn)。通常，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的每臺(tái)學(xué)生機(jī)上都預(yù)安裝了幾個(gè)操作系統(tǒng)以適應(yīng)不同專(zhuān)業(yè)對(duì)不同系統(tǒng)的需求，但是由于同一學(xué)生機(jī)上安裝多個(gè)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)軟件，這往往導(dǎo)致軟件沖突，系統(tǒng)反應(yīng)緩慢。與此同時(shí)，各專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課需要不同的教學(xué)軟件，這些軟件版本更新很快，使用較短時(shí)間之后又需要更新到新版本才能適應(yīng)教學(xué)要求。盡管目前可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同傳、增量拷貝等技術(shù)手段進(jìn)行批處理，但學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般都是分批招標(biāo)購(gòu)置的，系統(tǒng)品牌型號(hào)不一，操作各異，也因此使得計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室軟件維護(hù)與更新非常困難，往往不能滿足教學(xué)要求。

虛擬資源池[10]是通過(guò)不同的技術(shù)將相同類(lèi)型的資源構(gòu)成同構(gòu)或近似同構(gòu)的虛擬資源池；可以屏蔽掉物理資源的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)從物理資源向邏輯資源的轉(zhuǎn)化。把物理資源整合成與位置和實(shí)物無(wú)關(guān)的方式進(jìn)行調(diào)用，可提高資源的利用率，并降低維護(hù)管理的復(fù)雜度。比如：在兩臺(tái)服務(wù)器上分別利用虛擬軟件虛擬出30臺(tái)虛擬機(jī)，動(dòng)態(tài)分配虛擬的CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、I/0設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)資源，并分別在這些虛擬機(jī)上安裝不同的操作系統(tǒng)及配置相應(yīng)的應(yīng)用程序，從而建立出來(lái)30臺(tái)服務(wù)器建成的虛擬資源池的云計(jì)算環(huán)境。

3.2 vSphere

VMWare虛擬化平臺(tái)[11]系列產(chǎn)品提供了完善的虛擬化資源發(fā)布、運(yùn)行、管理平臺(tái)?；贓SX的虛擬機(jī)hypervisor以及vCenter的虛擬機(jī)管理功能，vSphere提供了針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一管理。被管理實(shí)體包括虛擬機(jī)運(yùn)行實(shí)例、鏡像、物理機(jī)資源池、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等等，幾乎囊括了所有數(shù)據(jù)中心實(shí)體。圖3是vSphere客戶端界面截圖，可見(jiàn)該平臺(tái)對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心提供了細(xì)粒度而全面的管理支持。

3.3 客戶終端管理

在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模型中所說(shuō)的云客戶端主要是使用瀏覽器和應(yīng)用程序接口，因而使用云客戶端就可以快速便捷地訪問(wèn)云中的資源。云客戶端通常安裝在實(shí)驗(yàn)室的終端計(jì)算機(jī)中，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件要求不高，這樣可以不必投入很大資金到本地的終端上去，就可以使用云計(jì)算平臺(tái)的大量信息資源，就可以使用遠(yuǎn)程終端性能上限的高強(qiáng)度計(jì)算工作和存儲(chǔ)能力。管理的客戶終端界面如圖4所示：

3.4 虛擬桌面應(yīng)用商店

當(dāng)在云端數(shù)據(jù)中心發(fā)布好相應(yīng)的虛擬桌面后，用戶終端設(shè)備通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)就可以直接獲取數(shù)據(jù)中心的相關(guān)虛擬資源[11-12]，包括相關(guān)的客戶端應(yīng)用軟件及所需要的其他應(yīng)用程序，或者通過(guò)應(yīng)該商店的方式，根據(jù)不同的需求從商店中獲取不同的應(yīng)用程序，如圖5所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)不斷成熟。建設(shè)基于云計(jì)算的虛擬桌面環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，可輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享，為用戶提供無(wú)限的存儲(chǔ)空間和計(jì)算性能，并保證數(shù)據(jù)的安全、可靠。可有效整合相關(guān)的教學(xué)資源，提高高校實(shí)驗(yàn)資源的利用率，從而為高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)，也進(jìn)一步拓展了云計(jì)算的相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。

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