云桌面計(jì)算機(jī)機(jī)房方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

徐斌

摘要：云計(jì)算已經(jīng)逐步落地，但集中在服務(wù)器虛擬化上，在終端上顯得單薄無力。該文分析了高校中傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)機(jī)房的不足之處，然后提出了云桌面的解決方案。在分析了云桌面的技術(shù)基礎(chǔ)上，提出云桌面的設(shè)計(jì)方案，并介紹了實(shí)現(xiàn)的過程。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；計(jì)算機(jī)機(jī)房；云桌面

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）23-0102-02

The Design and Implementation of Cloud Desktop Computer Room

XU Bin

（Nanjing Institute of Railway Technology， Nanjing 210031，China）

Abstract： Cloud computing has gradually matured， but focus on server virtualization. It seems thin and weak on the terminal virtualization. This paper analyzes shortcomings of traditional computer room in University， and then made a cloud desktop solutions. This paper proposes cloud desktop design and describes the process of implementation after analyzing the technical basis of cloud desktop.

Key words： cloud computing；computer room；cloud desktop

高職教育是技能型教育，特別強(qiáng)調(diào)實(shí)踐技能教學(xué)，所以高職學(xué)院都有大量的實(shí)訓(xùn)室，其中有較多的實(shí)訓(xùn)室其實(shí)是裝有不同應(yīng)用軟件的計(jì)算機(jī)機(jī)房，。云計(jì)算已逐步落地，服務(wù)器的虛擬化已經(jīng)逐步普及，現(xiàn)在高校數(shù)據(jù)中心的建設(shè)服務(wù)器虛擬化幾乎是必選的方案。但傳統(tǒng)終端在云計(jì)算時(shí)代開始顯得單薄無力，終端仍然采用分散管理的PC模式。在大多數(shù)情況下，傳統(tǒng)PC終端模式提供了性價(jià)比與功能的最佳組合。但在實(shí)際應(yīng)用過程中也存在諸多弊端：

1）數(shù)量眾多的PC管理難，硬軟件維護(hù)工作量大；

2）不同的計(jì)算機(jī)機(jī)房裝了不同專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件，對(duì)機(jī)房限定了使用對(duì)象，造成資源利用率低下；

云桌面解決方案是能解決上述問題的方案。云桌面將PC桌面環(huán)境通過云計(jì)算模式從物理機(jī)器分離出來，成為一種可以對(duì)外提供的桌面服務(wù)。桌面環(huán)境所需的計(jì)算、存儲(chǔ)資源集中于中央服務(wù)器上，云桌面通過網(wǎng)絡(luò)傳送到終端。

1 云桌面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

對(duì)于云桌面系統(tǒng)是一種基礎(chǔ)設(shè)施，其組成架構(gòu)較為復(fù)雜，通?？梢苑譃榻K端設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)接入層、云桌面控制層、虛擬化平臺(tái)層、硬件平臺(tái)層5個(gè)部分（如圖1所示）。

圖1 云桌面系統(tǒng)示意圖

1.1終端設(shè)備

終端設(shè)備層是指通過校園網(wǎng)訪問云桌面的各類終端，通常有瘦客戶機(jī)、移動(dòng)設(shè)備及利舊PC。瘦客戶機(jī)（Thin Client）是基于PC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的小型行業(yè)專用PC，使用專業(yè)嵌入式處理器、小型本地閃存和精簡(jiǎn)版操作系統(tǒng)，可以提供比普通PC更加安全可靠的使用環(huán)境，以及更低的功耗，更高的安全性。移動(dòng)設(shè)備憑借便攜性、靈活性等特點(diǎn)受到很多用戶的青睞。對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)房來說，瘦客戶機(jī)和利舊PC較多。

1.2 網(wǎng)絡(luò)接入層

云桌面系統(tǒng)的學(xué)生可以在機(jī)房通過有線網(wǎng)絡(luò)接入云桌面環(huán)境，也可以在其他地方通過無線、VPN等方式接入云桌面環(huán)境。在網(wǎng)絡(luò)接入層里，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備除了提供基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)接入承載功能外，還提供了對(duì)接入終端的準(zhǔn)入控制、負(fù)載均衡和帶寬保障等功能。

1.3 云桌面控制層

云桌面控制層提供桌面管理的能力，由云桌面的系統(tǒng)級(jí)管理員統(tǒng)一管理。管理員可以對(duì)終端用戶使用的虛擬桌面進(jìn)行方便的管理，對(duì)虛擬桌面的操作系統(tǒng)類型、內(nèi)存大小、處理器數(shù)量、網(wǎng)卡數(shù)量和硬盤容量進(jìn)行設(shè)置，并且在用戶的虛擬桌面出現(xiàn)問題時(shí)能夠快速地進(jìn)行問題定位和修復(fù)。還可以查看和管理物理和虛擬化環(huán)境內(nèi)的所有組件和資源，如物理的主機(jī)、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)以及虛擬的模板、鏡像、虛擬機(jī)，同時(shí)能簡(jiǎn)單通過此單一控制臺(tái)對(duì)虛擬化資源進(jìn)行綜合管理，如虛擬桌面的全生命周期管理和控制、高級(jí)檢索、資源調(diào)度、電源管理、負(fù)載均衡以及高可用和線遷移等功能。

1.4 虛擬化平臺(tái)層

虛擬化平臺(tái)是云計(jì)算平臺(tái)的核心，也是虛擬桌面的核心，承擔(dān)著虛擬桌面的“主機(jī)”功能。對(duì)于云計(jì)算平臺(tái)上的服務(wù)器，通常都是將相同或者相似類型的服務(wù)器組合在一起作為資源分配的母體，即所謂的服務(wù)器資源池。在服務(wù)器資源池上，通過安裝虛擬化軟件，讓計(jì)算資源能以一種虛擬服務(wù)器的方式被不同的應(yīng)用使用。

1.5 硬件平臺(tái)層

硬件平臺(tái)層由多臺(tái)服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，為了保證云桌面系統(tǒng)正常工作，硬件基礎(chǔ)設(shè)施組件應(yīng)該同時(shí)滿三個(gè)要求：高性能、大規(guī)模、低開銷。

服務(wù)器是計(jì)算資源，是云桌面系統(tǒng)的核心硬件部件，對(duì)于云桌面部署來說，合理規(guī)劃服務(wù)器的規(guī)模尤其重要。直到兩三年之前，如果不花費(fèi)很大開銷，服務(wù)器還不能容納30到50個(gè)云桌面會(huì)話。但是現(xiàn)在，可以在一臺(tái)兩路服務(wù)器上安裝超過24個(gè)高性能核心和至少上TB的內(nèi)存。這種性能上的提升為云桌面系統(tǒng)提供了很大的擴(kuò)展空間，而且是在使用更少的服務(wù)器的情況下。

2 云桌面解決方案部署

云桌面的組網(wǎng)涉及網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、終端設(shè)備以及虛擬化軟件等，本文以一個(gè)50終端的計(jì)算機(jī)機(jī)房為例進(jìn)行云桌面解決方案的設(shè)計(jì)，該方案組網(wǎng)由五個(gè)體系構(gòu)成。

網(wǎng)絡(luò)：包括管理、存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)3部分網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用數(shù)據(jù)中心級(jí)別，確保虛擬化平臺(tái)高性能與高可靠性，并且實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)訪問云桌面還需要VPN接入或者NAT映射。根據(jù)最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，絕大部分應(yīng)用情況下每個(gè)終端的流量不超過2Mbps，只有高清視頻播放流量較高。考慮突發(fā)流量，一個(gè)普通機(jī)房的終端數(shù)量在50左右，所以機(jī)房要求上下行總帶寬一般100M可以滿足使用要求，如表1所示。

服務(wù)器：主要分為刀片服務(wù)器和機(jī)架服務(wù)器。推薦1個(gè)物理CPU最多虛擬8個(gè)VCPU，內(nèi)存推薦1：1進(jìn)行分配，不推薦超分配超過150%，并且，內(nèi)存需要為物理服務(wù)器預(yù)留20%保障服務(wù)器底層虛擬化正常運(yùn)行，如表2所示。標(biāo)準(zhǔn)的VDI配置用2VCPU，4G內(nèi)存，這樣的機(jī)房只需配置一臺(tái)兩路八核CPU和128G內(nèi)存就夠了。如重載云桌面需配置兩臺(tái)機(jī)架式服務(wù)器。

存儲(chǔ)：這是桌面虛擬化的關(guān)鍵組成部分，以客戶/服務(wù)器模式為最終用戶提供應(yīng)用程序以及桌面實(shí)例，存儲(chǔ)主要使用IPSAN、FCSAN，也可以分布式存儲(chǔ)、零存儲(chǔ)解決方案等，可以提供更好的IOPS、高可靠性。存儲(chǔ)要考慮兩個(gè)問題首先要計(jì)算每個(gè)VDI桌面占用的存儲(chǔ)空間，保障空間夠用。第二是存儲(chǔ)的IOPS能力。IOPS如表2所示。在存儲(chǔ)設(shè)備搭建的時(shí)候，還可以考慮采用一些存儲(chǔ)技術(shù)，比如虛擬存儲(chǔ)架構(gòu)；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精簡(jiǎn)配置和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除；靈活擴(kuò)展的快照技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)常用數(shù)據(jù)的高性能共享；以及使用存儲(chǔ)分層技術(shù)，結(jié)合運(yùn)用最具有成本效益的存儲(chǔ)技術(shù)，以滿足性能要求。本方案采用現(xiàn)有存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)空間和IOPS都能滿足要求。

終端設(shè)備：可以使用利舊PC或者瘦終端，主要考慮終端的外設(shè)需求（串口、USB口等）、無線網(wǎng)卡、成本、架構(gòu)等?？紤]到現(xiàn)有大量的舊PC，利舊PC是比較經(jīng)濟(jì)的做法。

虛擬化軟件：為云桌面提供了高性能、高可靠性。目前桌面虛擬化軟件產(chǎn)品比較多了，除了Ctrix、VMWare等國(guó)際知名品牌外，國(guó)內(nèi)也有H3C、銳捷等品牌。

安裝云桌面系統(tǒng)圖確定組網(wǎng)并實(shí)施基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后，即可實(shí)施云桌面業(yè)務(wù)。根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)模選擇合理的服務(wù)器，在服務(wù)器上安裝部署云桌面軟件，創(chuàng)建云桌面模板即可（如圖2所示）。

3 結(jié)束語

云桌面這些計(jì)算和存儲(chǔ)資源也是共享的、可伸縮的，可以讓多個(gè)實(shí)訓(xùn)室的計(jì)算和存儲(chǔ)資源集中一起，讓不同的實(shí)訓(xùn)室的個(gè)人桌面環(huán)境資源按需分配、交付，達(dá)到提升資源利用率，降低整體擁有成本的目的。另外云計(jì)算桌面使得計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)環(huán)境可以脫離固定的教室，即學(xué)生可以在其他地方通過網(wǎng)絡(luò)使用相應(yīng)實(shí)訓(xùn)室的云桌面，從時(shí)間上和空間為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供更多自由選擇。這也符合信息化教育技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，所以云桌面替換PC終端的模式的步伐將會(huì)加快。

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