淺談桌面虛擬化技術(shù)在電子閱覽室中的應用

錢磊

1 前言

公共電子閱覽室是圖書館為適應大容量的館藏數(shù)字化信息資源和網(wǎng)絡信息資源，為讀者提供便捷服務而建立的，是圖書館在網(wǎng)絡環(huán)境下，面對高新技術(shù)的廣泛應用開展文獻信息服務的延伸和補充。無錫市圖書館近年來加大對公共電子閱覽室的建設投入，目前公共電子閱覽室已有讀者電腦48臺，免費向讀者提供數(shù)字資源下載，信息檢索和上網(wǎng)服務。

作為信息時代的產(chǎn)物，公共電子閱覽室的更新?lián)Q代十分迅速。眼下傳統(tǒng)PC搭建電子閱覽室模式存在的問題日益凸顯，已成為遏制電子閱覽室未來發(fā)展的瓶頸。如何建設一個易于管理、安全穩(wěn)定、靈活可靠、節(jié)能減耗的公共電子閱覽室已成為我們關注的焦點。

2 現(xiàn)狀及問題分析

①計算機硬件資源利用率的不均衡。隨著計算機系統(tǒng)和各類應用軟件的不斷升級更新，對計算機硬件性能要求越來越高。多年前購買的計算機已難以達到要求，運行逐漸變慢，硬件資源利用率非常高，無法滿足讀者不斷變化的需求；如果購買最新配置的計算機，由于硬件資源利用率相當?shù)?，又會造成計算機硬件資源的嚴重浪費。

②軟件更新周期長。公共圖書館電子閱覽室免費開放后，越來越多的讀者開始走進本館的電子閱覽室。上機讀者復雜多樣，讀者電腦易受到破壞。因此，電子閱覽室的計算機采用軟件還原技術(shù)對系統(tǒng)進行保護。這種技術(shù)手段保證了系統(tǒng)每次都能正常運行，但造成了應用軟件不能及時更新。工作人員要定期逐一對所有計算機內(nèi)的軟件進行升級，耗費時間長。

③軟硬件故障頻繁，維護量大。由于PC操作系統(tǒng)和應用軟件自身比較薄弱，病毒木馬大量傳播，很容易造成死機、系統(tǒng)崩潰。同時設備日趨老化使得故障率不斷上升，更增加了工作人員的維護量。

針對電子閱覽室日益凸顯的問題，電子閱覽室的工作人員一直在尋找一種高效、靈活又能夠統(tǒng)一管理電子閱覽室內(nèi)計算機的方法，而桌面虛擬化技術(shù)將是解決當前問題的可行途徑。

3 桌面虛擬化技術(shù)的應用

3.1 桌面虛擬化介紹

桌面虛擬化又稱虛擬桌面，是指利用中心服務器虛擬出獨立的擁有操作系統(tǒng)、應用環(huán)境和計算能力的虛擬計算機，用戶可以通過輸入輸出設備和網(wǎng)絡訪問自己虛擬計算機的操作系統(tǒng)桌面、文件和程序。通常，桌面虛擬化平臺由桌面云服務器、管理平臺和云終端組成。桌面云服務器擁有非常高的計算性能和大容量的存儲空間，能夠為所有用戶端提供軟件環(huán)境所需的計算和存儲資源。管理平臺是管理員對虛擬桌面進行安裝、配置和管理的操作平臺。云終端是用于運行遠程虛擬桌面連接程序的設備，通常是瘦客戶機，也可以是普通電腦、筆記本電腦和移動終端設備。

3.2 桌面虛擬化在公共電子閱覽室應用過程中的優(yōu)勢

①管理模式的優(yōu)化

長期以來，電子閱覽室讀者機軟硬件的管理和維護給工作人員帶來了很大的壓力。而在虛擬化技術(shù)架構(gòu)中，客戶端所有桌面的管理和配置都能依托管理平臺進行集中管理，能有效提升電子閱覽室的管理水平，降低管理難度。表1將傳統(tǒng)PC模式同虛擬桌面模式進行直觀比較，我們可以清楚地得出這一結(jié)論。

②打造節(jié)能減排、低碳型電子閱覽室

目前，如按照桌面虛擬化模式重新部署電子閱覽室，將添置48臺新型瘦客戶機，用于讀者瀏覽電子圖書、電子期刊、有聲讀物、視頻點播、地方特色等數(shù)字資源以及訪問互聯(lián)網(wǎng)等服務。以部署48臺讀者虛擬機的瘦客戶端為例，對兩種模式進行節(jié)能減排數(shù)據(jù)比較，如圖1所示。

假設每臺瘦客戶機每臺運行12小時，一年365天。目前無錫用電的單價按照0.8元/Kw﹒h進行估算，按照48臺終端更新進行計算，計算方式如下（不計顯示器功率）。

⑴傳統(tǒng)PC一年電費總計為5.89萬元，其中每臺PC功率為0.35Kw/h。

⑵瘦客戶端一年電費為10091.52元，虛擬化桌面服務器一年電費為4204.8元，總計為14296.32元，其中每臺瘦客戶端功率為60W/h，每臺服務器功率為0.3kW/h，48個客戶端需要2臺虛擬服務器。

⑶根據(jù)科學統(tǒng)計，每省一度電少0.638kg的碳排放量。PC每年總共用電73584度，碳排放量46.95噸，瘦客戶端方式總共用電17870.4度，碳排放量11.4噸。

采用虛擬化桌面技術(shù)后，用電和碳排放量減少了76%，極大響應了國家創(chuàng)建低碳節(jié)約型社會的號召，采用瘦客戶機作為終端設備發(fā)熱量小且沒有噪音，能更好的為讀者打造綠色環(huán)保且安靜舒適的電子閱覽環(huán)境。

③降低成本，增加收益

在圖書館電子閱覽室建設、使用過程中，終端的采購、維護、保養(yǎng)以及系統(tǒng)軟件的費用是資金的主要部分。采用TCO總所有成本來綜合比較傳統(tǒng)PC模式同虛擬桌面在初期投入、服務器的投資及維護用電成本等方面。TCO的核心思想是在一定時間范圍內(nèi)所擁有的包括置業(yè)成本和每年總成本在內(nèi)的總體成本。在某些情況下，這一總體成本是一個為獲得可比較的現(xiàn)行開支而對3到5年時間范圍內(nèi)的成本進行平均的值。分析數(shù)據(jù)如圖2所示。

假設2臺虛擬服務器每天運行 24 小時，48臺終端每天運行 12 小時，一年 365 天。目前無錫用電的單價按照0.8元/kW·h 進行估算，計算和基礎數(shù)據(jù)如下：

（1） 每臺 PC 按4500 元計算，48臺投資為 21.6 萬元；每臺瘦客戶端按5000元計算，48臺投資為24萬元。

（2）PC 一年電費為5.89萬元；虛擬桌面一年電費為1.42萬元。

（3）每臺 PC 維護費一年需 380 元，每臺瘦客戶端維護需 160 元，每臺服務器維護需 5500 元，則 PC 總維護成本為1.824萬元，虛擬桌面維護成本為1.868萬元。

（4）CAPEX 初期增加投資 11%；OPEX 節(jié)省 57%；TCO節(jié)省 33%。

分析可見，在初期虛擬桌面并不等于降低成本，由于桌面虛擬化對服務器、存儲容量、性能的要求很高，使得硬件成本迅速攀升，因此其初始成本相對較高，甚至高于傳統(tǒng) PC的10%～20%。然而由于其OPEX成本的急劇下降，使得5 年TCO 成本將低于傳統(tǒng) PC的 33%，這將非常考驗管理層對TCO方面的關注能力。由于應用虛擬化桌面功耗低，內(nèi)部元器件產(chǎn)品壽命更長（普通PC壽命的三倍），因此瘦客戶端會隨著使用時間的增加，瘦客戶端數(shù)量增加，優(yōu)勢效益會更加明顯。

4 電子閱覽室部署虛擬化桌面可能存在的問題

虛擬桌面技術(shù)在國內(nèi)圖書館的應用還處于起步摸索階段，就目前現(xiàn)狀來看，仍存在一些問題。

4.1 讀者體驗習慣問題

讀者對于傳統(tǒng)PC享有一定的自主權(quán)，而實行虛擬桌面后這些自主行為可能會受到一定限制，這種管控有可能讓讀者感到不適。另一方面由于虛擬桌面是通過后臺虛擬機提供計算能力，再通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)到前端展現(xiàn)，所以在性能上與傳統(tǒng)PC機相比，還是有差距的。

4.2 服務器問題

虛擬桌面對服務器性能要求很高，既要有足夠的計算能力滿足所有虛擬桌面的使用，又要提高資源的利用率。通過不斷測試來評估虛擬桌面模式下對服務器（CPU和內(nèi)存）的性能要求。在CPU的選擇上，注意讀者用機的應用負載。在內(nèi)存的選擇上，考慮操作系統(tǒng)和應用軟件要求方面，規(guī)劃時要考慮一定的冗余，才能選擇到配置合適的服務器。

此外，傳統(tǒng)PC風險相對分散，而虛擬化則把風險都集中到了數(shù)據(jù)中心，一旦數(shù)據(jù)中心癱瘓，將會影響整個電子閱覽室的服務。因此，需要承載數(shù)據(jù)的云服務器平臺安全、可靠、穩(wěn)健。

4.3 網(wǎng)絡帶寬問題

網(wǎng)絡在虛擬桌面的部署中作用十分重要，每個虛擬桌面的遠程顯示速度和設備性能很大一部分取決于網(wǎng)絡帶寬，同時云終端也無法斷網(wǎng)脫機使用，一旦網(wǎng)絡發(fā)生故障，將影響整個電子閱覽室的使用。據(jù)廠商實踐經(jīng)驗，全1000M的網(wǎng)絡環(huán)境為虛擬桌面數(shù)據(jù)的最佳環(huán)境。由于1000M帶寬無法短時間實現(xiàn)，必將成為制約虛擬桌面實施的一大阻礙。根據(jù)網(wǎng)絡現(xiàn)狀選擇對網(wǎng)絡帶寬要求較低的虛擬桌面軟件廠商，采用100M的網(wǎng)絡接入+1000M的數(shù)據(jù)中心交換網(wǎng)絡方案只能暫時緩解帶寬對虛擬桌面的制約。

4.4 兼容性問題

由于沒有統(tǒng)一的國際標準，應用程序都是基于傳統(tǒng)PC機開發(fā)的，有很多程序無法兼容到虛擬機。雖然各大廠商都相繼開發(fā)了一些協(xié)議，但仍無法交互，極大影響了虛擬桌面模式的使用。

4.5 軟件的授權(quán)許可問題

傳統(tǒng)PC模式按用戶授權(quán)和按計算機授權(quán)沒有區(qū)別，即在一臺計算機上安裝一個授權(quán)就夠了。但虛擬化打破了這種關系，假設一臺服務器有50個用戶，某應用程序也只安裝了一個，在這樣的情況下，一臺服務器上到底是需要多少授權(quán)，這是尚未解決的問題。

5 結(jié)束語

對于公共電子閱覽室來說，虛擬化桌面代表了最大化利用資源、管理模式優(yōu)化、節(jié)約成本、節(jié)能減排的理念。通過對無錫市圖書館電子閱覽室現(xiàn)階段情況和模擬采用虛擬桌面模式的情況進行對比后發(fā)現(xiàn)，桌面虛擬化技術(shù)給電子閱覽室?guī)淼膬?yōu)勢顯而易見。由于在圖書館電子閱覽室的應用上，桌面虛擬化還處在摸索階段，部分問題尚未解決。但我們相信隨著虛擬技術(shù)的優(yōu)化改良及網(wǎng)絡環(huán)境的提升，新技術(shù)將引領電子閱覽室進入嶄新的發(fā)展空間，讓讀者獲得優(yōu)質(zhì)的體驗和服務。

參考文獻

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