基于云計(jì)算的虛擬桌面平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究

王利祥

摘 要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高，以及計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于云計(jì)算的虛擬化技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)漸漸成熟，并已經(jīng)開(kāi)始走向市場(chǎng)。用戶通過(guò)使用虛擬主機(jī)或虛擬應(yīng)用桌面的方式，能夠使用較低的成本便可以獲得更好的體驗(yàn)效果。同時(shí)也面臨著諸多的問(wèn)題，如由于終端的更新而引起的擴(kuò)展性問(wèn)題、軟硬件的維護(hù)問(wèn)題、個(gè)人文檔的保存、信息安全等問(wèn)題。為了方便有效的解決當(dāng)前所面臨的問(wèn)題，本文通過(guò)搭建既可以面向個(gè)人，也可以面向中小型企業(yè)用戶，基于電腦、移動(dòng)通信設(shè)備和移動(dòng)多媒體終端的云桌面服務(wù)平臺(tái)，集成云桌面服務(wù)，打造新的服務(wù)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：云桌面；虛擬化；云計(jì)算；多媒體教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）14-0040-02

1 研究背景

隨著PC機(jī)的數(shù)量不斷增大，互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模逐年擴(kuò)大，人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的可靠性、有效性以及安全性要求也越來(lái)越高，在固定寬帶和移動(dòng)應(yīng)用大規(guī)模發(fā)展的同時(shí)，也面臨著諸多的問(wèn)題。與此同時(shí)，基于云計(jì)算[1]的虛擬化技術(shù)由于成本低、維護(hù)方便，而且用戶可以更經(jīng)濟(jì)的獲得更多的計(jì)算機(jī)資源，因此得到了飛速的發(fā)展。在企業(yè)界和學(xué)術(shù)界受到廣泛關(guān)注的虛擬機(jī)管理器——Xen在性能方面不僅具有一定的優(yōu)勢(shì)，而且安全可靠，它可以支撐上百個(gè)虛擬桌面同時(shí)高效率的運(yùn)行，從而大幅度提高了服務(wù)器硬件資源的使用效率。鑒于Xen以上優(yōu)點(diǎn)，用戶可以通過(guò)一臺(tái)虛擬機(jī)在一臺(tái)桌面計(jì)算機(jī)中模擬多多個(gè)虛擬桌面。由于Xen的應(yīng)用更多的傾向于企業(yè)服務(wù)器領(lǐng)域，相關(guān)的優(yōu)化和改進(jìn)也大多是針對(duì)企業(yè)用戶的，在虛擬桌面計(jì)算方面的應(yīng)用還有許多地方需要進(jìn)一步完善。但是相比企業(yè)用戶，桌面用戶的需求在更大程度上擁有方便友好的圖形化界面和操作環(huán)境。就目前的應(yīng)用環(huán)境和發(fā)展程度，Xen同時(shí)也可以安裝到桌面計(jì)算機(jī)上，而且會(huì)發(fā)揮與在企業(yè)服務(wù)器應(yīng)用中同樣的優(yōu)勢(shì)，但是這樣的使用方式，會(huì)帶來(lái)一定的代價(jià)，那就是使普通用戶在使用傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)時(shí)失去部分體驗(yàn)。比如，操作環(huán)境、桌面的打開(kāi)方式、娛樂(lè)體驗(yàn)以及虛擬機(jī)中操作系統(tǒng)圖形化桌面顯示方式等都會(huì)發(fā)生突出的變化。

面對(duì)上述提出的一些問(wèn)題，為了讓桌面用戶既可以體驗(yàn)到云桌面的便利特性，又可以有好的用戶體驗(yàn)，需要提出一種解決方案來(lái)對(duì)現(xiàn)在Xen的應(yīng)用框架進(jìn)行有效的修改和改進(jìn)，同時(shí)又可以為桌面用戶提供更多的新的應(yīng)用。本文通過(guò)閱讀和探究現(xiàn)有的云桌面系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，面向個(gè)人用戶以及中小企業(yè)用戶，提出了一種基于計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信設(shè)備和多媒體移動(dòng)終端的新的思路，并建立應(yīng)用商店模式補(bǔ)充可擴(kuò)展應(yīng)用的執(zhí)行環(huán)境，集成云桌面大多數(shù)應(yīng)用服務(wù)。

2 云桌面技術(shù)的業(yè)務(wù)形態(tài)

云桌面技術(shù)服務(wù)平臺(tái)主要是面向個(gè)人客戶和一些中小型企業(yè)客戶，提供基于虛擬桌面[2]應(yīng)用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和虛擬應(yīng)用分發(fā)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用商店服務(wù)。

用戶租用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)將享受下面幾種服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

（1）數(shù)據(jù)安全、免維護(hù)，主機(jī)以及用戶數(shù)據(jù)存放于機(jī)房，這樣可以保障每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)的安全，主機(jī)設(shè)備以及系統(tǒng)軟件等的維護(hù)和維修統(tǒng)一由電信主管部門進(jìn)行，可以實(shí)時(shí)統(tǒng)一排除用戶所遇到的故障。

（2）提供隨時(shí)隨地服務(wù)，客戶無(wú)論是在公司、出差還是在家中，都不需要攜帶過(guò)多的物理設(shè)備，只需要攜帶自身能夠上網(wǎng)用的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)即可。

（3）桌面應(yīng)用能力、計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力都會(huì)得到大幅度提升，大大豐富了用戶終端功能，同時(shí)也會(huì)給用戶帶來(lái)更好的服務(wù)體驗(yàn)。

（4）收費(fèi)合理，實(shí)行按需收費(fèi)，在線升級(jí)比較方便，對(duì)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)硬件配置和能力方面可以無(wú)限拓展。

3 相關(guān)業(yè)務(wù)描述

（1）門戶網(wǎng)站主要適用于呈現(xiàn)虛擬桌面產(chǎn)品管理員可以在后臺(tái)發(fā)布新的產(chǎn)品。

（2）對(duì)于普通用戶來(lái)講，通過(guò)門戶網(wǎng)站便可以輕松快捷的購(gòu)買相關(guān)產(chǎn)品和管理使用相關(guān)的產(chǎn)品。

（3）通過(guò)門戶網(wǎng)站，客戶還可以購(gòu)買虛擬應(yīng)用的產(chǎn)品，購(gòu)買產(chǎn)品之后，當(dāng)該產(chǎn)品有更新時(shí)，還可以對(duì)購(gòu)買過(guò)的產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)。

（4）使用客戶可以通過(guò)手機(jī)或者瘦客戶機(jī)打開(kāi)位于云端的應(yīng)用商店來(lái)使用自身的虛擬應(yīng)用。如圖1所示。

圖1是一個(gè)比較完整的用戶訂購(gòu)業(yè)務(wù)的流程：首先由網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)運(yùn)營(yíng)商根據(jù)平臺(tái)提供的資源以及自身成本核算之后，根據(jù)自身需要和自身實(shí)際制定不同類型的虛擬產(chǎn)品，然后在門戶網(wǎng)站上予以發(fā)布。然后用戶便可通過(guò)網(wǎng)站對(duì)云桌面的產(chǎn)品予以了解，根據(jù)自身實(shí)際需求挑選虛擬機(jī)；另外門戶網(wǎng)站還會(huì)設(shè)置用戶體驗(yàn)專區(qū)，方便用戶進(jìn)行在線體驗(yàn)，以便了解云桌面產(chǎn)品更多的特性。一旦用戶確定了自己的訂購(gòu)意向，必須先在門戶網(wǎng)站完成注冊(cè)并登陸，然后才能選擇自己需要的產(chǎn)品，產(chǎn)品可靈活便捷的根據(jù)用戶的需求進(jìn)行自定義的調(diào)整，例如，可以設(shè)置使用期限，可以調(diào)整虛擬機(jī)的一些配置，可以增加或者減少中央處理器、內(nèi)存以及硬盤空間大小等參數(shù)，可以選擇性安裝自己需要的應(yīng)用服務(wù)軟件。當(dāng)所有的自定義配置都已經(jīng)確定好之后，便可通過(guò)支付渠道進(jìn)行支付；管理平臺(tái)會(huì)與支付渠道核對(duì)支付信息的正確性和完整性，核實(shí)確認(rèn)之后便發(fā)送指令到后臺(tái)應(yīng)用，后臺(tái)應(yīng)用根據(jù)當(dāng)前平臺(tái)資源的使用情況去選擇性能最好的基礎(chǔ)設(shè)備，然后新建一臺(tái)虛擬機(jī)，包括根據(jù)用戶個(gè)性化的產(chǎn)品需求和配置相關(guān)的增值服務(wù)。等到所有的配置及軟件安裝完成之后，便會(huì)將虛擬機(jī)的管理賬號(hào)反饋給管理平臺(tái)，建立訂購(gòu)關(guān)系。此時(shí)用戶可以登錄并管理已購(gòu)買的產(chǎn)品，以便實(shí)時(shí)了解賬戶信息，方便辦理后續(xù)手續(xù)。

我們能夠通過(guò)各個(gè)業(yè)務(wù)模型來(lái)輔助我們理解相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用需求，從各個(gè)業(yè)務(wù)模型中可以得到一些業(yè)務(wù)角色和業(yè)務(wù)用例，但是系統(tǒng)的核心用例并不是每一個(gè)業(yè)務(wù)用例都能夠映射到的，只有那些與系統(tǒng)核心交互頻繁的業(yè)務(wù)用例才能成為系統(tǒng)的執(zhí)行者。

4 基本框架的搭建和設(shè)計(jì)模式

4.1 門戶網(wǎng)站

業(yè)務(wù)建模中大致包含門戶網(wǎng)站、門戶用戶平臺(tái)、企業(yè)用戶平臺(tái)、業(yè)務(wù)管理平臺(tái)以及CRM系統(tǒng)接口。下面我們簡(jiǎn)述一下門戶網(wǎng)站的內(nèi)容及建設(shè)。

基于云桌面的門戶網(wǎng)站，其主要目的是向用戶介紹和宣傳推廣云桌面的相關(guān)業(yè)務(wù)，主要內(nèi)容大致包含以下幾項(xiàng)內(nèi)容：公司簡(jiǎn)介、公司產(chǎn)品介紹、各產(chǎn)品資費(fèi)情況、基于各產(chǎn)品的在線體驗(yàn)區(qū)域、新聞動(dòng)態(tài)通知、自主服務(wù)、以及常見(jiàn)問(wèn)題等欄目。下面以功能為例進(jìn)行模塊劃分講解。

用戶注冊(cè)中用戶權(quán)限要求：對(duì)于任何用戶來(lái)講，鑒于個(gè)人信息的保密，都需要用戶名和密碼。如果用戶是企業(yè)用戶則需要另外提供一個(gè)域信息。對(duì)于單體用戶，當(dāng)用戶驗(yàn)證成功之后，必須完成激活。

應(yīng)用虛擬桌面的購(gòu)買：權(quán)限要求，用戶選擇產(chǎn)品，之后會(huì)自動(dòng)生成訂單號(hào)，然后選擇支付方式進(jìn)行支付購(gòu)買，支付成功之后系統(tǒng)會(huì)為用戶分配應(yīng)用資源。

4.2 基本框架

為了滿足不同用戶對(duì)虛擬化桌面的不同要求，Citrix主張使用的系統(tǒng)架構(gòu)如下：

第一層非標(biāo)準(zhǔn)終端層，這一層主要包括所有與本期項(xiàng)目有關(guān)的用戶和未來(lái)其他類型用戶使用的終端，由于這些終端歸屬個(gè)人使用，因此控制難度比較大，標(biāo)準(zhǔn)化程度也比較低。

第二層設(shè)計(jì)為終端接入層，主要由各省（直轄市）已經(jīng)建成的終端準(zhǔn)入系統(tǒng)組建而成，當(dāng)?shù)谝粚拥慕K端經(jīng)過(guò)終端準(zhǔn)入系統(tǒng)完成認(rèn)證和授權(quán)之后，便由其決定是否可以訪問(wèn)第三層。

第三層設(shè)計(jì)為受控標(biāo)準(zhǔn)終端層，該層主要由XenDesktop的虛擬桌面組建而成，此處所有的桌面都是通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鏡像文件產(chǎn)生的，用戶無(wú)法修改。終端用戶產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)也都只能保存在這一層的存儲(chǔ)設(shè)備中，未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)或應(yīng)用是不能傳遞到第一層的。

第四層設(shè)計(jì)為應(yīng)用層，所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都?xì)w為這一層。

4.3 運(yùn)行環(huán)境的搭建

（1）內(nèi)存配置：應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器建議使用8G以上，對(duì)于客戶端內(nèi)存的大小，可以結(jié)合用戶的需求來(lái)定制，考慮當(dāng)前軟件系統(tǒng)及應(yīng)用軟件的不斷升級(jí)，建議使用4G及以上。

（2）處理器配置：應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器對(duì)處理器的要求，建議配置2.0GHz以上，使用8核配置；對(duì)于用戶客戶端的處理器可以根據(jù)用戶自身的實(shí)際進(jìn)行配置。

（3）軟件環(huán)境的搭建：應(yīng)用服務(wù)器安裝Linux操作系統(tǒng)、JRE使用SUN JRE5.0以上；對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器需要安裝數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：MySQL 5以上。

4.4 終端操作設(shè)計(jì)

（1）利用虛擬桌面的方式訪問(wèn)系統(tǒng)。對(duì)于特定的客戶，建立特定的虛擬桌面用戶組，這種方式可以通過(guò)使用虛擬局域網(wǎng)并結(jié)合兩者之間的防火墻特性實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@樣保證了只有屬于該虛擬桌面的組員才能有權(quán)限訪問(wèn)所對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，從而保證了系統(tǒng)的完整性，同時(shí)也保證了用戶數(shù)據(jù)的安全性。

（2）安全訪問(wèn)控制的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)上述系統(tǒng)時(shí)，各個(gè)虛擬桌面之間是通過(guò)ICA協(xié)議進(jìn)行相互通信的。ICA具有32個(gè)虛擬通道，這些通道可以傳送各種I/O信息，如鍵盤、鼠標(biāo)、圖像、打印數(shù)據(jù)等，各個(gè)虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)信息重定向到客戶終端上的輸入輸出設(shè)備上，因此整個(gè)操作過(guò)程對(duì)于用戶來(lái)講，就像使用本地計(jì)算機(jī)一樣。

5 結(jié)語(yǔ)

本文從系統(tǒng)研究背景、需求分析、總體框架搭建和設(shè)計(jì)和部署實(shí)現(xiàn)這四個(gè)角度對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，并對(duì)系統(tǒng)的主要性能和配置進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。對(duì)應(yīng)用平臺(tái)長(zhǎng)期發(fā)展和業(yè)務(wù)擴(kuò)充奠定了一定的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]虛擬化與云計(jì)算小組.虛擬化與云計(jì)算[M].北京：人民郵電出版社，2002：59，69.

[2]王信東.企業(yè)虛擬化經(jīng)營(yíng)理論與實(shí)踐[M].經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社，2006：224，269.