桌面虛擬化教學(xué)的探索與實(shí)踐

吳月萍,濮臻懿,代正平

(1.上海第二工業(yè)大學(xué) 高等職業(yè)技術(shù)(國際)學(xué)院,上海201209;2.神州數(shù)碼信息服務(wù)股份有限公司,上海200335;3.上海寬群電子科技有限公司,上海200072)

0 引言

自21世紀(jì)以來,桌面虛擬化在國內(nèi)發(fā)展迅猛,其發(fā)展勢(shì)頭有超過服務(wù)器虛擬化的趨勢(shì)。IBM中國研發(fā)中心,TCL多媒體中心,中國石化,廣東移動(dòng)及部分企業(yè)高校等均已經(jīng)采用桌面虛擬化技術(shù)來替代傳統(tǒng)PC的使用[1-3]。目前上海第二工業(yè)大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)(國際)學(xué)院為計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)專業(yè)開設(shè)了“桌面服務(wù)綜合實(shí)訓(xùn)”課程。該課程根據(jù)教學(xué)計(jì)劃,采用校企合作的方式選用的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式[4],課程內(nèi)容緊緊圍繞市場(chǎng)需求和企業(yè)發(fā)展[1,5],其中考慮現(xiàn)今市場(chǎng)上虛擬化的發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用,在課程中融入了桌面虛擬化技術(shù),使學(xué)生能夠部署虛擬化架構(gòu),完成基本配置、遷移、管理和監(jiān)控虛擬機(jī)及虛擬設(shè)備,使其能直接走向社會(huì),滿足企業(yè)桌面服務(wù)運(yùn)維工程師的職位。

1 桌面虛擬化教學(xué)內(nèi)容

1.1 桌面虛擬化的概念

服務(wù)器虛擬化部署是桌面虛擬化的基礎(chǔ),服務(wù)器虛擬化就是將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源,讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器,使用者不再受限于物理上的界限,而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動(dòng)態(tài)管理的“資源池”[6],從而提高資源的利用率,簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理,實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合,讓IT對(duì)業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、使用任何設(shè)備,以獨(dú)占方式持續(xù)地訪問應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)和工作區(qū)[7]。桌面虛擬化是指將計(jì)算機(jī)的終端系統(tǒng)(也稱作桌面)進(jìn)行虛擬化,以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性[8]。桌面虛擬化所有的環(huán)境都將部署在ESXI虛擬化服務(wù)器環(huán)境下,而VMware View是全球首款針對(duì)桌面虛擬化的企業(yè)級(jí)解決方案。VMware View可通過集中化功能簡(jiǎn)化桌面和應(yīng)用程序的管理,減少成本并提高數(shù)據(jù)安全性,為最終用戶提供更強(qiáng)的靈活性和更強(qiáng)的IT控制能力[9]。使用VMware View解決通用的客戶端的方案,該解決方案可將操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)封裝至隔離層內(nèi),使IT員工可以逐個(gè)地更改、更新和部署每個(gè)層,從而獲得更強(qiáng)的業(yè)務(wù)靈活性。利用VMware View,客戶可以將虛擬化架構(gòu)及其高可用性、災(zāi)難恢復(fù)和業(yè)務(wù)連續(xù)性等企業(yè)級(jí)功能的價(jià)值擴(kuò)展到桌面。

1.2 教學(xué)內(nèi)容

此模塊內(nèi)容分服務(wù)器虛擬化和桌面虛擬化,服務(wù)器虛擬化包括了解VMware ESXI虛擬化主機(jī)的架構(gòu)、工作原理,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在服務(wù)器上搭建ESXI環(huán)境,完成網(wǎng)絡(luò)配置,并在主機(jī)端使用VMware vSphere[10]、vCenter Server進(jìn)行部署和管理。桌面虛擬化包括了解VMware View虛擬化平臺(tái)的架構(gòu),工作原理,用戶如何連接到虛擬桌面;并進(jìn)行實(shí)踐安裝 View Connection Server、VMware Horizon View administrator,在vCenter Server上安裝 View Composer組件,配置View Connection Server,準(zhǔn)備模板計(jì)算機(jī),創(chuàng)建虛擬桌面池、分配、連接虛擬桌面。理解如下VMware Horizon拓?fù)鋱D中各組件的功能[11]。

圖1 VMware Horizon拓?fù)鋱DFig.1 VMware Horizon topological graph

在條件允許的情況下,學(xué)生進(jìn)企業(yè)認(rèn)知學(xué)習(xí),了解企事業(yè)單位桌面虛擬化相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,進(jìn)而使他們有更直觀的認(rèn)識(shí)。

1.3 實(shí)驗(yàn)規(guī)劃

桌面虛擬化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境如表1所示,活動(dòng)目錄(active directory,AD)域控服務(wù)器用于虛擬桌面環(huán)境權(quán)限控制,此臺(tái)服務(wù)器上還需要安裝域名系統(tǒng)(DNS)服務(wù)及動(dòng)態(tài)主機(jī)設(shè)置協(xié)議(DHCP)服務(wù)器,DNS服務(wù)用于域名解析,DHCP服務(wù)用于虛擬桌面客戶端系統(tǒng)自動(dòng)獲取IP地址等相關(guān)信息,DNS服務(wù)和DHCP服務(wù)不是一定得裝在AD域控服務(wù)器上,也可以分開裝在不同服務(wù)器上,考慮到資源有限才放在一臺(tái)上。ESXI服務(wù)器是桌面虛擬化底層系統(tǒng)。vCenter服務(wù)器是虛擬機(jī)統(tǒng)一管理工具。Composer服務(wù)器創(chuàng)建鏈接克隆池——從指定的父虛擬機(jī)創(chuàng)建鏈接克隆池,也就是批量創(chuàng)建虛擬桌面。Connection服務(wù)器是用戶和計(jì)算機(jī)直接的橋梁,此軟件服務(wù)充當(dāng)客戶端連接的代理,連接服務(wù)器通過Windows AD對(duì)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證,并將請(qǐng)求引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)奶摂M機(jī)、物理機(jī)或微軟遠(yuǎn)程桌面服務(wù)器(RDS)主機(jī)。父虛擬機(jī)用來批量創(chuàng)建虛擬機(jī)桌面的模板虛擬機(jī)。整個(gè)桌面虛擬化需要桌面池實(shí)驗(yàn)[12]。

為了達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果,每臺(tái)PC端都需配備好相應(yīng)的安裝介質(zhì),以便學(xué)生實(shí)踐桌面虛擬化的搭建和部署。除此之外,學(xué)生還需要在部署好的桌面虛擬化架構(gòu)下進(jìn)行創(chuàng)建模板計(jì)算機(jī)、配置vCenter Server、Composer和事件數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建桌面池等操作。但顯然,桌面虛擬化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高,由表1可見,即使為節(jié)省資源,將Composer服務(wù)和vCenter安裝在一臺(tái)服務(wù)器中,其最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)所需主機(jī)也要6臺(tái),在VMware Workstation環(huán)境中創(chuàng)建及運(yùn)行這些主機(jī),將占用大量CPU、內(nèi)存和硬盤資源,AD域控、ESXI、vCenter和Connection 4臺(tái)服務(wù)器,每臺(tái)安裝在Windows 2008 64 bit的系統(tǒng)下分別至少需要4核的CPU、4 GB的內(nèi)存,一套桌面虛擬化需要的硬件資源：CPU 18核,內(nèi)存16 GB。低于此配置服務(wù)器運(yùn)行會(huì)非?？D,影響實(shí)驗(yàn)效果。在實(shí)際應(yīng)用中,要部署50個(gè)以上的桌面,至少需要10GB內(nèi)存(即RAM)。為了課程能順利有效的進(jìn)行,筆者與另外兩位企業(yè)工程師針對(duì)現(xiàn)有硬件環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì),作對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

表1 桌面虛擬化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境Tab.1 The experiment environment of desktop virtualization

2 環(huán)境測(cè)試

現(xiàn)有機(jī)房硬件環(huán)境如下：

服務(wù)器：華為RH2288A,配置2603v2-4×2,內(nèi)存32 GB×2,硬盤 900 GB SAS×2。

PC機(jī)：i7-6700處理器 (4核,8 MB,8 T,3.4 GHz,65 W),內(nèi)存 8 GB(2×4 GB)2133 MHz DDR4,2000 GB 3.5英寸SATA(7 200 r/min)硬盤。

根據(jù)1.3的實(shí)驗(yàn)規(guī)劃,一套桌面虛擬化應(yīng)用實(shí)驗(yàn)需要的硬件資源：CPU 18核,內(nèi)存16 GB。

2.1 使用物理服務(wù)器

目前單臺(tái)服務(wù)CPU 2603v2-4×2,開啟超線程可為 16核;可用內(nèi)存為64 GB(32 GB×2);硬盤900 GB×2,做完Raid1可用磁盤空間為900 GB。目前機(jī)房有兩臺(tái)相同配置的服務(wù)器可用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)。虛擬機(jī)對(duì)CPU的消耗非常低,不考慮CPU資源是否足夠,另外單臺(tái)900 GB的硬盤空間也足夠,所以計(jì)算內(nèi)存資源即可。綜上所述,在達(dá)到一定實(shí)驗(yàn)效果的情況下,每臺(tái)服務(wù)器可做4套桌面虛擬化實(shí)驗(yàn),兩臺(tái)服務(wù)器共8套實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

按這樣設(shè)計(jì),學(xué)生必然要分組實(shí)驗(yàn),而桌面虛擬化的配置、模板機(jī)的創(chuàng)建、虛擬化桌面池的創(chuàng)建和連接虛擬桌面等實(shí)驗(yàn)需要每位同學(xué)都實(shí)踐操作,并能獨(dú)立完成。

2.2 使用虛擬環(huán)境

在目前物理服務(wù)器不能滿足桌面虛擬化教學(xué)的情況下,采用虛擬環(huán)境進(jìn)行部署設(shè)計(jì),使機(jī)房中每臺(tái)PC機(jī)都有一套實(shí)驗(yàn)環(huán)境。其搭建的基礎(chǔ)設(shè)施要求,PC機(jī)CPU 4核以上,支持虛擬化,內(nèi)存8 GB以上,磁盤空間200 GB以上;基礎(chǔ)環(huán)境要求,PC操作系統(tǒng)為64 bit,安裝Workstation,準(zhǔn)備并上傳 VIEW 介質(zhì) (ESXI、vSphere client、 v Center Server、 Composer、 Connection Server、win2008、win7);在 Workstation內(nèi)新增一臺(tái)虛機(jī),部署ESXI,需要CPU 4核,內(nèi)存8 GB,硬盤100 GB;使用vSphere client連接ESXI,分別部署View組件及模板機(jī)、AD;使用瀏覽器登錄View管理界面驗(yàn)證環(huán)境是否部署完成。

由于虛擬環(huán)境是在ESXI搭建的整個(gè)環(huán)境中,和在物理機(jī)中搭建基本一致,但是實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)際使用仍有幾點(diǎn)不同：

(1)實(shí)際環(huán)境中的磁盤一般不會(huì)使用本地磁盤,而是使用光纖掛接存儲(chǔ)。

(2)實(shí)驗(yàn)環(huán)境只有單網(wǎng)卡,實(shí)際使用一般會(huì)區(qū)分多網(wǎng)卡用來管理、數(shù)據(jù)傳輸及虛機(jī)遷移,并有多個(gè)VLAN。

3 結(jié) 語

桌面虛擬化解決方案能支持多種方式接入、無差別的多應(yīng)用訪問、多虛擬機(jī)、主流操作系統(tǒng)、主流存儲(chǔ)技術(shù),系統(tǒng)可隨時(shí)隨地訪問且支持個(gè)性化桌面,支持網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間的動(dòng)態(tài)分配,能將應(yīng)用程序從底層操作系統(tǒng)分離出來,支持虛擬桌面與應(yīng)用軟件虛擬化間的無縫集成。目前很多領(lǐng)域應(yīng)用桌面虛擬化解決方案,并日漸成熟,因此在教學(xué)中,引入相應(yīng)技術(shù)是非常必要的,并通過以上的實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)有硬件環(huán)境中做對(duì)比測(cè)試,給出了完整的實(shí)驗(yàn)規(guī)劃和建議,通過課程實(shí)踐,驗(yàn)證了可完全使用虛擬環(huán)境實(shí)現(xiàn)桌面虛擬化技術(shù)內(nèi)容的教學(xué),解決了因物理教學(xué)條件不足,課程難開展的問題,并且達(dá)到預(yù)期較好的效果。