如何实现桌面虚拟化

在云计算发展初期，虚拟桌面是典型的云计算应用，它能够在“云”中为用户提供远程的计算机桌面服务。服务提供者在数据中心服务器上运行用户所需的 *** 作系统和应用软件，然后用桌面显示协议将 *** 作系统桌面视图以图像的方式传送到用户端设备上。同时，服务器对用户端的输入进行处理，并随时更新桌面视图的内容。
虚拟桌面的应用具有很多优势。例如它能够提供随时随地访问的能力，支持多样化的接入设备选择，降低软硬件的管理和维护成本，强化用户的数据安全等，这使得虚拟桌面具有广阔的应用前景。
方法/步骤
主流桌面虚拟化技术方案：
用户对于类似虚拟桌面的体验并不陌生，其前身可以追溯到Microsoft在其 *** 作系统产品中提供的终端服务和远程桌面,但是它们在实际应用中存在着不足。例如之前的终端服务只能够对应用进行 *** 作，而远程桌面则不支持桌面的共享。虚拟化技术的发展使虚拟桌面获得了长足的发展，当前虚拟桌面解决方案主要分为VDI（Virtual Desktop Infrastructure）和SV（Session Virtualization）两大类。
基于VDI的虚拟桌面解决方案的原理是在服务器侧为每个用户准备其专用的虚拟机并在其中部署用户所需的 *** 作系统和各种应用，然后通过桌面显示协议将完整的虚拟机桌面交付给远程的用户，因此，这类解决方案的基础是服务器虚拟化。 服务器虚拟化主要有完全虚拟化和部分虚拟化两种方法：完全虚拟化能够为虚拟机中的 *** 作系统提供一个与物理硬件完全相同的虚拟硬件环境；部分虚拟化则需要在修改 *** 作系统后再将其部署进虚拟机中。 两种方法相比，部分虚拟化通常具有更好的性能，但是它对虚拟机中 *** 作系统的修改增加了开发难度并影响 *** 作系统兼容性，特别是Windows系列 *** 作系统是当前用户使用最为普遍的桌面 *** 作系统，而其闭源特性导致它很难部署在基于部分虚拟化技术的虚拟机中。 因此，基于VDI的虚拟桌面解决方案通常采用完全虚拟化技术构建用户专属的虚拟机，并在其上部署桌面版Windows用于提供服务，但也有部分方案对Linux桌面提供支持。
如何快速了解桌面虚拟化技术
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基于SV的虚拟桌面解决方案原理是将应用软件统一安装在远程服务器上，用户通过和服务器建立的会话对服务器桌面及相关应用进行访问和 *** 作，而不同用户之间的会话是彼此隔离的。 这类解决方案是在 *** 作系统事件（例如键盘敲击、鼠标点击、视频显示更新等）层和应用软件层之间插入虚拟化层，从而削弱两个层次之间的紧耦合关系，使得应用的运行不再局限于本地 *** 作系统事件的驱使。其实，这种方式在早先的服务器版Windows中已有支持，但是在之前的应用中，用户环境被固定在特定服务器上，导致服务器不能够根据负载情况调整资源配给。另外，之前的应用场景主要是会话型业务，具有局限性，例如不支持双向语音、对视频传输支持较差等，而且服务器和用户端之间的通信具有不安全性。 因此，新型的基于SV的虚拟桌面解决方案主要是在Windows提供的终端服务能力的基础上对虚拟桌面的功能、性能、用户体验等方面进行改进。
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在用户体验、服务器性能要求、硬件资源占用、用户支持扩展性、方案实施复杂度、管理难度、桌面交付兼容性等方面的对比，SV比VDI的解决方案对比都是占优的。 采用基于VDI的解决方案，用户能够获得一个完整的桌面 *** 作系统环境，与传统的本地计算机的使用体验十分接近。在这类解决方案中，用户虚拟桌面能够实现性能和安全的隔离，并拥有服务器虚拟化技术带来的其他优势，但是这类解决方案需要在服务器侧部署服务器虚拟化及其管理软件，对计算和存储资源要求很高，成本高昂，部署和管理较为复杂，因此，基于VDI的虚拟桌面比较适用于对桌面功能需求完善及个性化要求很高的用户。 采用基于SV的解决方案，应用软件可以像传统方式一样安装和部署到服务器上，然后同时提供给多个用户使用，具有较低的资源需求，部署和管理非常简单，也可以和服务器虚拟化技术相结合，架构灵活，对计算和存储资源的要求很低，显著降低成本。但在系统个性化上较弱，依赖于管理员定制的应用程序。
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成本和复杂性对比：VDI与SV
基于VDI的虚拟桌面解决方案需要为用户提供专属的虚拟机，并主要提供闭源Windows *** 作系统的桌面。因此，当前支撑VDI虚拟桌面的虚拟机普遍基于完全虚拟化技术，例如VMware的ESX虚拟机、Microsoft的Hyper-V虚拟机、RedHat集成在Linux内核之中的KVM虚拟机以及Citrix采用完全虚拟化的Xen虚拟机等。
基于SV的虚拟桌面解决方案直接利用Windows的多用户环境，使各用户能够同时在同一服务器上获得属于自己的应用。犹豫Windows本身属于闭源的 *** 作系统，在闭源的 *** 作系统之上将 *** 作系统虚拟化成多个相互隔离的 *** 作空间，技术难度较大，门槛很高，当前只有主流的Citrix、NComputing和Microsoft发布的产品可以在SV技术上获得较好的用户体验，其核心是对用于传输视图内容的桌面显示协议进行优化，降低资源消耗。
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桌面显示协议：
桌面显示协议是影响虚拟桌面用户体验的关键，当前主流的显示协议包括HDX（Citrix）、PCoIP（Vmware）、UXP（NComputing）、RDP（Microsoft）、SPICE（Redhat）等，并被不同的厂商所支持。
传输带宽要求的高低直接影响了远程服务访问的流畅性。HDX采用具有极高处理性能和数据压缩比的压缩算法，极大地降低了对网络带宽的需求。图像展示体验反映了虚拟桌面视图的图像数据的组织形式和传输顺序。UXP采用了与HDX相同的数据压缩技术，但在算法上次于HDX，虽然压缩比没有HDX高，但其视觉体验上已经非常精细。PCoIP采用分层渐进的方式在用户侧显示桌面图像，即首先传送给用户一个完整但是比较模糊的图像，在此基础上逐步精化，相比其他厂商采用的分行扫描等方式，具有更好的视觉体验。
双向音频支持需要协议能够同时传输上下行的用户音频数据（例如语音聊天），而当前的PCoIP对于用户侧语音上传的支持尚存缺陷。视频播放是检测传输协议的重要指标之一，因为虚拟桌面视图内容以方式进行传输，所以视频播放时的每一帧画面在解码后都将转为从而导致数据量的剧增。为了避免网络拥塞，HDX、PCoIP与UXP采用压缩协议缩减数据规模但会造成较小的画面质量损失，而SPICE则能够感知用户端设备的处理能力，自适应地将视频解码工作放在用户端进行，依赖于瘦客户机或本地PC的性能，SPICE协议本身无法做视频压缩处理。
用户外设支持能够考查显示协议是否具备有效支持服务器侧与各类用户侧外设实现交互的能力，HDX和RDP对外设的支持比较齐备（例如支持串口、并口等设备），而UXP、PCoIP和SPICE当前只实现了对USB设备的支持。传输安全性是各个协议都很关注的问题，早期的RDP不支持传输加密，但在新的版本中有了改进。
桌面显示协议是各厂商产品竞争的焦点，其中，RDP、HDX与UXP拥有较长的研发历史，PCoIP和SPICE相对较新但也日渐成熟，特别是SPICE作为一个开源协议，在社区的推动下发展尤其迅速。
目前国内所有虚拟化桌面厂商都是基于免费开源的KVM服务器虚拟化技术基础上开发的，没有核心的技术，依赖于国外开源软件的技术，本质还是基于VDI的服务器虚拟化。
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总结：
虚拟桌面技术已经比较成熟，不同厂商的产品各具特色：Citrix不断地追求用户体验的提升；NComputing是唯一提供软件、协议与云终端的整体解决方案，拥有极高的性价比；VMware具有先进的底层服务器虚拟化架构；Microsoft拥有在 *** 作系统领域的主导地位；Red Hat的开源策略使得其产品具有较低的成本。 当前尚没有哪家厂商的产品能够适用于所有应用场景，因此在应用和部署虚拟桌面解决方案时，必须结合实际需求选择合适的技术和产品，特别是对于一些特殊的用户外设，通常需要定制解决方案。
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一、桌面云，可以通过瘦客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序，以及整个客户桌面。\x0d\桌面云与云桌面，是对同一对象的不同侧重点的阐述。和传统pc相比，大的主机箱换成了一些小盒子 ，一个类似电视机顶盒的东西，鼠标、键盘、显示器、网线都插在这个上面。机房桌子宽敞了许多。\x0d\\x0d\主要特点：\x0d\ 1、本地终端只是一个显示设备。\x0d\ 2、管理是集中化的，IT 工程师通过控制中心管理成百上千的虚拟桌面，所有的更新，打补丁都只需要更新一个“基础镜像”就可以了。\x0d\ 3、在桌面云解决方案里，首先，所有的数据以及运算都在服务器端进行，客户端只是显示其变化的影像而已，所以在不需要担心客户端来非法窃取资料，我们在里面看到的商业间谍拿着 U 盘疯狂的拷贝公司商业机密的情况再也不会出现了。其次，IT 部门根据安全挑战制作出各种各样新规则，这些新规则可以迅速的作用于每个桌面。 \x0d\\x0d\应用场景：电信营业厅、IT 行业系统运维\x0d\\x0d\二、桌面虚拟化，将计算机的终端系统（也称作桌面）进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。可以通过任何设备，在任何地点，任何时间访问通过网络访问属于我们个人的桌面系统。\x0d\桌面虚拟化依赖于服务器虚拟化，在数据中心的服务器上进行服务器虚拟化，生成大量的独立的桌面 *** 作系统（虚拟机或者虚拟桌面），同时根据专有的虚拟桌面协议发送给终端设备。用户终端通过以太网登陆到虚拟主机上，只需要记住用户名和密码及网关信息，即可随时随地的通过网络访问自己的桌面系统，从而实现单机多用户。\x0d\为何要实现桌面虚拟化？\x0d\用户可以远程访问桌面系统，获得和PC完全一致的体验；管理员也只需要在数据中心就可以轻松完成所有的管理工作。所以桌面虚拟化技术实质上是将用户使用与系统管理进行了有效的分离。\x0d\最终用户对桌面的访问就不需要被限制在具体设备、具体地点和具体时间了。我们可以通过任何一种满足接入要求的设备，就可以访问我们的桌面。\x0d\\x0d\特点\x0d\1、快速、灵活部署：按需申请、快速发放、无需搬运沉重的PC主机，统一接入、随时随地访问；\x0d\2、提高资源利用率：统一管理后台数据中心资源，并统一进行调度管理，将资源的利用率最大化；\x0d\3、数据存放安全可靠：数据存放在后台数据中心，安全可靠。且访问虚拟桌面时在网络上传输的都是信息，不易被他人通过网络窃取信息；\x0d\4、维护便利：瘦终端无须软件维护；虚拟桌面维护工作可在后台统一进行，非常便利；\x0d\5、节能减排：采用桌面虚拟化系统，因瘦终端功耗很低，同时，数据中心的资源利用率又较高，因此，可达到节省成本、节能减排，节约电能90%以上。\x0d\\x0d\应用场景：大数据服务器管理、企业笔记本管理、远程工作者一对多分支机构

桌面虚拟化是指，在一个网络内的客户端电脑，所有运算和存储都在云端完成，客户机属于瘦客户机，类似于以前的无盘工作站，客户机上不设或者少设存储设备，配备低端CPU仅用于网络通信。

服务器虚拟化是指，把一台或多台服务器的硬件资源整合起来，在上面利用虚拟机技术，建立一个或多个虚拟的服务器，统一调配这些物理硬件资源，实现硬件的高效利用。

面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。
“Desktop virtualization (或者成为Virtual Desktop Infrastructure) 是一种基于服务器 的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端 的模型，但是让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点：将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理；同时用户能够获得完整PC的使用体验。用户可以通过瘦客户端，或者类似的设备在局域网或者远程访问获得与传统PC一致的用户体验。
计算机虚拟化技术从使用类型来说，可以分为服务器虚拟化、应用虚拟化、桌面虚拟化和网络虚拟化等。
桌面虚拟化从实现方法上主要有下面三种：
1、 远程托管桌面
远程托管桌面是一种简单的桌面虚拟化，一台服务器运行一个 *** 作系统的镜像或者应用程序，许多客户机使用连接代理软件登录这台服务器。这个软件是客户机上的软件的一部分。客户机 *** 作仅在显示器上显示这个用户共享的 *** 作系统的镜像，来回传送键盘和鼠标输入的信息。
优点：成本低，对数据和应用程序有高水平的控制。
缺点：性能取决于网络连接质量；显示协议经常不能处理复杂的图形；一些为桌面设计的应用程序在共享的模式下不能在服务器上运行；对于不能本地存储数据的用户、使用大多数外设的用户或者使用优盘携带数据到处走的用户来说缺少灵活性。当断开连接的时候不能工作。
厂商产品的例子：windows的远程桌面连接。
2、 远程 *** 作系统
远程 *** 作系统是一种无盘工作站或者瘦客户机。虚拟机能够在一台服务器上运行，与其它专用的虚拟机共享资源或者自己在一台刀片式PC上运行。能够远程托管或者传送。在传送的情况下，应用程序和 *** 作系统都可以传送到客户机，根据用户的需求下载部分软件，在客户机上执行这些程序，使用其处理能力但是不使用本地存储。
优点：能够运行在共享模式下不能运行的应用程序；隔离每一个用户的活动以防止资源的限制。
缺点：比远程托管桌面使用更多的带宽，使用更多的服务器上的硬件。性能取决于网络连接的质量和显示协议处理图形的能力。当断开连接的时候不能工作。
厂商产品的例子：无盘工作站，思杰的XenDesktop。
3、 本地虚拟 *** 作系统
本地桌面 *** 作系统虚拟化是一种最先进的虚拟化技术，将服务器虚拟化技术在桌面使用。
本地虚拟 *** 作系统有两种类型。
1） 宿主机类型
一个虚拟机软件运行在现有的 *** 作系统上面，然后这个软件能够虚拟出多台虚拟机。这个虚拟机能够像一个完全独立的设备那样发挥作用，使自己与虚拟机外部的客户机上的硬件和软件隔离开来。
优点：灵活使用，随时创建、修改、编辑虚拟机。
缺点：安全性完全依赖于宿主机，如果宿主 *** 作系统中毒、崩溃，虚拟机也就不存在。
厂家产品的例子：：VMWare WS。
2） 裸机型类型
虚拟机直接管理硬件， *** 作系统运行在虚拟机上。这是技术和服务器虚拟化技术完全一致。但是由于终端计算机与服务器在性能上无法相比，因此，实现难度更高。
实现了这种类型的桌面虚拟化，完全可以从硬件上对每个虚拟机进行隔离，可以做到虚拟机之间的存储上、计算上、外部设备上的完全隔离，因此安全性非常高。同时，为了方便在终端上安全，采用了 *** 作系统复用技术，也就是不用在裸机上安装，但是安装完后虚拟机直接运行在裸机上。虚拟机使用的都是本机的原来的 *** 作系统的影子，也不需要再在虚拟机中安装 *** 作系统。这种机制，为服务器虚拟化技术在一般PC机上的推广使用打造了可能。
优点：彻底安全，使用灵活，可以延伸到网络虚拟化。
缺点：技术实现难度高。

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