如何实现桌面虚拟化

如何实现桌面虚拟化,第1张

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。
如何快速了解桌面虚拟化技术
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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。
END

 1、CPU虚拟化
虚拟化在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量,简化软件的重新配置过程。简单说来,CPU的虚拟化技术就是单CPU模拟多CPU并行,允许一个平台同时运行多个 *** 作系统,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。
2、网络虚拟化
网络虚拟化是目前业界关于虚拟化细分领域界定最不明确,存在争议较多的一个概念。微软眼中的“网络虚拟化”,是指虚拟专用网络()。对网络连接的概念进行了抽象,允许远程用户访问组织的内部网络,就像物理上连接到该网络一样。网络虚拟化可以帮助保护IT环境,防止来自Internet的威胁,同时使用户能够快速安全的访问应用程序和数据。
3、服务器虚拟化
与网络虚拟化不同,服务器虚拟化却是虚拟化技术最早细分出来的子领域。根据2006年2月ForresterResearch的调查,全球范围的企业对服务器虚拟化的认知率达到了75%。三分之一的企业已经在使用或者准备部署服务器虚拟化。这个产生于20世纪60年代的技术日益显示出其重要价值。由于服务器虚拟化发展时间长,应用广泛,所以很多时候人们几乎把服务器虚拟化等同于虚拟化。
4、存储虚拟化
随着信息业务的不断运行和发展,存储系统网络平台已经成为一个核心平台,大量高价值数据积淀下来,围绕这些数据的应用对平台的要求也越来越高,不光是在存储容量上,还包括数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力等等多个方面。可以说,存储网络平台的综合性能的优劣,将直接影响到整个系统的正常运行。因为这个原因,虚拟化技术又一子领域——虚拟存储技术,应运而生。
5、应用虚拟化
前面几种虚拟化技术,主要还专注于对硬件平台资源的虚拟优化分配,随着IT应用的日益广泛,应用虚拟化作为虚拟化家族的明日之星登上了历史舞台。2006年7月由Forrester咨询公司在美国对各种不同行业的高层IT管理人员所做的一项研究显示,当今的机构现在将应用虚拟化当作是业务上的一个必由之路,而不是一个IT决策。据统计,全世界目前至少有超过18万个机构在利用应用虚拟化技术进行集中IT管理、加强安全性和减少总体成本。

虚拟化被誉为迈入云计算的基础,并被大多数企业了解并广泛接受,如今企业虚拟化部署正如火如荼地展开。业务灵活性已经发展成当今IT环境重要的组成部分,硬件和管理孤岛通常会削弱组织的这种灵活性,虚拟化并不是孤立的事件,成功部署虚拟化通常意味着管理服务器、网络、存储等异构硬件环境,此外,一套列从数据库和应用程序到本身虚拟机管理程序的广泛软件必不可少。
任何虚拟化部署的首要目标都包括提高数据中心的效率,通过服务器整合、集中式存储、集中式管理、降低能耗要求和改进业务运营。另一个关键目标是实现对应用程序的优化,提供应用程序级支持,同时将虚拟化与现有工具、人员和流程相集成。要最大限度地提高效率,企业必须要为正确的业务和IT挑战选择正确的解决方案的灵活性,无论这些产品是服务器、存储、数据库、应用程序还是虚拟机管理程序。
为了避免供应商锁定并能在异构环境中成功运营,企业正在转向开放式管理解决方案,这些解决方案使他们能在自己的基础架构中进行绝对自由的选择。使用正确的管理平台对虚拟化流程的每个阶段都至关重要,无论是数据中心整合的早期阶段,还是当公司沿使用虚拟化的道路进一步迈进,以支持跨企业以及企业之外的下一代云计算服务。
作为云计算基础架构的一部分,虚拟机与物理机所在的基础架构相同,并对网络和存储使用相同的基础架构。此外,越来越多的企业将IT视作服务并部署私有云计算,使用多个虚拟机管理程序的高度虚拟化环境将最终包括许多跨企业和关键任务应用程序。为了使虚拟化在整个IT环境中更轻松、更经济实惠地扩展。因此,具有以下功能的管理平台将至关重要:
1管理虚拟化和物理基础架构
2管理虚拟化和物理基础架构
3支持多个虚拟机管理程序
4提供深入的应用程序可管理性,而非仅仅提供虚拟机可管理性
5充分利用现有投资
6统一所有应用程序和数据中心资源
格睿的绿色桌面云,是基于格睿绿色云平台的桌面云计算解决方案,采用瘦客户机、服务器、交换机、存储和虚拟桌面软件等几个组成,以瘦客户机作为个人办公的终端,由后台中心给每个办公终端提供虚拟化的计算界面,而且每个终端可以共享资源,通过云数据中心进行统一的调度和管理。
参考网址:>数据的高速增长,尤其是非结构化数据的日益飙升,不但对存储的容量有了进一步的需求,同时对存储的性能和功能也提出了更高的要求,这使得原有的单一的SAN(存储区域网络)或NAS(网络附加存储)系统已经不能全面满足用户的需求。同时,网络存储经过这几年的发展,SAN与NAS的融合已经势在必行,尤其是IP SAN的出现,更为融合奠定了技术基础。

统一存储其实就是一种能够整合iSCSI、NAS与SAN的存储系统,也就是说,统一存储能够在多个不同平台和应用之间共享一套硬件。因此,统一存储对于企业和机构都有着很强的吸引力,它最大的优势在于,能够整合企业在存储设施上的不同需求,降低采购和维护成本。

单一平台
满足银行需求

美国堪萨斯州第一州立银行和信托公司(First State Bank & Trust)的存储需求在18个月间翻了一番,总存储量增至38TB,于是,他们选择了Pillar公司的Axiom统一存储系统。公司高级副总裁Harry M Wheeler说:“我们了解到了统一存储这个概念的价值,它既支持我们的虚拟化环境,同时又能跟上快速发展的步伐。此外,我们看到了Pillar的统一存储方法具有的额外价值,即运用服务质量(QoS)功能,确保我们那些最关键的应用程序具有最高级别的性能,又不必为资源争夺问题而 *** 心。这让我们既能够把存储系统整合到单一平台上,又能够确保需要时有足够的空间来进行扩展。”
Wheeler当初加盟这家银行时,银行的主要信息源在大型机上。不过,这些年来,应用程序扩展到了网络环境中,文件服务器成了存放银行关键应用系统的环境,比如支票影像、异地存款、客户查询和网上银行等应用系统。银行需要这样一项计划:万一发生灾难,能够尽快恢复服务器和文件数据。除了需要加强灾难恢复(DR)计划外,Wheeler还想对13台服务器进行虚拟化处理,旨在提高可用容量,降低总体拥有成本。
因此,这家金融机构与总部设在美国堪萨斯州Overland Park的技术集成商Choice Solutions紧密合作,评估了多款存储解决方案,包括EMC及其他厂商的解决方案。Wheeler表示,其他厂商大多偏爱采用多个设备,而不是统一架构。他说,他希望这一解决方案具有能够为应用程序设定优先级、易于使用、易于调整等优点。Wheeler说:“我们负责SAN的网络经理很喜欢Axiom解决方案设置好后可自动运行的特点。Pillar公司最终脱颖而出,是因为它的Axiom存储平台是为支持虚拟化环境而重新构建的。”
这家金融机构购买了一对Axiom系统,总容量达到5TB,如果需要的话,容量还可以扩展到1PB以上。该系统的部署增强了系统灾难恢复功能。在以前的灾难恢复测试中,由于该金融机构要完成恢复所有文件服务器的烦琐任务,恢复所有系统最多需要5天。Wheeler表示,时至今日,由于采用思杰的XenServer、Pillar的Axiom和InMage复制软件这一组合产品,他在短短两个小时内就能完成全面恢复测试。
第一州立银行和信托公司采用实时复制。由于有更多的容量可用,虚拟化项目也完成了。因而,服务器机房里面减少了15个机架的设备。
Wheeler说:“我们预计可以在5年内收回在Pillar上投入的成本。”

统一存储与虚拟化结合

虽然第一州立银行和信托公司没有选择EMC的统一存储,但美国匹兹堡技术学院(PTI)却选择了EMC的统一存储。PTI是一家私立职业学院,在宾夕法尼亚州西部地区有两个校区,它为7个系的2000多名学生提供准学士学位和证书课程。
PTI的选择可以归结为,为其99%的VMware虚拟化服务器基础架构选择EMC还是NetApp的产品。EMC的Celerra最终成为其统一存储架构的核心部件。该学院购买了一台Celerra NS-120,配备了30台450GB光纤通道驱动器、15台600GB光纤通道驱动器和6块70GB固态硬盘。
PTI的应用程序主管William Showers说:“我们需要闪存即固态硬盘,是因为它在读I/O *** 作方面大有潜力,因为VMware虚拟桌面基础架构(VDI)是一种读 *** 作非常频繁的工作负载,使用闪存让我们可以做到在特定数量的磁盘上运行的VDI实例比标准光纤通道磁盘上运行的实例多得多。”
PTI的EMC Celerra NS统一存储系统使用固态硬盘,用于VMware虚拟机和虚拟桌面,使用光纤通道驱动器用于学生档案、媒体服务、远程教育、SQL Server学生记录数据库和Exchange电子邮件等系统。使用VMware vSphere,PTI对其服务器基础架构的99%进行了虚拟化处理,现在10台物理机运行着300个VMware虚拟机。VMware View让PTI能够向教职员工提供100个虚拟桌面。PTI还使用EMC的CLARiiON CX3磁盘阵列用于虚拟机备份,使用CLARiiON AX4阵列用于存储安防视频。
William Showers说:“除了性能外,EMC解决方案还大大增强了简单性、高效性和灵活性。让我们特别满意的是,Celerra还有文件压缩和重复数据删除等功能,拥有多个RAID选项,还同时支持8Gbps光纤通道和万兆以太网。EMC与VMware的全面集成和一致性,也是促使我们决定采用EMC统一存储的一大因素。”
PTI在开展这个项目之前,已经在使用一台老化的CLARiiON CX3-20,但容量所剩无几,同时还过了保修期,IT人员每个月要来好几趟,执行一些基本的维护任务,比如给固件打补丁等。在升级EMC系统的同时,PTI使用VMware将约75台物理服务器整合成10台,但不是使用旧机器,而是购买了新机型,因为VMware需要的内存量很大,而新的服务器主机配备了32GB到96GB的内存。
该项目实施后,PTI再也不需要IT人员在晚上加班加点,更换失效的服务器或进行日常维护。倘若服务器有问题,它会进入维护模式,自动把所有虚拟机迁移到另一台服务器上,直到IT人员第二天上班后再来解决问题。这大大减少了IT人员的加班时间。
William Showers说:“借助共享存储上的VMware,我们部门的人就可以远程将虚拟机迁离某一台物理服务器,在正常工作时间对它进行更新或维护,然后把虚拟机再迁移回去。”
此外,学院里的老师需要远程访问高端编程、CAD、多媒体及其他应用软件,以便可以在家里给学生的作业打分,或者准备教案。而招生人员越来越需要共享记录学生活动、教学楼施工及其他大事的视频和照片,势必需要更多的场地和更灵活的架构。William Showers特别指出,这一切需要更多的服务器,势必需要极其庞大的电力和冷却设备。而他们除了没有升级电力和冷却系统所需的预算外,也没有足够的地方装得下更多的设备。据PTI声称,这个项目大概为它在新服务器、电力和冷却系统方面省下了数10万美元的费用。
William Showers说:“我们那台65千伏安UPS的用电负载从约75%降低到了约22%。VMware其实让我们避免了花费巨资来升级设施。”
显然,当前IT预算缩减的公司都面临着一个挑战:提供足够的存储容量以满足自己的要求。统一存储平台正好适合当前的环境,因为它的初始资本投资比较少,运营成本比较低,企业可以先小规模部署,然后慢慢扩展。统一存储还可以共享资源,针对不同的应用程序,结合使用文件存储和块存储。
统一存储是一项在不断发展的存储技术,对不同类型的IT项目来说准入门槛很低。把它添加到企业数据中心的存储基础架构中是个正确的选择。
“统一存储让我们能够把存储系统整合到单一平台上,又能够确保需要时有足够的空间来进行扩展。”
――美国堪萨斯州第一州立银行和信托公司高级副总裁Harry M Wheeler
“该项目实施后,我们再也不需要IT人员在晚上加班加点更换失效的服务器或进行日常维护了。”
――美国匹兹堡技术学院应用程序主管William Showers

链接一
统一存储及其应用
统一存储实际上是一种网络存储架构,它既支持基于文件的NAS存储,又支持基于块的SAN存储。这种多协议系统可以通过IP或光纤通道(FC),连接至服务器。在统一存储系统中,块访问通过光纤通道、SAS或基于以太网的iSCSI等接口来实现;文件访问是指使用基于以太网的CIFS或NFS访问存储系统中的文件系统。
统一存储要求实行统一管理,即一个存储系统要同时管理块数据和文件数据,如果没有统一管理,那么实现整合和简化的目标就会受到影响。一些厂商通过光纤通道和iSCSI来提供块存储,而另一些厂商则坚持只用iSCSI,因为它更容易实现。
统一存储有一些出色的用途:
● 在虚拟服务器环境下,统一存储系统可以满足快速配置虚拟机并运营的要求。它可以为虚拟机配置基于NFS的数据存储区,实现文件I/O,统一存储的块存储功能让真实设备映射(RDM)可将物理磁盘连接至虚拟机,以满足应用程序的需求。
● 如果某种类型的使用(如非结构化数据的文件存储)占主导地位,但仍需要一些块存储(比如Exchange数据库),那么统一存储系统允许将它们整合到单一平台上。
● 统一存储还为那些因需求发生变化而要稍稍改动存储的企业提供了出色的灵活性。
● 统一存储可以为所需的使用类型配置单一资源,包括块或文件。

链接二
统一存储平台的基本特点
1 易于管理。为了满足RAID、卷管理、文件系统创建、卷扩展和自动精简配置的需要,管理界面就要做到简单易用。只需要不到4个小时,就可以完成初始安装以及准备好为所有协议提供文件服务。不需要专门的IT管理员来配置、部署和管理。基于向导的安装和配置是标准工具。
2 扩展快速、容易。统一存储被认为是二级存储解决方案,现在作为SAN存储之外的一种选择,正进入到数据中心领域。这归功于高级软件功能,有些基于SAN的应用程序现在使用统一存储作为标准存储平台,如装有单一邮箱恢复和SQL数据库应用软件的Exchange邮件服务器,通过快照就能迅速完成测试,而不会干扰生产数据集。可以实施虚拟服务器功能,减少物理服务器的数量,并实施不同级别的RAID技术,以满足不同应用程序的需要。近来,企业还需要通过高级的存储和服务器虚拟化技术,对服务器/存储进行整合。企业可得益于VMware虚拟化技术和统一存储这对组合,从而减少物理服务器的数量,提高存储利用率。
3 高可靠性和高可用性。统一存储需要提供双头高可用性(dual-head HA,主动/主动)或N+1(主动/被动)机制,确保数据服务的高可用性。要满足数据中心的标准,真正的99999%可靠性是必要条件。这相当于全年停机时间只有5分钟。目前市面上的统一存储平台提供双RAID控制器、镜像缓存或非易失随机存储器(NVRAM)来保护数据。一些厂商实施的技术因扩展性问题而在性能上和存储容量上受到限制,只提供低成本的iSCSI目标系统,以及只为目标系统或虚拟磁带库(VTL)提供重复数据删除这个选项。这些不足会缩小为数据增长速度和存储容量扩展做规划时考虑的范围。如果不断部署存在所有这些局限的同一架构产品,就会面临NAS存储孤岛、数据中心场地出现不必要的扩展,还会显著增加运营和管理成本。


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