1 桌面虛擬化技術(shù)分析
虛擬化是各個(gè)系統(tǒng)集成廠商所共用的一個(gè)概念，即通過(guò)劃分計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，形成多個(gè)虛擬的應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境。目前的桌面虛擬化應(yīng)用有2個(gè)關(guān)鍵特征：一是將分散在分點(diǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)都集中管理在總的服務(wù)器中；二是提高了客戶端的利用率和應(yīng)用效率。隨著近幾年虛擬化技術(shù)不斷發(fā)展，桌面虛擬化技術(shù)在分布式設(shè)備管理中有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，桌面虛擬化是管理者應(yīng)對(duì)數(shù)量多、分布式設(shè)備管理的一個(gè)新的解決方案和基礎(chǔ)架構(gòu)理念。
1.1 桌面虛擬化平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)
Phantosys桌面虛擬化是一套以終端硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)管理及存儲(chǔ)為基礎(chǔ)的運(yùn)算模式，即以從事使用者服務(wù)管理與供應(yīng)工作的平臺(tái)，實(shí)際上是在傳統(tǒng)設(shè)備的、以硬盤為基礎(chǔ)的運(yùn)算架構(gòu)中增加硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)存取路徑的層次，并在路徑中加入管理功能。圖1為Phant—osys桌面虛擬化平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)。
圖1 桌面虛擬化平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)
在Phantosys DVP架構(gòu)之下，硬盤的存取與管理路徑系由3個(gè)組件組成：Phantosys本地扇區(qū)數(shù)據(jù)緩存(LocalCache)架構(gòu)、Phantosys EDSC(EthernetDiskSector Communication)網(wǎng)絡(luò)硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議及Phantosys DesktopVirtual Platform PIM群集文件架構(gòu)。Phantosys通過(guò)EDSC網(wǎng)絡(luò)硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、本地硬盤扇區(qū)緩存技術(shù)和跨平臺(tái)群集文件系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多桌面應(yīng)用環(huán)境的模塊化組合和動(dòng)態(tài)生成以及隨需提供，確保了桌面運(yùn)行的效果和傳統(tǒng)的設(shè)備沒(méi)有任何差異和改變，建立了在桌面虛擬化技術(shù)領(lǐng)域中全新的技術(shù)方向和解決方案。
1.2 EDSC協(xié)議
EDSC磁盤扇區(qū)傳輸協(xié)議是一套計(jì)算機(jī)硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)管理與傳輸服務(wù)供應(yīng)協(xié)議，是系統(tǒng)平臺(tái)的通信基礎(chǔ)，位于客戶端操作系統(tǒng)之下、直接對(duì)客戶端的硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和控制，能夠支持主流操作系統(tǒng)(Windows系列、Linux系列)。位于OSI 7層網(wǎng)絡(luò)模式中的數(shù)據(jù)鏈路層(在需要的時(shí)候也可轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議)，能夠?qū)⒏鞣N服務(wù)套件以扇區(qū)緩存的方式動(dòng)態(tài)架構(gòu)到運(yùn)算平臺(tái)(亦即客戶端)的硬盤內(nèi)，內(nèi)含多組協(xié)議指令，呵用以執(zhí)行客戶端硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)的存取與管理工作(例如安裝、刪除、存儲(chǔ)空間調(diào)整、復(fù)制、存取管理、桌面環(huán)境整合)，以此達(dá)成應(yīng)用服務(wù)的管理與供應(yīng)工作。
1.3 本地硬盤扇區(qū)緩存技術(shù)
本地硬盤扇區(qū)緩存技術(shù)可以讓客戶端的硬盤不再安裝任何分區(qū)格式和文件系統(tǒng)，本地硬盤在系統(tǒng)架構(gòu)里成為一個(gè)緩存設(shè)備，并且這種緩存機(jī)制是位于BIOS之上、操作系統(tǒng)之下的�？蛻舳嗽诘谝淮握{(diào)用一個(gè)操作系統(tǒng)或軟件的時(shí)候，本地硬盤扇區(qū)緩存將調(diào)用過(guò)的數(shù)據(jù)以扇區(qū)的方式載入到客戶端硬盤，當(dāng)客戶端重復(fù)調(diào)用相同的系統(tǒng)或軟件時(shí)，就可以直接從本地硬盤直接取用，不用再?gòu)钠脚_(tái)服務(wù)器調(diào)取，并且客戶端在系統(tǒng)運(yùn)行期間的一切硬盤I/0存儲(chǔ)動(dòng)作都是基于本地的，如此可以充分發(fā)揮客戶端的完整硬件性能，并且對(duì)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)的壓力極低。
1.4 跨平臺(tái)群集文件系統(tǒng)技術(shù)
跨平臺(tái)的群集文件是指在平臺(tái)服務(wù)器端的負(fù)責(zé)客戶端桌面系統(tǒng)供應(yīng)的資源池文件，這個(gè)文件系統(tǒng)能夠?qū)⒏黛o不同文件格式、不同原廠的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件耦合在一起，利用單個(gè)資源池文件就能為客戶端提供各種主流操作系統(tǒng)(Windows系列、Linux系統(tǒng))和基于這些操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用軟件的生成、調(diào)用和管理。
2桌面虛擬技術(shù)在分布式設(shè)備管理中的方案設(shè)計(jì)
2.1 桌面虛擬技術(shù)方案總體規(guī)劃
基于學(xué)校現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)、應(yīng)用及需求，為能保證在最短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地使系統(tǒng)上線，并且保證今后若干年內(nèi)系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性和可升級(jí)性，采用桌面虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)如下：
(1)通過(guò)對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)硬件等物理資源的共享和虛擬化，提供給用戶與使用傳統(tǒng)設(shè)備基本一致的操作體驗(yàn)，并能夠動(dòng)態(tài)地對(duì)用戶之間進(jìn)行計(jì)算資源的調(diào)配，支持在增加硬件配置和許可數(shù)等條件下靈活的擴(kuò)展功能。
(2)要求界面響應(yīng)速度與傳統(tǒng)設(shè)備相比無(wú)明顯差距，支持常用外設(shè)如掃描儀、攝像頭、打印機(jī)等，提供通用打印驅(qū)動(dòng)，方便用戶打印。
(3)必須支持多種前端協(xié)議，提供多種協(xié)議的統(tǒng)一管理及接人。支持網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)，能夠根據(jù)帶寬，自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸率和圖像清晰度調(diào)整。要求支持底層DMZ、防火墻功能，支持虛擬交換機(jī)/路由功能，以及鏡像克隆功能。
(4)要求虛擬設(shè)備能夠運(yùn)行所有的Windows軟件，無(wú)需做額外的改造或配置。同時(shí)能夠支持管理員在后臺(tái)統(tǒng)一、方便地完成如下任務(wù)：分配、調(diào)整各物理資源，在虛擬設(shè)備上安裝操作系統(tǒng)及各種應(yīng)用軟件、進(jìn)行配置及安全管理等。
(5)高可用性、高可靠性保證，并支持容災(zāi)功能，要求實(shí)現(xiàn)在線遷移，以保證物理服務(wù)器故障的零停機(jī)、零數(shù)據(jù)丟失的持續(xù)可用性；可與主流備份軟件兼容，提供高級(jí)備份技術(shù)與功能，例如重復(fù)性數(shù)據(jù)刪除、顆粒度恢復(fù)、Lanfree高速備份功能。
2.2 桌面虛擬技術(shù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
由于Phantosys Desktop Virtual Platform中，客戶機(jī)的操作系統(tǒng)和所有文件及數(shù)據(jù)均由服務(wù)器控管，所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的品質(zhì)要求較高。與服務(wù)器相連的交換機(jī)必須使用千兆端121，條件允許與客戶端連接的交換機(jī)也可使用千兆端口。
2.2.1 綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)
核心交換機(jī)為全千兆骨干交換機(jī)，并具備足夠的光纖模塊服務(wù)器直連核心交換機(jī)的千兆R(shí)J45端口；核心交換機(jī)與各個(gè)機(jī)房的匯聚交換機(jī)之間采用光纖鏈接；接人層交換機(jī)至少需具備一個(gè)全雙工千兆R(shí)J45端口與匯聚交換機(jī)全雙工千兆R(shí)J45端口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接；接人層交換機(jī)到每個(gè)Client網(wǎng)乍間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的超五類布線，保證全雙工百兆到桌面。
2.2.2要確保PXE協(xié)議、EDSC協(xié)議能夠正常通信
(1)PXE是INTEL推出的一種預(yù)引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在遠(yuǎn)程啟動(dòng)過(guò)程中，客戶端通過(guò)PXE向服務(wù)器發(fā)生請(qǐng)求，要求服務(wù)器分配一個(gè)IP地址，再用TFTP或MTFTP協(xié)議下載一個(gè)啟動(dòng)軟件包到本機(jī)內(nèi)存中并執(zhí)行，由這個(gè)啟動(dòng)軟件包完成終端基本軟件設(shè)置，從而引導(dǎo)預(yù)先存在于服務(wù)器中的終端操作系統(tǒng)。
(2)如果Phantosys DVP與對(duì)應(yīng)的客戶端不在一個(gè)Vlan中，必須在網(wǎng)絡(luò)中將Phantosys DVP使用到的協(xié)議端口在Vlan間傲轉(zhuǎn)發(fā)，以確保通信。
2.3 桌面虛擬化在教學(xué)應(yīng)用環(huán)境集中管理應(yīng)用
2.3.1 定制多操作系統(tǒng)的教學(xué)支撐環(huán)境
在服務(wù)器端安裝絕大部分的主流操作系統(tǒng)如Win2000Pro、Win2000Server、WinXPHome、WinXP—Pro、Win2003Server、Vista、Windows7、大多數(shù)的Linux發(fā)行版本等，配合各種教學(xué)應(yīng)用軟件，供客戶端使用。
2.3.2 定制個(gè)性化的教學(xué)環(huán)境
實(shí)驗(yàn)室可以根據(jù)每個(gè)教師、每個(gè)班級(jí)、每個(gè)專業(yè)不同的軟件特點(diǎn)、教學(xué)需求，生成量身定做的系統(tǒng)和資料盤，供教師隨需組合、調(diào)用，甚至在一個(gè)機(jī)房里，進(jìn)行分組教學(xué)(每組調(diào)用的系統(tǒng)、軟件不同)，這樣使一個(gè)普通機(jī)房用途個(gè)性化、多樣化，提高了教育投資的利用率、最大限度地滿足越來(lái)越復(fù)雜的教育需要。
2.3.3 在線的集中更新升級(jí)維護(hù)
教師上課時(shí)只需要啟動(dòng)自己所需的環(huán)境(一個(gè)沒(méi)有其他不相關(guān)軟件干擾、不存在病毒問(wèn)題的開(kāi)放式的教學(xué)環(huán)境)，這種環(huán)境建立的過(guò)程可在線完成，即管理人員可以在空閑的時(shí)候隨便找一臺(tái)客戶機(jī)進(jìn)行補(bǔ)丁安裝、軟件安裝、病毒庫(kù)升級(jí)等所有需要做的更新，然后分享給所有的計(jì)算機(jī)即可。在線更新的技術(shù)可以幫助管理員從繁重、單一的計(jì)算機(jī)GHOST中解脫出來(lái)，將更多的寶貴精力放到更重要的事。
3 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)數(shù)量多、分布式的設(shè)備應(yīng)用管理，桌面虛擬化是個(gè)新的解決方案和基礎(chǔ)架構(gòu)理念。對(duì)使用者而言可以讓桌面用戶調(diào)用操作系統(tǒng)、OA辦公軟件、財(cái)務(wù)軟件等應(yīng)用；對(duì)IT管理者而言獲得了在中心機(jī)房集中管理桌面應(yīng)用、對(duì)桌面應(yīng)用實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一配置與管理的能力。因?yàn)樽烂婕泄芾�、虛擬化和隨需交付，為桌面用戶提供充分靈活操作空間的同時(shí)，又提高了管理水平，保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行。
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