不同形式的桌面云 - VDI 和 Streaming

1、不同形式的桌面云 - VDI 和 Streaming 簡介： 企業(yè)工作桌面和應(yīng)用的數(shù)量、復(fù)雜度日益增長，操作系統(tǒng)和應(yīng)用的更新日益加速，企業(yè)要花費(fèi)越來越多的時(shí)間和資金來支持和管理員工的工作桌面。為了控制經(jīng)營成本，企業(yè)需要找到一個(gè)高效管理工作桌面的方案。個(gè)人電腦的淘汰速度日益加快，給企業(yè)和社會(huì)帶來了很多的廢物處理成本，從綠色環(huán)保的角度考慮，企業(yè)需要找到一個(gè)能替代個(gè)人電腦的方案。桌面云（Desktop cloud）解決方案應(yīng)運(yùn)而生，它將虛擬桌面技術(shù)代、遠(yuǎn)程桌面訪問技術(shù)、瘦客戶端技術(shù)結(jié)合，使用戶在任何時(shí)候、任何地方都可以方便地訪問個(gè)人桌面，IT 部門可以方便有效地管理這些桌面，而且瘦客戶端的淘汰速度遠(yuǎn)

2、低于個(gè)人電腦。桌面云解決方案的技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，目前被廣泛推廣的桌面使用技術(shù)有虛擬桌面架構(gòu)技術(shù)（Virtual Desktop Infrastructure: VDI）和流傳輸桌面技術(shù)（Steaming）。本文主要介紹兩種技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)、適用范圍以及發(fā)展現(xiàn)狀。桌面云簡介多年來，企業(yè)花費(fèi)了大量的時(shí)間和資金來支持和管理員工的工作桌面。隨著企業(yè)對應(yīng)用和工作桌面的需求的不斷增長，IT 預(yù)算的不斷縮減，這種狀況面對著越來越多的挑戰(zhàn)。操作系統(tǒng)和應(yīng)用的更新、軟件補(bǔ)丁、安全漏洞以及響應(yīng)日常的咨詢服務(wù)，已經(jīng)成為 IT 部門每天疲于應(yīng)付的事務(wù)，同時(shí) IT 部門還要控制運(yùn)營成本。企業(yè)需要找到一個(gè)高效管理工作桌面

3、的方法已經(jīng)變得刻不容緩，桌面云就是針對這種情況而出現(xiàn)的一種解決方案。在桌面云解決方案中，我們可以通過瘦客戶機(jī)、iPad 或者其它與網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備，訪問跨平臺(tái)的應(yīng)用程序或者整個(gè)客戶桌面，并且得到與傳統(tǒng)的個(gè)人電腦同樣的用戶體驗(yàn)。桌面云的前提是有一種用戶桌面使用技術(shù)，包括虛擬桌面架構(gòu)技術(shù)（Virtual Desktop Infrastructure: VDI）和流傳輸桌面技術(shù)（Steaming），因此把 VDI 和 Streaming 可以被稱為桌面云的兩種形式。VDIVDI 桌面云解決方案采用“集中計(jì)算，分布顯示”的原則，支持客戶端桌面工作負(fù)載（操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶數(shù)據(jù)）托管在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器

4、上，用戶通過支持遠(yuǎn)程桌面的協(xié)議（如 Remote Desktop Protocol: RDP、Independent Computing Architecture: ICA）的客戶端設(shè)備與虛擬桌面進(jìn)行通信。每個(gè)用戶都可以通過終端設(shè)備來訪問個(gè)人桌面，從而大大改善桌面使用的靈活性。VDI 桌面云解決方案可以整合來自多家廠商的多種產(chǎn)品，而它們之中的每一個(gè)都存在差異，但是每個(gè)方案又都擁有相似且必要的元素，如圖 1 所示：圖 1.VDI 架構(gòu)圖1.虛擬化平臺(tái) 虛擬化平臺(tái)是一個(gè)服務(wù)器集群，包括運(yùn)行服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器，用來承載全部的桌面虛擬機(jī)實(shí)例。它把運(yùn)行服務(wù)器組構(gòu)成一個(gè)具有 HA（High Availab

5、ility）特性的虛擬化資源池，然后將虛擬化計(jì)算資源重新劃分并分配給桌面虛擬機(jī)的實(shí)例。根據(jù)同一個(gè)虛擬機(jī)模板復(fù)制、創(chuàng)建而成的桌面虛擬機(jī)實(shí)例具有相同的配置和功能。所有的桌面虛擬機(jī)實(shí)例都存放在存儲(chǔ)服務(wù)器上。運(yùn)行服務(wù)器承載計(jì)算負(fù)載，存儲(chǔ)服務(wù)器承載存儲(chǔ)負(fù)載。當(dāng)某個(gè)運(yùn)行服務(wù)器出現(xiàn)異常時(shí)，它上面運(yùn)行的桌面虛擬機(jī)實(shí)例可以快速地遷移到其它運(yùn)行服務(wù)器上繼續(xù)提供服務(wù)。存儲(chǔ)服務(wù)器采用安全的備份機(jī)制，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。2.虛擬機(jī)管理平臺(tái) 虛擬機(jī)管理平臺(tái)用于管理虛擬化資源池中的桌面虛擬機(jī)實(shí)例?；谔摂M機(jī)模板，虛擬機(jī)管理平臺(tái)可以批量、快速地創(chuàng)建出新的桌面虛擬機(jī)實(shí)例。虛擬機(jī)管理平臺(tái)把所有的桌面虛擬機(jī)實(shí)例分組管理，既可以實(shí)現(xiàn)

6、對單個(gè)實(shí)例進(jìn)行開啟、關(guān)機(jī)、重啟、重置、銷毀等管理操作，也可以實(shí)現(xiàn)對組內(nèi)所有實(shí)例的批量管理。當(dāng)宿主服務(wù)器發(fā)生非預(yù)期的問題而停止工作時(shí)，虛擬機(jī)管理平臺(tái)可以把宿主服務(wù)器上的桌面虛擬機(jī)實(shí)例移動(dòng)到另一臺(tái)宿主服務(wù)器上繼續(xù)運(yùn)行。 虛擬機(jī)管理平臺(tái)還負(fù)責(zé)維護(hù)用戶和桌面虛擬機(jī)實(shí)例的對應(yīng)關(guān)系，此關(guān)系分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)關(guān)系是指一個(gè)用戶對應(yīng)的桌面虛擬機(jī)實(shí)例是固定的，用戶自己決定訪問哪個(gè)桌面虛擬機(jī)實(shí)例。動(dòng)態(tài)關(guān)系是指一個(gè)用戶對應(yīng)的桌面虛擬機(jī)類型是固定的，用戶自己只能決定訪問哪種類型的桌面，不能決定訪問哪個(gè)桌面虛擬機(jī)實(shí)例。 虛擬機(jī)管理平臺(tái)監(jiān)控虛擬機(jī)實(shí)例的運(yùn)行狀態(tài)，維護(hù)用戶與桌面機(jī)實(shí)例的對應(yīng)關(guān)系，客戶端連接調(diào)度平臺(tái)根據(jù)這

7、些數(shù)據(jù)，為用戶分配合理地桌面虛擬機(jī)實(shí)例。3.客戶端連接調(diào)度平臺(tái) 客戶端連接調(diào)度平臺(tái)是客戶端連接請求分發(fā)服務(wù)器。客戶端用統(tǒng)一的連接入口發(fā)送連接請求到連接調(diào)度平臺(tái)，連接調(diào)度平臺(tái)根據(jù)調(diào)度策略從虛擬化資源池中分配一個(gè)桌面虛擬機(jī)實(shí)例與客戶端設(shè)備進(jìn)行對接。 當(dāng)客戶端設(shè)備發(fā)出與桌面虛擬機(jī)斷開連接的請求時(shí)，連接調(diào)度平臺(tái)會(huì)斷開此連接，根據(jù)策略釋放虛擬機(jī)資源，并調(diào)用虛擬機(jī)管理平臺(tái)對桌面虛擬機(jī)實(shí)例做相應(yīng)的處理，比如重置虛擬機(jī)。客戶端連接調(diào)度平臺(tái)會(huì)主動(dòng)監(jiān)控客戶端設(shè)備與桌面虛擬機(jī)的連接狀態(tài)，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)未經(jīng)請求就已斷開的連接時(shí)，客戶端連接調(diào)度平臺(tái)同樣會(huì)釋放此虛擬機(jī)資源，并調(diào)用虛擬機(jī)管理平臺(tái)處理此虛擬機(jī)。4.客戶端設(shè)備 客戶

8、端設(shè)備可以是普通 PC、瘦客戶機(jī)、諸如 iPad 的移動(dòng)設(shè)備等。瘦客戶機(jī)是使用專用嵌入式處理器、本地內(nèi)存、精簡版操作系統(tǒng)，基于 PC 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的專用商用 PC。瘦客戶機(jī)通常使用壽命比較長，而且其購買費(fèi)用比臺(tái)式 PC 的費(fèi)用低。 客戶端設(shè)備將鼠標(biāo)、鍵盤等輸入傳送到服務(wù)器處理，服務(wù)器再把處理結(jié)果回傳給客戶端顯示，這種傳送過程需要高效的通訊協(xié)議支持。不同的客戶端可以同時(shí)登錄到服務(wù)器上，并擁有獨(dú)立的工作環(huán)境。客戶端設(shè)備無論是在局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)中都可以連接到桌面虛擬機(jī)實(shí)例，這使用戶在任何時(shí)候、任何地方都可以使用相同的桌面環(huán)境。5.通訊協(xié)議 用戶體驗(yàn)是決定桌面解決方案生命力的關(guān)鍵，通訊協(xié)議的效率決定了

9、桌面虛擬機(jī)的用戶體驗(yàn)。目前比較通用的通訊協(xié)議有遠(yuǎn)程桌面協(xié)議（Remote Desktop Protocol：RDP）和獨(dú)立計(jì)算體系結(jié)構(gòu)（Independent Computing Architecture：ICA）。 RDP 和 ICA 都是終端服務(wù)的協(xié)議，RDP 適用于 TCP/IP 協(xié)議，ICA 適用于 TCP/IP、 IPX/SPX、 NetBEUI 等協(xié)議。通常情況下，ICA 協(xié)議的效率要高于 RDP 協(xié)議，在局域網(wǎng)環(huán)境下，一般的應(yīng)用（不包括視頻、玩游戲以及 3D 制圖等）在 RDP 和 ICA 上都能正常運(yùn)行，只不過是 RDP 協(xié)議造成網(wǎng)絡(luò)占用較多，但對于性能還不至于產(chǎn)生很大影響；但

10、是在廣域網(wǎng)甚至是互聯(lián)網(wǎng)上，RDP 協(xié)議與 ICA 協(xié)議的性能差距很大。而在視頻觀看、Flash 播放、3D 設(shè)計(jì)等應(yīng)用上，即使是局域網(wǎng)，ICA 的用戶體驗(yàn)會(huì)比 RDP 流暢很多。StreamingStreaming 是一種數(shù)據(jù)傳送技術(shù)，它把操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)變成一個(gè)穩(wěn)定連續(xù)的流，源源不斷地輸出到客戶端，使用戶在數(shù)據(jù)傳送完成之前就可以運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用。Steaming 虛擬桌面解決方案采用“集中管理，分布計(jì)算”的原則，把客戶端桌面工作負(fù)載（操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶數(shù)據(jù)）打包并存放于數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器。當(dāng)客戶端通過網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)中心時(shí)，服務(wù)器按需地傳送客戶端需要的操作系統(tǒng)和應(yīng)用，然后客戶

11、端由負(fù)責(zé)計(jì)算。Steaming 虛擬桌面解決方案中有大數(shù)據(jù)量的傳輸，所以通常部署在局域網(wǎng)內(nèi)。Steaming 虛擬桌面解決方案的架構(gòu)如圖 2 所示。圖 2：. Streaming 架構(gòu)圖1.桌面打包服務(wù) Steaming 虛擬桌面解決方案的核心是數(shù)據(jù)流的分發(fā)與傳輸，桌面打包服務(wù)決定了數(shù)據(jù)流的粒度，數(shù)據(jù)流的粒度決定了分發(fā)和傳輸?shù)男省Ｗ烂娲虬?wù)把操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)分別打包成穩(wěn)定連續(xù)的數(shù)據(jù)流，使數(shù)據(jù)流可以最大限度地支持按需分發(fā)。 通常的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶數(shù)據(jù)文件容量大，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸花費(fèi)時(shí)間長，若遇到網(wǎng)絡(luò)繁忙，還會(huì)造成傳輸中斷。因此，需要把操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將

12、文件壓縮為支持流形式傳輸?shù)奈募ｎA(yù)處理過程中有兩點(diǎn)非常重要，一點(diǎn)是選用適當(dāng)?shù)膲嚎s方法進(jìn)行壓縮，這樣生成的文件容量較小，另一點(diǎn)是需要在文件中添加流格式信息。2.桌面分發(fā)服務(wù) 桌面分發(fā)服務(wù)是由一個(gè)服務(wù)器集群提供的，用于分發(fā)虛擬桌面數(shù)據(jù)流到客戶端設(shè)備?？蛻舳嗽O(shè)備連入網(wǎng)絡(luò)后，桌面分發(fā)服務(wù)根據(jù)預(yù)先定義的策略向它分發(fā)操作系統(tǒng)。客戶端開啟應(yīng)用時(shí)，桌面分發(fā)服務(wù)向它分發(fā)應(yīng)用程序。桌面分發(fā)服務(wù)具有 HA 特性，當(dāng)一個(gè)桌面分發(fā)服務(wù)器出現(xiàn)異常時(shí)，另一個(gè)桌面分發(fā)服務(wù)器可以自動(dòng)地替代它為與其連接的客戶端設(shè)備服務(wù)。出于分發(fā)效率的考慮，桌面分發(fā)服務(wù)器集群通常采用金字塔結(jié)構(gòu)，上層的服務(wù)器服務(wù)于下層服務(wù)器，只有最下層的服務(wù)器直接

13、服務(wù)于客戶端設(shè)備。3.客戶端設(shè)備 客戶端設(shè)備可以是普通 PC、瘦客戶機(jī)或者特定的應(yīng)用程序。在 Streaming 虛擬桌面解決方案中，客戶端需要具有較高的計(jì)算能力和高效的緩存能力，支持網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)的網(wǎng)卡。特定的應(yīng)用程序是 Streaming 桌面解決方案的一個(gè)客戶端軟件，用戶通過它來使用 Streaming 的應(yīng)用程序。服務(wù)端把操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶數(shù)據(jù)傳送到客戶端，客戶端負(fù)責(zé)計(jì)算，并處理鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備的輸入，然后把計(jì)算結(jié)果傳送至服務(wù)端。 Streaming 虛擬桌面解決方案支持客戶端設(shè)備離線工作。如果客戶端設(shè)備需要離線工作，用戶需要為客戶端設(shè)備配置存儲(chǔ)設(shè)備，比如本地硬盤、移動(dòng)硬盤等。當(dāng)客戶端

14、設(shè)備在線工作時(shí)操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶數(shù)據(jù)被保存在存儲(chǔ)設(shè)備中，一旦處于離線狀態(tài)客戶端會(huì)利用存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)繼續(xù)工作。當(dāng)客戶端設(shè)備再次在線工作時(shí)，服務(wù)端與客戶端的數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行同步。4.啟動(dòng)技術(shù) 客戶端啟動(dòng)后會(huì)向網(wǎng)絡(luò)中的所有計(jì)算機(jī)發(fā)送廣播，桌面分發(fā)服務(wù)器收到廣播后根據(jù)預(yù)先定義的分發(fā)策略向客戶端傳送操作系統(tǒng)映像。客戶端接收映像后開始啟動(dòng)操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)啟動(dòng)后系統(tǒng)會(huì)按需地加載應(yīng)用程序。根據(jù)接收映像的介質(zhì)不同，啟動(dòng)技術(shù)可以分為硬啟動(dòng)和軟啟動(dòng)兩種。 硬啟動(dòng)利用網(wǎng)卡上的啟動(dòng)芯片與服務(wù)器通訊。對于 BIOS 中空閑較多并支持寫入的主板，可以將啟動(dòng)芯片代碼寫入主板 BIOS 中，現(xiàn)在幾乎所有的 BIOS 都支持

15、這種操作。目前比較通用的啟動(dòng)芯片有 RPL 和 PXE。RPL 芯片可用于十兆和百兆網(wǎng)卡，PXE 通常用于百兆網(wǎng)卡。 軟啟動(dòng)利用特定的啟動(dòng)軟件。這類軟件可以存儲(chǔ)在本地硬盤或者移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備上，此類軟件隨客戶端啟動(dòng)然后服務(wù)器進(jìn)行通訊。啟動(dòng)軟件通常是服務(wù)提供商定制的，它比硬啟動(dòng)更加靈活，實(shí)現(xiàn)的功能也更加豐富。VDI 和 Streaming 的適用范圍VDI 和 Streaming 這兩種解決方案，在實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行上都各有特點(diǎn)，因而它們有不同的使用范圍。下表是對兩種方案的主要特點(diǎn)的比較。方案類型計(jì)算模式管理模式存儲(chǔ)模式客戶端顯示支持的網(wǎng)絡(luò)離線操作VDI集中計(jì)算統(tǒng)一管理 OS 和 App用戶數(shù)據(jù)與桌面可一起

16、存儲(chǔ)，也可分開存儲(chǔ)顯示服務(wù)端傳來的影像廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)不支持Streaming分散計(jì)算獨(dú)立管理 OS 和 App用戶數(shù)據(jù)與桌面分開存儲(chǔ)獨(dú)立顯示局域網(wǎng)支持對于平時(shí)辦公只需要運(yùn)行 office、IT 開發(fā)工具、郵件客戶端等輕量級(jí)應(yīng)用桌面系統(tǒng)的用戶，比如財(cái)務(wù)部門、人力資源部門、呼叫中心的員工，VDI 在提供運(yùn)行快速的個(gè)人桌面的同時(shí)還支持桌面系統(tǒng)個(gè)性化的配置。VDI 在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)內(nèi)都可以使用，用戶在任何地方都可以登錄到相同的桌面環(huán)境中，因此 VDI 非常適合于遠(yuǎn)程異地辦公的用戶。例如在典型的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境中，教師除授課以外還需要為學(xué)生準(zhǔn)備相應(yīng)的操作環(huán)境，而學(xué)生使用的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通常是參差不齊的。在這種情

17、況下使用 VDI 解決方案，教師只需要點(diǎn)幾下鼠標(biāo)就可以為所有學(xué)生準(zhǔn)備好相同的操作環(huán)境。對于顯示質(zhì)量要求很高的情況，比如平面設(shè)計(jì)、CAD 繪圖、動(dòng)漫制作、大型游戲開發(fā)等領(lǐng)域，Streaming 解決方案的客戶端設(shè)備負(fù)責(zé)提供計(jì)算能力，可以提供與高圖像處理能力的個(gè)人電腦同樣的顯示效果。在運(yùn)行重量級(jí)應(yīng)用的情況下比如大型數(shù)據(jù)處理終端，必須把處理負(fù)載分散到客戶端并把數(shù)據(jù)存放在服務(wù)端以保證數(shù)據(jù)安全和處理能力的雙向指標(biāo)，此時(shí) Steaming 解決方案是非常好的選擇。Streaming 支持離線方式，當(dāng)客戶端再次接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)服務(wù)端與客戶端的同步，這對于經(jīng)常會(huì)離線工作的員工是非常有意義的。結(jié)束語VDI

18、作為一種桌面云技術(shù)，將遠(yuǎn)程桌面訪問與虛擬操作系統(tǒng)結(jié)合了起來，使得桌面云的企業(yè)級(jí)應(yīng)用成為可能。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的成熟，以及服務(wù)器計(jì)算能力的增強(qiáng)，使得服務(wù)器可以提供多臺(tái)桌面操作系統(tǒng)的計(jì)算能力。以 4 核處理器、16G 內(nèi)存的服務(wù)器為例，如果用戶分配給虛擬 Windows XP 系統(tǒng) 1024 MB 內(nèi)存，一個(gè)服務(wù)器可以支撐 50-60 個(gè)桌面運(yùn)行。IBM 已經(jīng)可以提供完善的 VDI 解決方案，基于 IBM 數(shù)據(jù)中心的強(qiáng)大優(yōu)勢，世界各地的用戶都可以享受到 IBM 提供的高效的桌面服務(wù)。VDI 桌面云解決方案也可以基于企業(yè)自己的數(shù)據(jù)中心提供服務(wù)。目前 VDI 桌面云解決方案已經(jīng)在很多企業(yè)中得到了應(yīng)用，Microsoft、VMware 等廠商都在積極發(fā)展自身的 VDI 技術(shù)。在 VDI 解決方案中，桌面虛擬機(jī)實(shí)例的數(shù)量較大，這樣在做軟件管理