基于VMware View实验桌面云

张荣高

( 吉林大学珠海学院计算机科学与技术系，广东 珠海 519040)

0 引 言

随着云计算技术的不断发展，桌面虚拟化将给人们使用计算机的方式带来一场深刻的变革。VMware公司凭借其在服务器虚拟化架构的领先优势，推出了虚拟桌面软件VMware View，能够在虚拟平台建立、托管和远程交付丰富的个性化虚拟桌面，包括操作系统、应用程序和数据，同时使桌面用户仅仅负责输入输出与界面显示，不参与任何计算和应用，却能够在各种网络条件下获得灵活的高性能桌面体验。

1 高校机房现状分析

高校机房在管理和维护工作上仍然采用传统模式。通常是一名实验员维护上百台计算机，需要在每台PC 上安装教学系统，桌面的部署、升级和维护十分困难。同时由于存在多种操作系统的需求、多版本软件的共存等问题，导致无法满足快速灵活的教学任务安排。随着新技术、新软件的不断涌现，对计算机硬件的配置要求越来越高，一般来说，每隔2 ～3 年就要进行设备的更新换代，投资回报率低。在这种情况下，高校机房迫切需要改善传统的管理模式，以满足教学的需求，而虚拟桌面的出现，提供了一种解决高校机房管理问题的新思路。

2 基于VMware View 实验桌面云

2.1 实验桌面云的基础架构

图1 实验教学桌面云的基础架构

实验桌面云采用VMware View 基础架构，主要由ESXi 服务器、vCenter 服务器和Connection 服务器共同构成，如图1所示。其中ESXi 服务器是一种裸机虚拟化软件，是高性能的虚拟化服务器、存储和网络的平台。ESXi 服务器允许多个用户桌面以虚拟机的形式独立运行，同时共享CPU、内存、网络连接和存储器等底层物理硬件资源。这种架构将用户彼此隔离，使每位用户都拥有自己的操作系统，同时可以实现精确的资源分配，并能保护用户免受由其他用户活动所造成的应用程序崩溃和操作系统故障的影响。

实验桌面云在ESXi 服务器采用服务器虚拟化方式安装AD 域控制虚拟机、vCenter 管理中心虚拟机和Connection 服务器虚拟机，各虚拟机的基本配置和作用如下:

AD 域控制虚拟机基本配置为Windows Server 2003 操作系统、4 核vCPU(虚拟CPU)、8G vMEM(虚拟内存)。AD 服务器的作用是提供活动目录管理、域名服务DNS 和IP 地址动态分配服务DHCP，同时提供用于所有虚拟桌面用户的管理。

vCenter 管理中心虚拟机基本配置为Windows Server 2008 R2 操作系统、4 核vCPU、2G vMEM。vCenter 服务器是一个虚拟机集中管理组件，安装了View Composer 组件。View Composer 组件使用链接克隆技术，快速创建与主映像共享虚拟磁盘的桌面映像，从而节省磁盘空间和简化管理。

Connection 服务器虚拟机基本配置为Windows Server 2008 R2 操作系统、2 核vCPU、2G vMEM。Connection 服务器虚拟机主要负责使用者和数据中心的虚拟桌面间的连结管理。借助View Composer的帮助，实现对虚拟桌面的高级管理功能，包括电源操作管理、虚拟桌面池管理、验证用户身份、授予桌面权利、管理虚拟桌面会话等。

2.2 实验桌面云资源池的规划和优化

实验桌面云资源池建议按照不同的教学场景来分组，不同类型课程可以拥有一个独立的个性化虚拟桌面，分别安装所需要的操作系统和教学软件:

(1)普通应用。典型课程有计算机文化基础等，安装Windows XP 操作系统，主要教学软件为Microsoft Office 2003 办公软件，需要通过IE6 浏览器登录辅导网站，观看教学视频和教学课件，完成在线作业和在线测试。

(2)多媒体教学。典型课程有多媒体技术、动画制作、机械制图等，安装Windows 7 操作系统，主要教学软件有Adobe Photoshop、Adobe Flash、AutoCAD、3D Max 等。

(3)程序开发。典型课程有C#.NET 程序设计、Java 语言程序设计、数据库原理与应用等，安装Windows 7 操作系统，主要教学软件有Visual Studio.Net、MyEclipse、SQL Server 等。

实验桌面云教学场景的切换也十分容易，只需要简单关闭桌面池，打开另一类桌面池即可。

实验桌面云资源池建议采用非永久性桌面池，当下次重启后，虚拟机会回退到初始状态，任何变更都不会保留，供将来给其他人使用。例如在做计算机网络实验时，每一次都需要把网络设置恢复到初始状态才可正常进行，然而常常会出现上一组学生对网络进行了错误配置，从而影响到下一组学生的使用。如果采用非永久性桌面池，只需重启虚拟桌面就可以快速地复原网络，保障教学活动的顺利开展。

实验桌面云资源池的规划要注意对操作系统进行优化，可以使用脚本或组策略来实现优化操作。比如关闭所有主题增强功能、删除系统还原点、禁用任何不需要的服务、删除所有背景墙纸等，这样可加快虚拟桌面的运行速度。

2.3 实验桌面云存储系统的规划和优化

存储系统的性能往往是虚拟桌面的瓶颈所在，需要进行良好的规划。存储容量如果以每个用户50G系统空间和10G 用户空间计算，在采用View Composer 技术时，多个用户可共享系统空间，可以节约近70%的存储空间，考虑到冗余量，100个用户需要3T的存储空间。

针对虚拟桌面随机零散读写需求较高的应用，可以将所有磁盘配置为RAID 10，虽空间利用率较低，但I/O 性能提升较多。存储系统的规划还必须考虑虚拟桌面的启动风暴。根据经验及用户习惯分析，虚拟桌面用户对I/O 性能要求平均在10 ～30 IOPS 左右。但是虚拟桌面的启动会大大加重存储系统I/O访问载荷，往往会达到50 ～100个IOPS。由于使用链接克隆技术时，虚拟桌面启动时磁盘活动大部分来自于母版映像，因此，可将虚拟机的母版映像文件和副本放置在固态硬盘SSD存储池中，而一个SSD 可以处理大约5000个IOPS，可满足50个虚拟桌面的启动需求。同时可使用配置廉价SATA 磁盘的传统SAN 来存放用户数据，以降低存储系统的整体费用。

3 实验桌面云的应用

实验桌面云能大大改善高校机房的管理和维护，这主要体现在以下几个方面:

(1)实验桌面云的客户端能充分利用机房原来的旧PC，延长了其生命周期，降低实验设备更新换代的采购成本。

(2)实验桌面云在无需停机的情况下，快速地完成教学系统的部署。无论是虚拟桌面的升级、复原，都只需简单地点一下鼠标就能完成。如升级母版操作系统、升级软件补丁、更新预装软件后，只需执行一下Recompose 动作即可。当出现教学系统中毒，教学系统因膨胀变慢，误删除教学系统文件等情况下，只需执行Refresh 动作即可回退到系统初始状态。与传统机房GHOST 技术和还原卡相比较，虚拟桌面的维护显得更加灵活更加简单。

(3)实验桌面云能够为全校师生提供永远在线的虚拟桌面服务。学生可以随时通过校园网访问实验桌面云，在课余时间也能继续完成相关的学习和实验。教师也可以自由登录实验桌面云完成实验备课、课堂演示等教学活动。

(4)实验桌面云能提供许多虚拟化的实验资源，例如虚拟服务器等。在学院立项项目的开发中，搭建了Web 和数据库两个虚拟服务器等，取得不错使用效果，节省物理服务器的采购费用。而在网络实验课中，教师可将不同的系统，包括DNS 系统、网站系统、防火墙系统和安全证书等安装在相互独立的虚拟机中，再组合成一个功能齐全的网络应用环境，顺利模拟了异构平台下各种网络应用和服务。

4 结束语

基于VMware View 实验桌面云大大简化了高校机房的管理和维护工作，提高了高校机房的资源利用率，为计算机实验教学提供一个全新而高效的平台，同时还推动了教室桌面云、办公桌面云等校园云计算平台的建设工作。

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