基于IDV架构的云桌面实验室运维管理实践

宫宇

[摘    要] 通过对当前高校实验室PC运维管理存在的难点分析，基于桌面虚拟化技术VDI和IDV的对比分析，结合当前实验室PC使用的实际需求，采用基于IDV架构的云桌面解决方案。通过实践证明该方案能同时解决实验教学的使用需求和运维管理难题。

[关键词] 运维管理;VDI;IDV

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 17. 083

[中图分类号] G482    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2020）17- 0191- 02

1      实验室PC运维管理介绍

东北财经大学实验教学中心下设31个实验室，分为公共基础实验室和专业实验室两类，部署1 200多台PC。

每个实验室通过划分独立VLAN和IP子网，通过接入层交换机光纤汇聚到核心交换机，实现不同实验室之间、实验室和服务器之间的互访以及安全策略的实施，通过硬件防火墙NAT实现校园网访问。

每个实验室PC的运维模式是采用多分区+保护还原卡+网络同传。

多分区是指教学分区、考试分区和数据分区。数据分区的作用是保存系统基础镜像和各类实验教学软件以备使用和维护。多个教学和考试分区划分的目的是解决不同实验、考试所需要的系统环境和实验软件的兼容性。保护还原卡使系统免受病毒、文件误操作等影响。网络同传实现实验室局域网内桌面系统数据同传。

2      实验室PC运维管理难点

中心目前承担全校实验、考试等多场景上机应用，导致PC的使用和运维已超负荷。传统运维模式已无法实现实验室高效运转，主要存在以下几个方面问题。

2.1   集中统一管理

传统运维模式无法实现实验室PC的集中统一管理。对运维管理人员而言不论是系统制作、软件安装还是日常巡检都会消耗大量时间和精力。

2.2   用户体验性差

面对教学、考试等多种需求，实验室通常需要固定部署多个教学镜像，而大量教学软件安装在同一个教学镜像，会导致软件冲突和系统臃肿、蓝屏等问题，多系统给用户造成选择难题。

2.3   PC兼容性差

由于PC的采购批次、数量、机型的不同，其硬件配置和保护还原卡均不相同，无法实现在硬件替换和网络同传的资源共享。

2.4   PC功耗大

单台PC功耗在300W，导致整个实验室上电瞬间负载电流过大，导致电源空开跳闸现象时有发生，影响正常教学。

3      桌面虚拟化VDI和IDV

桌面虚拟化又称云桌面，是指将服务器物理资源（内存、CPU、存储等）通过虚拟化技术合理分配生成若干虚拟桌面，用户通过网络传输协议连接和使用虚拟桌面。桌面虚拟化主要分两类：VDI和IDV[1]。桌面虚拟化的厂商国外有VMware、Citrix[2-3]，国内包括华为、锐捷、深信服等。

3.1   VDI架构技术分析

VDI就是传统意义上的桌面虚拟化。其典型特征是“集中式计算，集中式管理”。VDI组成包括：云服务器、管理平台、VDI云终端（又称为瘦终端[4]）、基础网络架构。云服务器是通过虚拟化技术将服务器的物理资源进行整合生成虚拟桌面，VDI终端以特定网络传输协议访问对应虚拟桌面。管理平台负责调度和操控云服务器资源，实现对虚拟桌面、VDI终端的策略管理[5]。

VDI的计算资源都集中在云服务器上，为保证可靠性，建议将其做集群处理以免单点故障并将资源整合提高虚拟桌面性能，实现资源的灵活调度。VDI依赖网络导致其对3D、视频处理、以及外设兼容性等方面都存在不足[6]。

3.2   IDV架构技术分析

IDV其典型的特征是“集中管理、分布式计算”。IDV组成包括：云服务器、管理平台、IDV终端（又称为胖终端）、基础网络架构。云服务器提供统一配置和桌面镜像管理功能，通过基础网络架构将桌面镜像发送到IDV终端，IDV终端通过虚拟化技术分配本地计算资源运行虚拟桌面。管理平台负责镜像管理和IDV终端的策略管理。

IDV在保持集中管理的同时，将云桌面的运行位置从服务器端移到了IDV终端本地，利用其本地物理资源运行云桌面，减轻了服务器的运行成本，即使网络中断或服务器宕机，IDV终端可以离线运行。IDV终端是X86架构，通过虚拟化技术充分发挥底层硬件资源，在软件兼容性、3D、视频处理以及外设兼容性要优于VDI终端。

4      IDV云桌面实验室构建及运维经验

对于高校而言，教学和考试都需要得到可靠保证，因此通过对多家厂商桌面虚拟化技术方案分析，满足教学、考试、运维的需求，决定采用锐捷的IDV架构解决方案。

4.1   IDV云桌面实验室构建

本次建成六个基于IDV架构的云桌面实验室，每个实验室包含一台教师IDV终端，其余均为学生IDV终端，共计262个点位。通过云服务器对上述IDV終端实现集中管控，产品配置参数如表1所示。