基于VDI的虚拟云桌面应用技术研究

许兆祥

（河南技师学院，河南 郑州 450044）

1 引言

伴随着信息化建设水平的逐步提高，计算机成为人们日常学习、工作和生活不可或缺的工具，作为信息技术发展重要标志的计算机在带给人们便利的同时，由于管理难度大、资源浪费严重等问题，促使人们寻求多种解决方案以适应人们的需求，VDI（Virtual Desktop Infrastructure，虚拟桌面基础架构）就是伴随着这样的背景应运而生。计算机机房作为学生实训的重要场所，由于建设时间不一致、计算机硬件设备更新换代快等原因，导致机房维护困难、机房管理人员工作繁琐等一系列问题。为了能够简化工作流程、提高工作效率，我们尝试通过虚拟云桌面的方式改善计算机管理现状，最大程度解放机房管理人员的双手，并寻求将虚拟云桌面应用于更多的工作场景。

2 传统计算机机房管理问题

传统机房是以个人PC 机作为学生用机，通过组建局域网的方式开展教学工作，通过这种方式建设的机房存在以下问题：

2.1日常管理繁杂

由于每台电脑都是独立的主体，因此，在进行软件更新、故障检修的过程中，需要逐台进行维护，导致工作效率低下，设备维护繁琐，往往需要耗费大量的人力物力进行最基本的检修工作。

2.2 硬件维护困难

由于各种应用软件几乎每年都会有新版本出现，导致软件每升级一次，所占用的硬盘空间和内存都会随之增加，计算机运行速度减慢，电脑卡顿问题严重。而计算机硬件设备更新又需要投入较多资金，致使教学效果不能达到预期目标。

2.3 空间占用大，能耗大

传统PC 机房的主机较大，在进行机房环境配置时必须考虑好电脑桌的尺寸、主机放置的位置等，导致机房可利用空间变小，同时，由于PC 机各部件功率较大，使得机房功耗大、噪音大。

2.4 容易造成数据丢失

在个人PC电脑使用过程中，如果出现非法关机的情况，很容易造成数据丢失或硬件损坏，这不仅会造成重复劳动，严重的可能会影响到整个单位的数据安全。虽然人们也通过稳压电源等方式尽可能避免这种情况的发生，但由于机房机位较多、空间紧张，很少配备相关设备。

3 虚拟云桌面的优势

3.1 管理便捷，易于部署

由于云桌面的管理主要是对服务器的管理，因此，只需要在办公室通过远程连接对服务器进行管理，即可完成系统部署和维护、软件更新等操作，同时，可以通过其融合运维功能，实现对程序、网站、流量等的限制。随着智能手机的普及，云桌面提供商更是通过APP 开发，实现了通过手机对服务器的远程操控，更加便利了用户的管理。

3.2 满足不同教学需求

虚拟云桌面是基于云服务器工作的，通过在云服务器部署多个不同的操作系统，机房管理人员就可以根据不同的应用需求，方便地在不同操作系统之间进行切换，从而满足不同专业、不同场景的需要。

3.3 节约资源，降低费用

不同于传统的PC 机，云桌面运行所需资源主要来自于云服务器的虚拟化分配，因此，在机房使用过程中，涉及硬件设备升级扩容的情况，只需要对服务器进行硬件升级即可，无须对终端配置进行更新，极大地降低了机房后期的维护成本。

3.4 有较高的安全性和稳定性

云服务器和云终端的虚实双系统，可以保障服务器出现故障或断网的情况下，自动切换到本地终端继续开展教学，有利于维护教学实践活动的持续性；针对传统PC 机非法断电造成的数据丢失，也因为云服务器往往部署在专门的机房并提供有大功率的UPS而避免了这种情况的发生。

4 虚拟云桌面拓扑结构

目前，虚拟云桌面建设已趋于成熟，主要采用虚拟化技术实现云桌面的统一管理，有VDI、IDV、VOI 等多种实现方式，其中，VDI方式是当前主流的云桌面架构，通过云服务器-终端的分层部署，实现了虚拟云桌面拓扑结构如图1所示。

图1 虚拟云桌面拓扑结构图

从图1可以看出，云机房建设总体包含云服务器、数据中心交换机、交换机和终端4部分，并包含有用于桌面虚拟化的软件及机房管理软件：

4.1 云服务器

为了避免多台云服务器之间数据传输造成的响应时间过长、资源分配不均匀等情况，在进行服务器配置时，将多台服务器组建为1 个服务器资源池，并设置其中1 台服务器作为主控服务器，用户可以通过安装在主控服务器上的统一用户管理界面对多台服务器资源进行统一调配、优化资源配置，有效提高了资源利用率，同时，为了达到较高的传输速率，为每台服务器配置万兆光模块，通过光纤与数据中心交换机交换相连，从而实现了数据高速传输的情况下的虚拟桌面统一管理。

4.2 数据中心交换机

虚拟云桌面的运行速度一方面取决于服务器和瘦客户端的硬件配置，另一方面取决于网络传输速率，为了能够实现高速的网络传输，在交换机和云服务器之间增加了数据中心交换机，通过光模块将多台云服务器和交换机连接起来，实现了服务器到交换机的万兆传输。

4.3 交换机

根据端口和机房瘦客户端数量配置相应个数的交换机，该设备上同样安装有万兆光模块，以实现与云服务器数据的快速交换，同时，将数据通过交换机端口传输给各个终端设备，实现了万兆骨干，千兆到桌面的网络主流架构。

4.4 瘦客户端

瘦客户端是为人们提供计算机基本功能的设备，代替传统PC机并部署虚拟云桌面为用户提供软件操作环境。通常情况下，瘦客户端通过与云服务器交换数据来满足人们的计算机操作需求，由于数据的运算主要通过服务器来进行，而该设备自身不需要参与过多的运算，这也是“瘦客户端”这一名称的由来，但是，当网络出现故障时，该设备又可以作为独立的终端运行本地系统。为了能够满足基本使用需求，瘦客户端要具备基本的功能模块，并提供必要的接口进行设备连接，如图2所示。

图2 瘦客户端功能模块构成

4.5 软件系统

云服务器与云终端的数据传输离不开应用软件的支撑，为了能够使瘦客户端共享服务器资源，需要在云服务器安装虚拟化云桌面软件，以虚拟出CPU、内存、硬盘等资源供瘦客户端使用；而为了实现终端电脑操作系统的还原、数据同传并便于教师开展教学等功能，还需要再安装配套的管理系统和多媒体教学软件。

5 实施与测试

基于VDI 的虚拟云桌面能够实现基于浏览器对服务器及终端的访问和管理，是对传统PC应用的革新性成果，目前已在校园机房、电子阅览室、窗口行业和办公场景等多种场合使用，为管理人员提供了极大的便利。在虚拟云桌面的部署过程中，通过与传统PC 机房进行对比，可以发现在功耗、人力投入、时间投入上都具有明显的优势。表1为某校60台传统PC 机房和3 台服务器+60 个瘦客户端的云桌面机房对比，其中数据显示了在软件安装需求一致的情况下的各项数据，可以为今后计算机调配起到一定的指导作用。

从表1 可以看出，服务器+瘦客户端的部署模式功耗较低、人力投入较少并且节约维护用时，但是对3D等大型软件的支持不够，说明就目前而言，虚拟云终端的应用场景还有一定的局限性，在运行3D、游戏、高清视频等对显卡要求比较高、资源消耗比较大的应用时，表现不如传统PC 机，要想更广泛普及，还需要进一步深入研究。

表1 传统PC机房与云桌面对比

6 结语

通过对虚拟云桌面拓扑结构的分析，可以详细了解服务器+瘦客户端的计算机管理模式及其优势，为今后使用、部署计算机提供了新的思路，同时经过实际装机测试发现，虚拟云桌面在面向高清显示、高资源消耗的场景时具有一定局限性，因此，我们需要通过合理规划，以虚拟云桌面技术进行设备的集群化管理为主、以传统PC机为辅，在满足日常需求的前提下，进一步简化管理人员的工作，提供更加稳定、快速的软件运行环境。