桌面虛擬化在知識型企業中的價值與應用
桌面虛擬化是一種基于服務器的計算模型，并且借用了傳統的瘦客戶端的模型，讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優點：將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并統一管理……
計算機虛擬化技術當前主要包括服務器虛擬化、應用虛擬化和桌面虛擬化。目前網絡虛擬化、顯卡虛擬化等技術都在快速發展，物理的設備不久都將能夠支持虛擬化技術，實現真正意義的云計算。而桌面虛擬化技術是當前發展最快的，也是***應用前景的技術。
桌面虛擬化是指將計算機的桌面進行虛擬化，以達到桌面使用的安全性和靈活性。
桌面虛擬化技術(Desktop virtualization或者Virtual Desktop Infrastructure)是一種基于服務器的計算模型，并且借用了傳統的瘦客戶端的模型，讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優點：將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并統一管理;同時用戶能夠獲得完整PC機的使用體驗，即用戶可以通過瘦客戶端，或者類似的設備在局域網或者遠程訪問獲得與傳統PC機一致的用戶體驗。
1、桌面虛擬化技術的發展歷史
1.1虛擬化技術及其發展
在計算機領域，虛擬化是一個寬泛的術語，指的是對計算機資源的抽象。虛擬化對其用戶，不管是應用程序還足終端用戶，隱去了計算資源的物理特性，呈現為一個物理的資源表現為多個虛擬資源，或多個物理資源表現為一個單一的虛擬資源。也就是說，虛擬化的對象是各種各樣的計算資源，經過虛擬化后的邏輯資源對用戶隱藏了具體的硬件實現細節，用戶可以在虛擬化中實現真實計算環境中的部分或全部功能。
1959年，計算機科學家Christopher Strachey發表了一篇名為《大型高速計算機中的時間共享》的學術報告，他在文中***提出了虛擬化的基本概念。
20世紀60～70年代，虛擬化進入了萌芽發展狀態。IBM發明操作系統虛擬機技術，允許用戶在一臺主機上運行多個操作系統，讓用戶盡叮能的充分利用和共享昂貴的大型機資源。
20世紀70～80年代，虛擬化技術進入低谷期。隨著大規模集成電路的出現和個人電腦的普及，計算機硬件變得越來越便宜。當初為共享昂貴硬件而設計的虛擬化技術只是在高檔服務器(如IBM小型機)中繼續存在。在進入上世紀90年代末期以后，虛擬化技術迎來了復興。時至今日，虛擬化技術進入了一個全面發展時期。
1.2桌面虛擬化技術的發展過程
桌面虛擬化技術是目前虛擬化技術中***的技術。從技術發展過程來看，2006年這種概念才開始形成，2007年出現***代VDI的方案，2008年出現了比較完整的解決方案，而2009年看到的技術，才真正接近完全PC的體驗。
1.2.1桌面虛擬化技術的前身
桌面虛擬化技術的前身是從不同的領域產生、發展直至成熟，使得現在的虛擬化技術成為現實。這主要包括兩項技術：遠程桌面和桌面操作系統虛擬化。
1.2 1.1遠程桌面
內置在Windows XP中的遠程桌面使用了RDP(Remote Desktop Protocol)協議，使得用戶可以從其他的電腦上遠程登錄、訪問與使用目標桌面。在虛擬化技術興起之后，微軟將Windows Server 2008上的終端服務重新定義為演示虛擬化技術。不管名稱如何，遠程桌面是今天桌面虛擬化技術的核心。
1.2.1.2桌面操作系統虛擬化
桌面操作系統虛擬化是指像微軟VPC的方式實現的桌面級的操作系統。這種應用模式，主要是開發人員和測試人員經常使用的。在虛擬化技術剛起步的時候，一些廠商將此定義為桌面虛擬化技術。
在這個角度定義的所謂桌面虛擬化，基本上可以被認為是用于PC機上的桌面系統的虛擬化解決方案，只是與服務器虛擬化簡單的區別與對應。其本身解決的仍然是操作系統的安裝環境與運行環境的分離，不依賴于特定的硬件。
1.2.2***代桌面虛擬化技術
***代桌面虛擬化技術是真正將遠程桌面的訪問能力與虛擬操作系統結合起來。隨著服務器虛擬化技術的成熟，以及服務器計算能力的增強，使得服務器可以提供多臺桌面操作系統的計算能力，所以服務器虛擬化技術的出現，使得桌面虛擬化技術的大規模應用成為可能。虛擬桌面的核心與關鍵，是讓用戶能夠通過各種手段、任何時間、任何地點、通過任何可聯網設備都能夠訪問到自己的桌面，即遠程網絡訪問的能力。
1.2.3第二代桌面虛擬化技術
***代技術實現了遠程操作和虛擬技術的結合，降低的成本使得虛擬桌面技術的普及成為可能，但是影響普及的并不僅僅是采購成本，管理成本和效率在這個過程中也是非常重要的一環。
為了提高管理效率，第二代桌面虛擬化技術進一步將桌面系統的運行環境與安裝環境拆分、應用與桌面拆分、配置文件拆分，從而大大降低了管理復雜度。這種拆分也大大降低了對存儲的需求量，降低了采購和維護成本。更重要的是從管理效率上，管理員只需要對一個鏡像或者一個應用進行打補丁，或者升級，所有的用戶都會獲得及時更新后的結果，從而提高了系統的安全性和穩定性，工作量也大大下降。
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桌面虛擬化是一種基于服務器的計算模型，并且借用了傳統的瘦客戶端的模型，讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優點：將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并統一管理……
2、桌面虛擬化的價值與特性
2.1桌面虛擬化的價值
2.1.1加強了使用的靈活性
桌面虛擬化技術實質上是將用戶使用與系統管理進行了有效的分離，用戶對桌面的訪問就不需要被限制在具體設備、具體地點和具體時間了。
2.1.2簡化和寬泛的終端設備
由于所有的計算都放在服務器上，終端設備的要求將大大降低，不一定非要配置傳統的臺式機、筆記本，而可使用各種設備，包括電腦、瘦客戶端、手機、電視或者其他外設等。
2.1.3降低了終端設備采購和運維的成本
這種IT架構的簡化，帶來的直接好處就是終端設備的采購成本降低。現有的PC系統也可以大大延長使用周期，只要外設可用，就可以轉化為普通終端。
2.1.4集中管理、統一配置、使用安全
由于計算發生在數據中心，所有桌面的管理和配置都在數據中心進行，管理員可以在數據中心進行對所有桌面和應用進行統一配置和管理，例如系統升級、應用安裝等。另外，由于傳遞的只是最終運行圖像，所有的數據和計算都發生在數據中心，因此，機密數據和信息不需要通過網絡傳遞，增加了安全性。
2.2桌面虛擬化的特性
(1)很多設備都可以成為桌面虛擬化的終端載體。
(2)一致的用戶體驗。無論你在任何地點，所接觸到的用戶接口是一致的，這才是真正的用戶體驗。
(3)按需提供的應用。不是說用不用都先裝在這個電腦里，而是使用時隨時安裝。
(4)對不同類型的桌面虛擬化，能夠100%的滿足客戶需求。
(5)集成的方案，通過模塊化的功能單元實現應用虛擬化，滿足不同場景的用戶需求。
(6)開放的體系架構能夠讓用戶自己去選擇。從這個虛擬機的管理程序，到維護系統，再到網絡系統，用戶可以自由選擇。
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桌面虛擬化是一種基于服務器的計算模型，并且借用了傳統的瘦客戶端的模型，讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優點：將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并統一管理……
3、桌面虛擬化解決方案實例
3.1方案背景
目前的科研機構都擁有大量的計算機用戶，科技創新對IT的依賴越來越大。
科技創新工作中的各種試驗記錄、圖紙、報告等是重要的信息資源，這些基本都在科學工作者的計算機上保留、運算。為每個用戶提供安全高效的桌面環境是辦公和相關業務開展的基本要求。如果用戶無法使用他們的桌面或應用程序，業務就無法高效的運作。IT技術部門的人員為了解決終端用戶的各種問題與故障，不得不把大量的時間與精力花費在桌面計算機上的管理上，雖然已經取得了一些成果，但還是需要面對以下的困難：
(1)比較多的計算機已經不能很好的應付用戶的使用需求，用戶抱怨計算機的速度越來越慢。
(2)IT技術人員配備比較緊張，為了解決前端用戶的計算機問題，不能很好的將精力放在核心的服務器和應用管理上面。
(3)IT管理的壓力越來越大，如果快速交付新的應用程序和桌面到最終用戶，也是一個比較大的挑戰。針對以上需求，我們采用了Citrix的桌面虛擬化解決方案。
思杰(Citrix)公司的XenDesktop是一個桌面虛擬化和VDI解決方案，可以將完整的Windows桌面體驗作為即需即用服務交付給任何位置的任何用戶。無論用戶是任務型、知識型或移動型工作人員，XenDesktop均可以快速安全地在提供高清晰度用戶體驗的同時將單個應用程序或完整的桌面交付給用戶。
實際上，任何業務系統，都有3個要素：程序、數據和使用者。Citrix的方案是把數據和程序集中到信息中心，通過虛擬化程序或桌面訪問的模式提供給使用者。這與傳統的方案不同，而是真正地從根本上解決問題，可以帶來的好處顯而易見。
(1)提供了高可靠性的IT支撐平臺，不用擔心因為用戶臺式機故障引起的數據丟失，無法正常工作等。
(2)采用Citrix方案，將充分利用信息中心服務器的計算能力，降低客戶端的硬件需求，延長終端設備的使用年限，并提高各種開發軟件的軟件許可利用。為了穩妥起見，先在一個部門試點，本方案按50個客戶端配置，成功后逐步擴大到1000個客戶端以上。
3.2Citrix總體技術方案
Citrix XenDesktop桌面虛擬化方案提供一種端到端的桌面管理解決方案。
可動態按需產生虛擬桌面，該桌面所有的運行都發生在遠程數據中心的機房里，不用再擔心數據駐留在客戶端導致的安全漏洞。用戶每次登錄時都能獲得一個干凈的、個性化的全新桌面——從而確保性能不會下降。XenDesktop解決方案包含很多組件，從而能夠為企業的獨特需求提供***的解決方案。
本方案將采用五大核心組件：
(1)Virtualization Infrastructure(虛擬化基礎架構)：虛擬化基礎架構允許單個物理服務器分成多個共享資源的虛擬服務器。本方案的虛擬化基礎架構是基于XenServer構建的，因其是XenDesktop整體解決方案的一部分。
(2)Virtual Desktop Delivery Controller(虛擬桌面交付控制器)：虛擬桌面交付控制器負責新虛擬桌面的注冊以及將虛擬桌面的請求指向可用的系統。用戶通過整合的Web Interface組件間接與控制器進行交互。通過Web網站，或者通過本地安裝的接收器，將虛擬桌面交付給用戶。
(3)Virtual Desktop Provisioning(虛擬桌面置備)：XenDesktop解決方案的置備服務器在虛擬化基礎架構上為虛擬桌面實例提供了操作系統鏡像。一個基本的操作系統鏡像被創建，其包括了企業策略規定的所有操作系統級的配置。當每個虛擬桌面啟動時，操作系統會經由網絡通過流技術交付給虛擬桌面。由于只要求對基本鏡像進行升級，并且所有虛擬桌面將會在下一次重啟時使用***的鏡像。
(4)Application Delivery Controller(應用交付控制器)：應用交付控制器負責識別分配給用戶的應用，并將其交付給虛擬桌面。應用交付是基于用戶需求實現用戶桌面個性化的***部分。通過將應用與基本桌面鏡像分離，所需的桌面鏡像數量大大減少，這就簡化了維護過程。
(5)個性化：解決方案的個性化允許用戶按照需求自定義他們的工作環境。利用用戶個性化，用戶設置會被保存起來，并且無論用戶接入哪個桌面都可使用保存的個性化設置。用戶個性化不單純是漫游特性，因為Citrix User Profile Manager刪除了所有不必要的設置而只保留了對用戶有價值的設置。而且，個性化設置的交付也進行了優化，因此用戶無需長時間等待虛擬桌面的裝載。以上只是概括了整個架構，以下部分將會更加詳細地介紹，系統如何共同協作來交付虛擬化桌面以滿足預定的工作環境。
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桌面虛擬化是一種基于服務器的計算模型，并且借用了傳統的瘦客戶端的模型，讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優點：將所有桌面虛擬機在數據中心進行托管并統一管理……
3.3技術架構
本方案中將使用下列組件共同協作將動態的虛擬桌面環境交付給用戶。
3.3.1用戶終端
Desktop Receiver(桌面接收器)：安裝在終端上的思杰客戶端，使終端可以采用Citrix ICA協議建立與虛擬桌面的連接。
3.3.2Desktop Delivery Controller(XenDesktop服務器)
Web Interface：負責顯示基于Web的界面，讓用戶看到自己的可用虛擬桌面。
XML服務：負責Web Interface組件與XenDesktop服務器群之間的通信。XML月民務驗證用戶身份，提供可用的虛擬桌面列表，并生成相應的信息讓終端能夠連接到虛擬桌面。
控制器服務：負責虛擬桌面上虛擬桌面服務的通信。控制器服務進行虛擬桌面注冊并保持虛擬桌面狀態。
資源池服務：基于XenDesktop服務器群配置，資源池服務聯系虛擬化基礎架構來啟動和關閉虛擬桌面。
IMA服務：IMA服務負責Desktop Delivery Controller(桌面交付控制器)之間所有跨服務器的通信，這包括流向和來自數據采集器的流量。
3.3.3Virtual Desktop(虛擬桌面)
虛擬桌面服務：負責與Desktop Delivery Controller進行注冊并保持與控制器的心跳檢測。如果心跳檢測失敗，虛擬桌面服務將重新與另一個可用的Desktop Delivery Controller進行注冊。
Application Receiver(應用接收器)：具有正確的憑據之后，Application Receiver聯系Application Delivery Controller以獲得可用的應用程序列表。Application Receiver還負責向Application Delivery Controller發送應用程序啟動的請求。
3.3.4Application Delivery ControUer(XenApp服務器)
Web Interface：在驗證用戶身份后，向Application Receiver提供一套可用的應用程序。
XML服務：負責Application Delivery Controler(應用交付控制器)的Web Interface組件與XenDesktop服務器群之間的通信。XML服務驗證用戶身份，提供可用的應用程序列表，并生成相應的信息讓虛擬桌面能夠連接到應用程序(托管或通過流技術交付)。
IMA服務：IMAN務負責Application Delivery Controler之間所有跨服務器的通信，這包括流向和來自數據采集器的流量。
3.3.5 Provisioning Servers(置備服務器)
TFTP：當新的虛擬桌面啟動，TFTP會聯系DHCP以找到啟動文件的IP地址和位置。通過TFTP服務可以從Provisioning Server(置備服務器)獲取啟動文件。流服務：在虛擬桌面接收到帶有指令的啟動文件之后，它會聯系置備服務器并提供其MAC地址。Provisioning Server基于MAC地址識別正確的虛擬磁盤，并使用流服務將部分虛擬磁盤按需發送給虛擬桌面。
3.3.6顯示協議
Citrix XenDesktop使用的ICA協議，ICA協議能夠適用于TCP/IP、IPX/SPX和NetBEUI等多種協議。其中，IPX/SPX協議被國內的很多用戶所采用，廣泛應用于Novell網絡。ICA可以應用于多種網絡連接方式，如LAN、WAN、RAS dial-up、Direct serial connection(async.)、Direct dial-up和Browse available servers等。ICA具備以下特征：
色彩：IcA協議支持真彩(24位色)。
支持本地打印和本地客戶打印假脫機。
分辨率：ICA協議支持無限大(64000X64000)。
驅動映射：ICA協議可以將本地資源和服務器資源無縫地集成在一起，給用戶的操作帶來極大的方便。
Speed Screen：該項專利技術大大減少了網絡傳輸數據量，一般情況下，平均每個用戶的正常工作僅占用10Kbps。解決了通過廣域網系統發布應用程序普遍存在的延時問題。
多媒體支持：ICA協議能夠支持音頻、視頻和多媒體帶寬控制。
3.4具體部署及配置
3.4.1部署架構
本架構中，桌面交付控制器負責管理所有的工作站桌面，工作站的操作系統和應用都以虛擬磁盤的方式從網絡啟動，每個用戶的配置信息保存在網絡上，當用戶登錄時動態裝載。
3.4.2容量估算
針對相應并發的訪問需求，需要配置3臺兩路4核CPU，32G內存的服務器，每臺承擔50個并發用戶桌面。另外還需要域控制器DC，XenDesktop服務器DDC，置備服務器Provisioning Server各一臺，以及用于存放用戶文件的存儲設備。
