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摘 要：针对基于VMWare桌面虚拟化应用过程中会出现用户体验不佳的问题，以高校桌面虚拟化应用的后期使用和管理为例，分析服务器主机资源配置、PCoIP协议设置、虚拟机操作系统设置对用户体验的影响，提出了三个优化策略。通过实验结果表明，应用优化策略后用户体验度有明显提高。
关键字：桌面虚拟化；用户体验；优化策略；桌面池
中图分类号：TP399 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.08.003
本文著录格式：[1]樊光辉. 基于VMWare桌面虚拟化应用的优化策略[J].软件，2013，34（8）：7-9
0 引言
随着计算机硬件更新换代的加速，各类应用软件的增加以及分布式工作环境的扩展，使得桌面管理复杂度大幅增加，管理成本的压力加大。如何提高设备资源的利用率、降低管理和能耗的成本已经成为新时期计算机应用的核心问题。随着虚拟化技术的发展，通过桌面虚拟化技术[1]24可以解决以上问题。具体而言，采用在服务器系统上承载桌面映像的方法，以集中资源来提高其桌面计算基础架构的可管理性。它具有以下特点：
（1）充分发挥高性能计算机的闲置资源；（2）客户系统应用的快速交付、快速恢复；（3）服务器与数据中心的快速部署与迁移；（4）透明行为管理。
近年来，国内桌面虚拟化的用户群体主要集中在院校机房与政企等中小型以太网环境下，VMware以自身的优势一直是用户在虚拟化架构中的首选产品。基于VMware桌面虚拟化技术的实训室建设方案和改造方案[2，3]都得到了实施，在其应用策略管理和硬件优化研究上也有了一定的成果[4，5，6]。但在对虚拟化桌面用户使用调查中发现，一方面用户体验的关注度最高，另一方面反映最多的问题也是用户体验方面的问题。比如：虚拟桌面速度慢；画面严重卡顿，拖拽有延迟；应用不兼容；视频播放不流畅；带宽占用高等。目前这些方面尚未形成成熟的研究成果，本文以高校桌面虚拟化应用的后期使用和管理为例，分析用户体验中的瓶颈问题，并对软件配置问题进行实验研究，提出相应的优化策略。
1 问题分析
1.1 虚拟桌面连接路线分析
如图1所示，虚拟桌面连接路线要经过4步[7]37，第一步由客户端向连接服务器申请连接，第二步向域控服务器获取认证，第三步认证通过后到ESXI主机上连接并登录虚拟机，第四步用户虚拟桌面传输并显示到用户端。在整个虚拟桌面连接中主要有以下几个硬件环节：客户机（台式机、笔记本、瘦客户端、移动设备）、网络设备（网卡、网线、交换机）、服务器主机（CPU、内存）、共享存储（硬盘），软件主要有：VMWare vSphere、虚拟机操作系统。
1.2 用户体验瓶颈分析
从图1的连接路线可知，容易出现用户体验瓶颈有两方面：一是硬件配置问题，即前期采购方案中的主机CPU和内存、共享存储、网络设备等硬件配置[8]54；二是软件配置问题，即后期使用和管理中的服务器主机资源配置、PCoIP协议优化、虚拟机操作系统优化等方面。
2 优化策略
高校虚拟化桌面主要服务于计算机相关课程实验教学、多媒体教室、图书馆电子阅览、日常办公等，其中实验教学和多媒体教室对软、硬件环境要求比较复杂，主要是因为基础课程、软件开发课程、图像处理课程、服务器配置课程等不同类型课程对计算机软、硬件资源要求差别较大，而图书馆电子阅览和日常办公两种场景对计算机软、硬件资源要求基本一致。
一个桌面虚拟化方案的最终实施是以满足用户需求为基础，并尽可能达到性价比最优。但在实际操作过程中往往因为用户需求分析不够或是发生改变，而导致用户体验不佳的现象发生。本文结合本校虚拟桌面应用，重点从后期使用和管理着手，从分析用户使用场景、桌面用户类型开始，在同样的硬件环境下进行不同策略的优化实验，力求改善用户体验。
优化策略一：根据工作应用对PCoIP协议进行带宽优化
PCoIP是一种高性能显示协议，专为交付虚拟桌面而构建，它将用户的会话以图像的方式进行压缩传输。对于图像质量要求不高的应用，如多媒体教室、图书馆电子阅览、实验教学中的非图像处理课程等，都可以通过设置PCoIP协议进行带宽优化。具体优化策略如下：
（1）激活/关闭无损传输功能，推荐关闭；
（2）设置客户端缓存大小，推荐开启本地缓存250MB；
（3）设置由有损到无损的变化时间，推荐30秒；
（4）设置最小，最大图像质量及帧率，推荐最大图像质量设置为80，显示帧率设置为15；
（5）设置PCoIP 带宽上限，推荐50M。
优化策略二：对虚拟机桌面性能优化
实际应用中虚拟机操作系统绝大多数都是Windows，Windows操作系统中开启的部分功能平时又用不到，但这部分功能会使用到服务器和网络资源，所以需要对虚拟机的桌面性能进行优化。具体优化策略如下：
（1）NTFS文件系统的磁盘对齐[9]305；
（2）禁用系统还原；
（3）将可视化效果调整为最佳性能；
（4）去除windows墙纸，并禁用屏保；
（5）禁用不用的Windows服务，如自动更新等。
最后将以上软件优化设置应用到默认用户。
优化策略三：根据不同课程类型创建桌面池
高校的计算机相关课程主要有基础操作类、软件开发类、图形图像处理类、服务器配置类等等，不同类型的课程对CPU和内存资源的要求不同，在对不同课程类型创建桌面池的同时也结合排课工作，让服务器的有限资源得到充分利用。具体优化策略如下：
（1）将课程对CPU和内存资源的要求分成低配课、中配课、高配课，低配课虚拟机推荐配置1个vCPU和1G内存，中配课虚拟机推荐配置1个vCPU和1.5G内存，高配课虚拟机推荐配置2个vCPU和2G内存。虚拟机都安装VM Tools工具，并保持启用。禁用或者删掉不在使用的虚拟硬件。 （2）桌面池中虚拟机数量按照实验室客户机数量配置。假如一组服务器集群服务2个实验室，每个实验室各50台客户机。则低配桌面池和中配桌面池各建2个，每池50个虚拟机；建1个高配桌面池，池中建50个高配虚拟机。排课时按照高低搭配原则，充分利用服务器资源开出最多的客户端。
（3）桌面池可按照课表设置和作息时间在课间关闭桌面池，自动打开即将使用的桌面池。
（4）利用本地模式用户可以将 View 桌面检出并下载到本地系统（如笔记本电脑）。这样，用户无论是否连接到网络，都可以使用本地版本的桌面。本地桌面被检出之后即可利用本地系统上的内存和 CPU 资源。延迟时间将会消除，性能也会得到改善。网络访问恢复后或用户就绪时，检出的虚拟机即可进行备份、回滚或检入。
桌面虚拟化的客户端不仅可以使用新采购的瘦客户端，也可以是原有的老PC机或是学生自有的PC（这些机器的配置一般都不会太低），对于那些需要3D 应用程序和课后实验环境的课程使用本地模式可以提高用户体验度。
3 性能测试
应用以上优化策略，本文选取了用户体验中常见的几个关心点进行了对比测试。测试环境主要设备配置如表1所示。
表1 虚拟化桌面设备配置表
Tab.1
名称 主要配置参数 数量
虚拟化支撑服务器 2颗Intel（R） Xeon（R） Processor E5-2640，96GB DDR3内存， 8口千兆以太网卡， 2口万兆SFP+ 网卡 2台
虚拟化主存储 双控制器 Active/standby，双控制器2个10Gb SFP+主机端口，24个600G 15Krpm 企业SAS热插拔硬盘 1台
后端IP SAN存储交换机 24口SFP+ 万兆以太网交换机 1台
虚拟化瘦客户机终端 CPU：VIA C7 1GHz，1GB 内存，1GB 闪存存储器 100台
实施策略一和策略二前后的用户体验对比测试如表2所示。
表2 用户体验对比测试表
Tab.2
测试参数 实施前 实施后
50个用户体验 较好 体验非常好
100个用户体验 桌面较慢，画面有卡顿，拖拽有延迟 没有卡顿和延迟现象
在实施策略三前，只有一个桌面池，在课务安排上只能排中、低配课程。由于一台虚拟机要面向不同的课程，所以虚拟机中安装了较多的软件，导致虚拟机性能下降，用户体验不佳。应用策略后，同样的服务器资源，一方面服务的客户端数量得到了扩展；另一方面不同的桌面池面向不同类型的课程，虚拟机得到了精简，高配课和低配课程同时排课，用户体验得到了提高。实施策略前后对比测试如表3所示。
表3 实施策略三对比测试表
Tab.3
测试项目 实施前 实施后
桌面池个数 1个 6个
虚拟机配置 100台（1个vCPU和1.5G内存） 250台（1个vCPU和1G内存；1个vCPU和1.5G内存；2个vCPU和2G内存）
服务课程类型 基础类课程、软件开发类课程 所有课程
客户端设备利用率 50% 85%
同时服务客户端数量 100台 200台（不含学生PC）
4 结论
以上优化策略主要是在软件配置方面进行了实验研究：一方面挖掘VMWare系统功能，根据用户应用进行合理配置和安排，以求充分利用系统软硬件资源；另一方面根据用户应用减少不必要的资源支出。通过实验结果表明，应用以上优化策略后用户体验度有明显提高。当然，优化的第一步应该从源头开始，也就是要从整个方案的规划和设计开始做好优化，这样再结合后期的优化策略，将会使用户体验度达到最佳效果。
参考文献
[1] 王峰，江峰，李朝阳等.虚拟桌面及关键技术分析[J].电信技术，2011，（1）：24-26.
[2] 刘宝莲，庄剑英.基于云桌面的虚拟计算机实训室建设方案[J].佳木斯教育学院学报，2012，（9）：229-230.
[3] 黄莉，熊欣，胡青等.基于桌面虚拟化技术的实验机房改造[J].中国冶金教育，2012，（6）：65-67，71.
[4] 宋小丽.云桌面系统策略管理应用[J].信息系统工程，2012，（5）：49-50.
[5] 许彬，陈宁江，胡丹丹等.SBC模式下桌面云系统用户容量优化策略研究[J].电信科学，2012，28（10）：53-57.
[6] 许芸.关于虚拟实验室虚拟机内存优化的技术研究与实现[J].福建电脑，2011，27（9）：112-113，159.
[7] 成静静.基于虚拟化的云桌面技术方案研究与设计[J].广东通信技术，2011，31（6）：36-39.
[8] 陈力勇.基于VMware的虚拟机性能分析[J].信息安全与技术，2013，4（1）：53-56.
[9] 戴瑜，胡磊，李婧等.VMware虚拟化环境下SQL Server性能优化[J].空军雷达学院学报，2012，（4）：304-307.
关键字：桌面虚拟化；用户体验；优化策略；桌面池
中图分类号：TP399 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.08.003
本文著录格式：[1]樊光辉. 基于VMWare桌面虚拟化应用的优化策略[J].软件，2013，34（8）：7-9
0 引言
随着计算机硬件更新换代的加速，各类应用软件的增加以及分布式工作环境的扩展，使得桌面管理复杂度大幅增加，管理成本的压力加大。如何提高设备资源的利用率、降低管理和能耗的成本已经成为新时期计算机应用的核心问题。随着虚拟化技术的发展，通过桌面虚拟化技术[1]24可以解决以上问题。具体而言，采用在服务器系统上承载桌面映像的方法，以集中资源来提高其桌面计算基础架构的可管理性。它具有以下特点：
（1）充分发挥高性能计算机的闲置资源；（2）客户系统应用的快速交付、快速恢复；（3）服务器与数据中心的快速部署与迁移；（4）透明行为管理。
近年来，国内桌面虚拟化的用户群体主要集中在院校机房与政企等中小型以太网环境下，VMware以自身的优势一直是用户在虚拟化架构中的首选产品。基于VMware桌面虚拟化技术的实训室建设方案和改造方案[2，3]都得到了实施，在其应用策略管理和硬件优化研究上也有了一定的成果[4，5，6]。但在对虚拟化桌面用户使用调查中发现，一方面用户体验的关注度最高，另一方面反映最多的问题也是用户体验方面的问题。比如：虚拟桌面速度慢；画面严重卡顿，拖拽有延迟；应用不兼容；视频播放不流畅；带宽占用高等。目前这些方面尚未形成成熟的研究成果，本文以高校桌面虚拟化应用的后期使用和管理为例，分析用户体验中的瓶颈问题，并对软件配置问题进行实验研究，提出相应的优化策略。
1 问题分析
1.1 虚拟桌面连接路线分析
如图1所示，虚拟桌面连接路线要经过4步[7]37，第一步由客户端向连接服务器申请连接，第二步向域控服务器获取认证，第三步认证通过后到ESXI主机上连接并登录虚拟机，第四步用户虚拟桌面传输并显示到用户端。在整个虚拟桌面连接中主要有以下几个硬件环节：客户机（台式机、笔记本、瘦客户端、移动设备）、网络设备（网卡、网线、交换机）、服务器主机（CPU、内存）、共享存储（硬盘），软件主要有：VMWare vSphere、虚拟机操作系统。
1.2 用户体验瓶颈分析
从图1的连接路线可知，容易出现用户体验瓶颈有两方面：一是硬件配置问题，即前期采购方案中的主机CPU和内存、共享存储、网络设备等硬件配置[8]54；二是软件配置问题，即后期使用和管理中的服务器主机资源配置、PCoIP协议优化、虚拟机操作系统优化等方面。
2 优化策略
高校虚拟化桌面主要服务于计算机相关课程实验教学、多媒体教室、图书馆电子阅览、日常办公等，其中实验教学和多媒体教室对软、硬件环境要求比较复杂，主要是因为基础课程、软件开发课程、图像处理课程、服务器配置课程等不同类型课程对计算机软、硬件资源要求差别较大，而图书馆电子阅览和日常办公两种场景对计算机软、硬件资源要求基本一致。
一个桌面虚拟化方案的最终实施是以满足用户需求为基础，并尽可能达到性价比最优。但在实际操作过程中往往因为用户需求分析不够或是发生改变，而导致用户体验不佳的现象发生。本文结合本校虚拟桌面应用，重点从后期使用和管理着手，从分析用户使用场景、桌面用户类型开始，在同样的硬件环境下进行不同策略的优化实验，力求改善用户体验。
优化策略一：根据工作应用对PCoIP协议进行带宽优化
PCoIP是一种高性能显示协议，专为交付虚拟桌面而构建，它将用户的会话以图像的方式进行压缩传输。对于图像质量要求不高的应用，如多媒体教室、图书馆电子阅览、实验教学中的非图像处理课程等，都可以通过设置PCoIP协议进行带宽优化。具体优化策略如下：
（1）激活/关闭无损传输功能，推荐关闭；
（2）设置客户端缓存大小，推荐开启本地缓存250MB；
（3）设置由有损到无损的变化时间，推荐30秒；
（4）设置最小，最大图像质量及帧率，推荐最大图像质量设置为80，显示帧率设置为15；
（5）设置PCoIP 带宽上限，推荐50M。
优化策略二：对虚拟机桌面性能优化
实际应用中虚拟机操作系统绝大多数都是Windows，Windows操作系统中开启的部分功能平时又用不到，但这部分功能会使用到服务器和网络资源，所以需要对虚拟机的桌面性能进行优化。具体优化策略如下：
（1）NTFS文件系统的磁盘对齐[9]305；
（2）禁用系统还原；
（3）将可视化效果调整为最佳性能；
（4）去除windows墙纸，并禁用屏保；
（5）禁用不用的Windows服务，如自动更新等。
最后将以上软件优化设置应用到默认用户。
优化策略三：根据不同课程类型创建桌面池
高校的计算机相关课程主要有基础操作类、软件开发类、图形图像处理类、服务器配置类等等，不同类型的课程对CPU和内存资源的要求不同，在对不同课程类型创建桌面池的同时也结合排课工作，让服务器的有限资源得到充分利用。具体优化策略如下：
（1）将课程对CPU和内存资源的要求分成低配课、中配课、高配课，低配课虚拟机推荐配置1个vCPU和1G内存，中配课虚拟机推荐配置1个vCPU和1.5G内存，高配课虚拟机推荐配置2个vCPU和2G内存。虚拟机都安装VM Tools工具，并保持启用。禁用或者删掉不在使用的虚拟硬件。 （2）桌面池中虚拟机数量按照实验室客户机数量配置。假如一组服务器集群服务2个实验室，每个实验室各50台客户机。则低配桌面池和中配桌面池各建2个，每池50个虚拟机；建1个高配桌面池，池中建50个高配虚拟机。排课时按照高低搭配原则，充分利用服务器资源开出最多的客户端。
（3）桌面池可按照课表设置和作息时间在课间关闭桌面池，自动打开即将使用的桌面池。
（4）利用本地模式用户可以将 View 桌面检出并下载到本地系统（如笔记本电脑）。这样，用户无论是否连接到网络，都可以使用本地版本的桌面。本地桌面被检出之后即可利用本地系统上的内存和 CPU 资源。延迟时间将会消除，性能也会得到改善。网络访问恢复后或用户就绪时，检出的虚拟机即可进行备份、回滚或检入。
桌面虚拟化的客户端不仅可以使用新采购的瘦客户端，也可以是原有的老PC机或是学生自有的PC（这些机器的配置一般都不会太低），对于那些需要3D 应用程序和课后实验环境的课程使用本地模式可以提高用户体验度。
3 性能测试
应用以上优化策略，本文选取了用户体验中常见的几个关心点进行了对比测试。测试环境主要设备配置如表1所示。
表1 虚拟化桌面设备配置表
Tab.1
名称 主要配置参数 数量
虚拟化支撑服务器 2颗Intel（R） Xeon（R） Processor E5-2640，96GB DDR3内存， 8口千兆以太网卡， 2口万兆SFP+ 网卡 2台
虚拟化主存储 双控制器 Active/standby，双控制器2个10Gb SFP+主机端口，24个600G 15Krpm 企业SAS热插拔硬盘 1台
后端IP SAN存储交换机 24口SFP+ 万兆以太网交换机 1台
虚拟化瘦客户机终端 CPU：VIA C7 1GHz，1GB 内存，1GB 闪存存储器 100台
实施策略一和策略二前后的用户体验对比测试如表2所示。
表2 用户体验对比测试表
Tab.2
测试参数 实施前 实施后
50个用户体验 较好 体验非常好
100个用户体验 桌面较慢，画面有卡顿，拖拽有延迟 没有卡顿和延迟现象
在实施策略三前，只有一个桌面池，在课务安排上只能排中、低配课程。由于一台虚拟机要面向不同的课程，所以虚拟机中安装了较多的软件，导致虚拟机性能下降，用户体验不佳。应用策略后，同样的服务器资源，一方面服务的客户端数量得到了扩展；另一方面不同的桌面池面向不同类型的课程，虚拟机得到了精简，高配课和低配课程同时排课，用户体验得到了提高。实施策略前后对比测试如表3所示。
表3 实施策略三对比测试表
Tab.3
测试项目 实施前 实施后
桌面池个数 1个 6个
虚拟机配置 100台（1个vCPU和1.5G内存） 250台（1个vCPU和1G内存；1个vCPU和1.5G内存；2个vCPU和2G内存）
服务课程类型 基础类课程、软件开发类课程 所有课程
客户端设备利用率 50% 85%
同时服务客户端数量 100台 200台（不含学生PC）
4 结论
以上优化策略主要是在软件配置方面进行了实验研究：一方面挖掘VMWare系统功能，根据用户应用进行合理配置和安排，以求充分利用系统软硬件资源；另一方面根据用户应用减少不必要的资源支出。通过实验结果表明，应用以上优化策略后用户体验度有明显提高。当然，优化的第一步应该从源头开始，也就是要从整个方案的规划和设计开始做好优化，这样再结合后期的优化策略，将会使用户体验度达到最佳效果。
参考文献
[1] 王峰，江峰，李朝阳等.虚拟桌面及关键技术分析[J].电信技术，2011，（1）：24-26.
[2] 刘宝莲，庄剑英.基于云桌面的虚拟计算机实训室建设方案[J].佳木斯教育学院学报，2012，（9）：229-230.
[3] 黄莉，熊欣，胡青等.基于桌面虚拟化技术的实验机房改造[J].中国冶金教育，2012，（6）：65-67，71.
[4] 宋小丽.云桌面系统策略管理应用[J].信息系统工程，2012，（5）：49-50.
[5] 许彬，陈宁江，胡丹丹等.SBC模式下桌面云系统用户容量优化策略研究[J].电信科学，2012，28（10）：53-57.
[6] 许芸.关于虚拟实验室虚拟机内存优化的技术研究与实现[J].福建电脑，2011，27（9）：112-113，159.
[7] 成静静.基于虚拟化的云桌面技术方案研究与设计[J].广东通信技术，2011，31（6）：36-39.
[8] 陈力勇.基于VMware的虚拟机性能分析[J].信息安全与技术，2013，4（1）：53-56.
[9] 戴瑜，胡磊，李婧等.VMware虚拟化环境下SQL Server性能优化[J].空军雷达学院学报，2012，（4）：304-307.