桌面虚拟化技术发展综述

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  【摘要】随着全球网络化、信息化的飞速发展,虚拟化技术也得以广泛应用,桌面虚拟化技术因其具有诸多优势广受关注。本文通过介绍桌面虚拟化技术的发展历程,分析了当前主流的桌面虚拟化技术方案及技术现状,并对桌面虚拟化技术的发展前景进行了展望。
  【关键词】虚拟化 桌面虚拟化 云计算
  【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2012)11-0113-02
  项目来源:1.2010年度新世纪广西高等教育教学改革工程立项项目《基于CDIO理念的高职软件专业.NET方向人才培养模式的改革与实践研究》。
  2.2010年广西建设职业技术学院院级课题《校园网络资源共享方案研究》。
  1、引言
  无论是网络管理员还是普通用户,在日常管理或使用计算机时,都有这样的麻烦:不停地升级应用软件、安装操作系统补丁、以及更新网络反病毒系统,让我们觉得甚是繁琐;作为网络管理员更是头疼,若是由于某个补丁或是更新没有及时安装,便给大规模的部署应用流下了“隐患”。即便是有不少补丁或是更新管理工具来稍微减轻负担,但网络管理员还是得花费诸多的精力在此类问题上。
  为解决此类问题,桌面虚拟化技术(Desktop virtualization或者Vir-tual Desktop Infrastructure,我们通常简称为VDI)应运而生。VDI是一种基于中心服务器的计算机运算模型,它沿用了传统瘦客户端模型,但是让系统管理员与终端用户能够同时获得两种模型的优点:将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理,网络管理员仅维护部署在中心服务器的系统即可,不需要在为客户端计算机的程序更新以及软件升级带来的问题而担心;同时将计算机的桌面进行虚拟化,以达到桌面使用的安全性和灵活性,普通用户可以通过任何设备,在任何地点,任何时间访问在网络上属于个人的桌面系统,能够获得完整的PC使用体验。
  2、桌面虚拟化技术发展历程
  1959年,计算机科学家Christopher Strachey发表了一篇名为《大型高速计算机中的时间共享》的学术报告,他在文中首次提出了虚拟化的基本概念。20世纪60-70年代,虚拟化进入了萌芽发展状态。IBM发明操作系统虚拟机技术,允许用户在一台主机上运行多个操作系统,让用户尽可能的充分利用和共享昂贵的大型机资源。20世纪70-80年代,虚拟化技术进入低谷期,随着大规模集成电路的出现和个人电脑的普及,计算机硬件变得越来越便宜。当初为共享昂贵硬件而设计的虚拟化技术只是在高档服务器(如IBM小型机)中继续存在。在进入上世纪90年代末期以后,虚拟化技术迎来了复兴。时至今日,虚拟化技术进入了一个全面发展时期。
  2.1 桌面虚拟化技术的前身
  在我们还不知道什么叫桌面虚拟化的时代,这种技术的前身从不同的领域产生,发展直至成熟,使得现在的桌面虚拟化技术成为现实。这主要包括了2种技术:
  2.1.1 远程桌面
  远程桌面技术,几乎所有从事lT技术的人都使用过。内置在WindowsXP中的远程桌面使用了RDP(Remote Desktop Protocol)协议,使得用户可以从其他的电脑上远程登录、访问与使用目标桌面。RDP协议最早微软用于Windows Server上的Terminal Service(终端服务)的访问协议,实现了Windows Server上的多用户模式,使得用户能够在本地并不安装任何应用的条件下,远程使用服务器上的各种应用。这种技术是将目标机上运行界面传输到用户实际的操作机屏幕上,并将键盘,鼠标等一系列的外设输入,传输到目标机,实现交互。终端服务与远程桌面的不同是,前者只操作应用,而后者将拥有整个桌面的控制权。
  2.1.2 桌面操作系统虚拟化
  不同于服务器虚拟化技术,这里特别强调的是桌面操作系统被虚拟。其实这个概念基本可以被等同与VMware Workstation和微软VPC的方式实现的桌面级的操作系统。当然这种应用模式,主要开发人员和测试人员经常使用的,虽然虚拟的并不一定是XP,2000 professional,vista等桌面系统。这里之所以提倒这个是因为在虚拟化技术刚起步的时候,一些厂商将此定义为桌面虚拟化技术,例如微软在推出MED-V技术之前,都是将VPC定义为微软的桌面虚拟化产品。
  在这个角度定义的所谓桌面虚拟化,基本上可以被认为是用于pc上的桌面系统之上的虚拟化解决方案,只是与服务器虚拟化简单的区别与对应。其本身解决的仍然是操作系统的安装环境与运行环境的分离,不依赖于特定的硬件。但是不可否认的是,而且当服务器虚拟化技术成熟之后,真正得虚拟桌面技术才开始出现。
  2.2 第一代桌面虚拟化技术
  第一代桌面虚拟化技术,真正意义上将远程桌面的远程访问能力与虚拟操作系统结合了起来,使得桌面虚拟化的企业应用也成为可能。
  首先,服务器虚拟化技术的成熟,以及服务器计算能力的增强,使得服务器可以提供多台桌面操作系统的计算能力,以当前4核双CPU的志强处理器16G内存服务器举例,如果用户的系统分配512M内存,平均水平下,一台服务器可以支撑25-30个桌面运行,则可以看到,如果将桌面集中使用虚拟桌面提供,那么25-30台的桌面采购成本将高于服务器的成本,而管理成本,安全因素,还未被计算在内,所以服务器虚拟化技术的出现,使得桌面虚拟化技术的企业大规模应用成为可能。
  2.3 第二代桌面虚拟化技术
  第一代技术实现了远程操作和虚拟技术的结合,降低的成本使得虚拟桌面技术的普及成为可能,但是影响普及的并不仅仅是采购成本,管理成本和效率在这个过程中也是非常重要的一环。
  纵观IT技术应用历史,架构的变化和三国中名言一样:分久必合,合久必分。从最早主机哑终端集中模式,到PC分布模式,到今天的虚拟桌面模式,其实是一个计算使用权与管理权的博弈发展。开始主机模式,集中管理,但是应用困难,必须到机房去使用;PC时代来临,所有计算都在PC上发生,但是IT的管理也变成分布式的,这也是为什么IT部门的桌面管理员压力最大,需要分布式的管理所有用户的PC,管理的成本也大幅度上升。桌面虚拟化将用户操作环境与系统实际运行环境拆分,不必同时在一个位置,这样即满足了用户的灵活使用,同时帮助IT部门实现了集中的控制,从而解决了这一问题。但是如果只是将1000个员工的pc变成1000个虚拟机,那么IT管理员的管理压力可能并没有降低,反而上升了,只不过是不用四处乱跑了而已。   3 主流的桌面虚拟化技术方案
  3.1 Citrix(思杰)
  Citrix(思杰)创建于1989年,是应用交付基础架构解决方案提供商。其核心产品之一虚拟桌面基础架构——Citrix XenDesktop,侧重在传统的虚拟化架构,涉及到应用及桌面层面的虚拟化需求,为企业开创端对端企业应用传递基础架构。
  XenDesktop是首次将虚拟化桌面推向了主流市场,它可以服务于数以千计的员工。与适用于少数用户的第一代虚拟桌面(VDI)解决方案不同,XenDesktop采用了全新的FlexCast交付技术。这种方式可提高投资回报率,简化管理工作,使企业中的每位员工都能享受到虚拟化的优势。
  XenDesktop是虚拟桌面化的理想选择,它可以随时随地支持各种设备,能通过任何Pc、苹果机、瘦客户端和智能电话访问桌面和企业应用。利用思杰HDX技术,通过任何网络、在任何设备上交付高清用户体验,提供比传统Pc更高的可靠性和可用性。采用FlexCast交付技术,IT部门能够在任何设备上向所有用户交付各种类型的虚拟桌面(VDI)。IT部门能够控制数据访问,减少管理的桌面镜像,消除系统冲突并减少应用回归测试。添加、更新和删除应用的操作很简单。
  3.2 VMware
  在过去的几年中,VMware凭借服务器虚拟化成为虚拟化市场老大,尤其是对桌面虚拟化的重视力度加强。自从2009年11月,推出了VMwareView 4以来,成为业界惟一专门用于实现桌面虚拟化的解决方案提供商。为桌面虚拟化环境确立了一个新的质量、成本和可伸缩性标准。
  3.3 微软
  作为操作系统的主力厂商微软,不仅是全球最大的软件提供商,在虚拟化领域上同样另人瞩目。在桌面虚拟化方面,微软提供了一个从数据中心到桌面完整的套件。提供了终端服务,实现了对整个桌面操作系统系列或特定的应用程序演示的虚拟化。
  Virtual Desktop Infrastructure(VDI)是Microsoft提供的众多桌面优化解决方案之一,可以帮助组织优化IT基础架构。它融合了微软和合作伙伴的技术,支持集中化管理桌面、应用程序和数据。使用这个具有成本效益的解决方案,企业IT人员能够集中管理基于物理、虚拟和会话的桌面,可以集中用户数据,加快应用程序交付速度。最终用户可以从丰富的远程体验、高度的安全、对信息的灵活访问和提高的商业连续性中受益。
  3.4 红帽(Redhat)
  红帽(Redhat)企业虚拟化桌面版,整个桌面环境成为托管在中央数据中心服务器上的虚拟桌面。用户使用低成本的瘦客户端或专用的PC连接这些虚拟桌面化。它可为用户提供卓越的体验,以及跨平台的Windows和Linux虚拟桌面支持。
  建立在基于包含KVM(基于内核的虚拟机)技术的红帽企业Linux上,具有高性能、安全的独立系统管理程序,并拥有集中的管理控制台,供管理员用于创建、监控和维护虚拟桌面。使用基于独立计算环境的虚拟桌面架构的简单协议(SPICE),具有自适应能力的远程提交协议,能够提供与物理桌面完全相同的最终用户体验。
  3.5 Oracle
  Oracle的综合桌面虚拟化解决方案,从低安全客户设备到高优化虚拟桌面基础设备软件,提供了便捷的管理、安全性及强大的用户访问能力。与其他提供虚拟化解决方案的销售商,只关注基础设施层及整合问题有所不同,Oracle~拟化更关注从桌面到数据中心的应用软件能更方便的进行部署、管理和支持。同时,这些产品的增强特性包括:支持Windows 7虚拟桌面、符合能源之星5.0级法规标准、支持更大的显示器并能提供更高的性能和安全性。
  Oracle桌面虚拟化(Oracle VDI)提供完整的管理解决方案,提供可从数据中心进入到虚拟桌面主机的通道。Oracle VDI能够使企业简化管理、减少运行成本、增大现有lT资产的使用率、通过从传统的环境到虚拟化桌面促进安全性。Oracle VDI能支持广泛的各种客户端、虚拟桌面的操作系统、虚拟平台,以达到数据安全、用户体验和降低总成本多重目的。
  4、桌面虚拟化技术现状
  伴随着虚拟化技术蓬勃发展,作为虚拟化领域的热门技术一桌面虚拟化得到了极大的发展,桌面虚拟化技术的进步和用户需求的逐渐兴起,毫无疑问其技术将在现有基础上得到更大范围的普及和推广,给用户带来一次桌面应用的革命。但是桌面虚拟化现阶段的技术并非完美,其部署仍然面临一定的风险。
  桌面虚拟化技术上面临着一些问题:
  (1)集中管理问题。多个系统整合在一台服务器中,在节省资源的同时,也面临着一个严重的问题,一旦服务器出现硬件故障,其上运行的多个系统都将停止运行,对其用户造成的影响和损失时巨大的。虚拟化的服务器合并程度越高,此风险也越大。
  (2)集中存储问题。默认情况下,用户的数据时保存在集中的服务器上,每个虚拟桌面不知会占用多少的存储空间,这给服务器带来的存储压力将会是非常巨大的;不管分多少个虚拟机,每个虚拟机都还是建立在一台硬件服务器基础之上的,互相之间再怎么隔离,其实和虚拟主机一样,用的也是同一个CPU、同一个主板、同一个内存,用的还是同一个机器的硬盘,如果其中一个环节出错,很可能就会导致“全盘皆输”。总的来说,使用虚拟机并不比使用物理主机具有更高的安全性和可靠性。若是服务器出现了致命的故障,用户的数据可能丢失,整个平台经面临灾难。
  (3)虚拟化产品缺乏统一标准问题。由于各个软件厂商在桌面虚拟化技术的标准上尚未达成共识,至今尚无虚拟化格式标准出现。各虚拟化产品厂商的产品间无法互通或者专业,这将用户使用系统与某一种虚拟化产品死死地绑定在一起。一旦这个产品系列停止研发或其厂商倒闭,用户系统的持续运行、迁移和升级将会极其困难。
  (4)网络负载压力。局域网一般不会存在太大问题,但是如果通过互联网就会出现很多技术难题,由于桌面虚拟化技术的实时性很强,如何降低这些传输压力,是很重要的一环;虽然千兆以太网对数据中心来说是一项标准,但还没有广泛部署到桌面,目前还达不到VDI对高带宽的要求。而且如果用户使用的网络出现问题,桌面虚拟化发布的应用程序不能运行,则直接影响应用程序的使用,其对用户的影响也是无法估计的。
  5、发展前景
  虽然面临的问题很多,但并不是说桌面虚拟化将就此止步,还没有哪种技术是不存在潜在缺陷甚至陷阱的。需求,当人们有这个需求时,一切问题都不再成为问题!现在人们对虚拟化已经有了需求,而且这个需求是不断深化的。
  云计算的一个核心思想就是在服务器端提供集中的计算资源,同时这些计算资源要独立地服务于不同的用户,也就是在共享的同时,为每个用户提供隔离、安全、可信的工作环境。虚拟化技术将是云计算的一个基础架构。通俗地说,云计算实际上是一个虚拟化的计算资源池,将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度,构成一个计算资源池向用户按需服务,通过不断提高“云”的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需动态调动资源,每个用户都有一个独立的计算执行环境来享受“云”的强大计算处理能力。由此,桌面虚拟化可以为云计算的发展提供+自适应、自管理的灵活基础架构。
  随着人们对桌面虚拟化好处的认知的提高,以及对桌面虚拟化的需求的提出,相关技术的不断完善,桌面虚拟化必将普及,年轻的桌面虚拟化将会迎来更多的发展机遇和进一步的需求。
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