电信运营商桌面云建设方案探讨

孙红恩，常海防，唐旭东，张天骁

（中国移动通信集团设计院有限公司 北京100080）

1 引言

自2006年Google 首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会（SES San Jose 2006）首次提出“云计算”一词以来，这个概念便风靡IT 业界。信息领域几乎所有知名跨国公司竞相推出自己的云计算产品和服务，特别是谷歌、微软、IBM、雅虎和亚马逊5 大公司，把云计算作为自己未来发展的战略核心，并投巨资建设大规模云计算中心，试图垄断全球信息存储与计算服务市场。国内外电信运营商也不甘落后地加入云计算阵营，开展尝试引入云计算技术。

电信运营商各业务系统一直使用功能全面的传统PC。随着业务的发展，电信运营商对于桌面支持的需求大量增加，这些桌面主要分布在营业厅、OA 办公、呼叫中心、网络运维等不同场景中。由于各种管理问题，传统PC的大量使用给运维管理、信息安全和节能降耗等方面带来了一些问题。引入基于虚拟化的桌面云技术，可实现桌面操作系统的标准化和集中化管理，有效降低TCO（total cost of ownership，总所有成本），提升办公生产效率，同时提高网络安全性。

2 传统PC系统存在的问题

在电信运营商领域，计算机终端被广泛应用于呼叫中心、营业厅等场景。随着业务的发展，计算机终端的使用规模逐渐扩大，在能耗、管理维护、安全等方面面临很多问题。

（1）能耗巨大

大规模使用传统计算机终端能耗巨大。在呼叫中心大规模集中部署计算机终端，为了散热需要增加配套制冷的设备，电力能耗很大。

（2）噪声污染严重

计算机终端的CPU 风扇、机箱风扇、电源风扇和硬盘是呼叫中心主要的噪声来源。高噪声引发的疲劳感和烦躁情绪降低客服人员的理解能力，使得客服人员出错率提高，工作效率、服务水平随之降低，导致客户满意度下降。

（3）缺乏统一集中管理

营业厅在地域上分布广泛，终端使用人员众多，缺乏统一集中的管理，安装、部署、升级工作量大，维护效率低，人力成本高。

（4）存在安全隐患

应用系统的数据存储在本地计算机终端的硬盘上，若不妥善管理，容易使企业关键信息泄露；同时，由于管理分散，终端的安全漏洞难以做到集中统一的防控，存在安全隐患。

3 桌面云建设方案

企业级桌面云是由前端小体积、低功耗的接入终端和后端桌面虚拟化软件及相应服务器、存储、网络资源等组成的系统。桌面虚拟化是一种将用户桌面与实际终端设备相分离的应用模式，它将原本运行在用户终端上的桌面和应用程序托管到服务器端运行，并由终端通过网络进行远程访问，而用户终端本身仅实现输入输出与界面的显示功能。

3.1 整体架构

桌面云系统整体架构如图1 所示。

整个方案的体系架构分为终端接入层、桌面虚拟化层、虚拟平台层和硬件资源层。

（1）终端接入层

用户终端可以是用户使用的PC、瘦客户机、平板电脑、手机等各种终端设备，其基本要求是能够连接网络并至少支持某一种远程访问协议。在营业厅、呼叫中心、企业办公等应用场景中，建议使用瘦客户机。瘦客户机是由前端小体积、低功耗的接入终端和后端桌面虚拟化软件及相应服务器、存储、网络资源等组成的系统。相比传统PC，瘦客户机在降低管理运维成本、提高数据安全性和节能减排等方面具有较大优势。

（2）桌面虚拟化层

构建桌面虚拟化中心，向用户提供统一的桌面虚拟化服务，实现了和本地终端的数据隔离。用户无论是通过瘦终端还是普通PC 接入到桌面虚拟化系统，终端和桌面虚拟化系统之间只传输桌面显示的位图信息以及鼠标、键盘输入信息，不会传输用户数据，确保了用户的数据安全。

（3）虚拟平台层

提供云资源管理及调度，对各种云物理资源进行管理，在创建虚拟机时，为虚拟机分配相应的虚拟资源，也可完成各种业务的计费功能。逻辑上，包括云管理服务器、集群管理服务器、安装服务器等角色。

（4）硬件资源层

硬件资源层包括服务器资源和存储资源，通过在计算服务器上安装虚拟化平台生成用户虚拟机，用来部署桌面虚拟化和应用服务器。存储用于向虚拟机提供系统盘、数据盘等存储资源。

3.2 关键考虑因素

3.2.1 虚拟化技术的选择

按照桌面虚拟化系统提供的资源类型和实现技术不同，可以分为远程共享桌面、远程共享应用和虚拟桌面3 种类型，具体根据用户需求进行选择。

（1）远程共享桌面

远程共享桌面利用服务器操作系统的多用户会话共享功能，允许多个用户同时远程连接到同一个操作系统，并为每个用户提供不同的桌面。用户可拥有自己的桌面配置，并共享使用桌面应用程序。

图1 桌面云系统整体架构

（2）远程共享应用

远程共享应用的技术实现方式与远程共享桌面类似，即仍然是基于同一操作系统内的会话共享。不同点在于：用户不会看到服务器端的整个桌面，而是直接运行指定的应用程序，体验与本地应用类似。

（3）虚拟桌面

虚拟桌面是基于服务器虚拟化提供可远程访问的桌面，即服务器为每个用户分配一个虚拟机，用户远程访问自己的虚拟机，并可拥有独立、完全的桌面使用和控制权限。

表1 列出了远程共享桌面、远程共享应用和虚拟桌面的一些不同技术特征。

根据电信运营商的业务特点，结合表1，对移动营业厅、OA 办公、呼叫中心、网络运维等不同场景虚拟化技术的选择进行分析。

（1）营业厅场景

营业厅终端操作界面统一，对本地处理能力要求不高，但需支撑的外设种类较多。远程桌面或虚拟桌面2 种技术方案都能够支持营业厅目前使用的外设，满足营业厅终端的使用需求。

（2）OA 办公场景

目前，OA 办公终端分为移动办公终端（主要是笔记本）和固定办公终端（传统PC），终端有个性化应用安装、数据保存的需求，考虑综合信息网应用，需支持USB 电话手柄。

针对移动办公需求，考虑移动性以及无网络条件的情况，不能完全使用瘦客户机，后续可考虑部署远程访问客户端软件，支持桌面云方式；针对固定办公需求，应采用瘦客户机全面替换传统PC，采用虚拟桌面方案，以满足个性化定制的需求。

（3）呼叫中心场景

以中国移动为例，目前，中国移动存在2 种呼叫中心：基于TDM（time-division multiplexing，时分复用）的传统呼叫中心（终端语音通过专门的线路和PC 内插的专用板卡完成）和基于IP的新一代呼叫中心（NGCC，终端语音和业务数据都通过IP 网络进行通信）。该场景下，基于IP的NGCC 呼叫中心应采用基于虚拟桌面的瘦客户机，并由NGCC 完成对传统呼叫中心的逐步替换，替换过程中传统呼叫中心少量的座席更换需求可继续采用传统PC 机。为保证话音通话质量，应优先采用虚拟桌面方案，结合各地呼叫中心的实际建设情况，也可考虑采用呼叫中心厂家的定制解决方案（定制化的瘦客户机，并对远程访问协议进行优化）。

（4）网络运维场景

网络运维终端应用系统种类较多，主要分为2 大类：设备自带终端和操作维护终端，部分终端有较高的性能要求，如GIS 对图形处理性能。

由于部分设备自带终端与设备紧耦合，针对该部分终端建议沿用传统PC 机；该场景下其他操作维护终端(连接OMC（操作维护中心）、网管、生产系统等进行生产操作及维护操作)，为满足多应用的访问需求及性能要求，应采用基于虚拟桌面的瘦客户机方案。

3.2.2 服务器能力需求

在桌面云建设方案中，服务器资源建议采用刀片服务器。相较于传统的机架式服务器，“刀片+虚拟化”的部署可以更灵活地利用服务器资源，实现更方便、统一的管理，并且降低服务器对电力、温控、空间方面的需求。服务器虚拟化指服务器3 种硬件资源的虚拟化：CPU、内存、设备与I/O。服务器虚拟化使得服务器可以提供更多桌面操作系统的计算能力。目前，主流的设备与I/O 虚拟化都是通过软件的方式实现的，不是服务器虚拟化的主要瓶颈。

从CPU、内存2个维度分别计算虚拟化资源服务器的能力，最后取2个维度中计算结果的最大者。

（1）CPU 维度计算原理

服务器和桌面虚拟化虚拟机的CPU 计算能力使用业界标准的SPEC（standard performance evaluation corporation，系统性能评估测试） Benchmark值来表示，SPEC Benchmark值越大，表示计算能力越强。

表1 桌面虚拟化技术分类

业界标准性能评估组织SPEC 定义了业界主流的CPU 型号对应的Benchmark值。

单刀片支持的虚拟机数量=（服务器刀片SPEC Benchmark值×70%－50）/（单虚拟机的CPU 配 置的SPEC Benchmark值×单虚拟机CPU的利用率），其中，50 为虚拟化操作系统开销。

从CPU 维度，桌面虚拟化资源服务器数量=用户总数/单刀片支持的虚拟机数量。

（2）内存维度计算原理

单刀片支持虚拟机数量=（刀片总内存-系统内存消耗）/单虚拟机内存规格。

桌面虚拟化中心资源服务器数量=用户总数/单刀片支持虚拟机数量。

本文中以华为E6000 刀片为例，该刀片采用的是Intel Xeon E5645 型号CPU，其SPEC Benchmark值为317，单板内存为96 GB。

不同场景下虚拟机规格建议见表2 所列，假设不同场景桌面云建设规模均为200个用户。

以呼叫中心场景为例，从CPU、内存2个维度分别计算虚拟化资源服务器的能力。

（1）CPU 维度

单刀片支持的虚拟机数量=(317×70%－50)/(4×6.875×25%)=25，共需要服务器数为200/25=8 台。

（2）内存维度

单刀片支持虚拟机数量=（96-7）/2=44。

综合CPU 维护和内存维度，对于呼叫中心场景用户来说，刀片的CPU 计算维度是瓶颈，因此，最终的服务器数量为CPU 计算维度的结果。

3.2.3 存储能力需求

桌面云平台需要支持不同存储设备和存储协议组成的物理存储，通常包括FC-SAN、iSCSI、NAS 和物理服务器本地磁盘存储。为了保证用户云桌面系统的安全，建议将物理存储部署在磁盘阵列上。

建议为每个虚拟桌面分配不低于20 GB的存储空间。建议远程桌面的存储空间按照实际情况来配置。

为了保证高并发访问时的I/O 读写性能及数据的高可用性，建议部署云桌面操作系统的存储使用I/O效率较高的RAID10 方案进行磁盘存储设计。

存储的选型需要从容量和IOPS(input/output operations per second，每秒进行读写操作的次数)2个维度计算。

（1）容量维度计算原理

存储总容量需求=桌面虚拟化系统盘容量×并发用户数+虚拟化平台存储需求。

硬盘数=存储总容量需求/单硬盘有效容量。

（2）IOPS 维度计算原理

系统总的IOPS 数=单桌面虚拟化IOPS×并发用户数+虚拟化系统IOPS。

硬盘数=系统总IOPS/单硬盘有效IOPS。

（3）举例

采用业界主流的600 GB的SAS 硬盘，采用RAID10 配置。单用户容量为20 GB，整体上容量不是瓶颈，IOPS 为瓶颈，因此，采用RAID10 来提升磁盘系统的IOPS 性能。同样以呼叫中心场景为例。

①容量维度

存储总容量需求=桌面虚拟化系统盘容量×并发用户数+虚拟化平台存储需求=20×200+2 000=6 000 GB=6 TB。

每块600 GB SAS 硬盘的等价有效容量计算：考虑标称容量1 000 和操作系统1 024的计算损失，1 TB 硬盘容量在操作系统下容量为910 GB，则600×0.91=546 GB。

硬盘数=存储总容量需求/单硬盘有效容量=6 000/546=11，由于采用的是RAID10，所需硬盘数为=11×2=22。

②IOPS 维度

平均每个桌面虚拟化的I/O 读写次数为8，建议以此为参考点。

表2 虚拟机规格建议

系统总的IOPS 数=单桌面虚拟化IOPS×并发用户数+虚拟化系统IOPS=8×200+800=2 400。

硬盘数=系统总IOPS/单硬盘有效IOPS=2 400/100=24，在RAID10 下，600 GB SAS 硬盘的有效IOPS为100。

综合容量维护和IOPS 维护，对于呼叫中心场景用户来说，刀片的容量计算维度是瓶颈。

4 结束语

桌面云计算技术是企业PC 领域的一次重大变革，尤其是对电信运营商这种拥有庞大数量规模终端的企业而言。通过桌面云系统的建设，降低系统成本的同时，提升IT 部门的系统维护效率，有利于控制企业内部核心信息。本文根据电信运营商业务特点，从桌面云系统的建设建构入手，探讨了桌面云建设中移动营业厅、OA 办公、呼叫中心、网络运维等不同应用场景下的虚拟化技术选择、服务器能力需求、存储能力需求等方案。在实际搭建桌面云系统时，需要根据不同应用场景以及不同厂家的设备和技术，对系统组网方案、管理方案以及具体设备选型等技术细节进行深一步的探讨。

1 王宇宁.虚拟技术在桌面管理中的应用与实现.计算机与网络，2009（4）:61～63

2 王峰，江峰，李朝阳.虚拟桌面及关键技术分析.电信技术，2011（1）

3 胡嘉玺.虚拟智慧：VMware vSphere 运维实录.北京：清华大学出版社，2011

4 用“云” 武装桌面开启办公效率革命.http://www.cnii.com.cn/index/content/2012-01/12/content_949502.htm,2012

5 虚拟桌面存储基础：VDI 架构的存储分配.http://virtual.51cto.com/art/201108/280249.htm，2011