Thinputer桌面虚拟化平台在电子阅览室的应用

关键词：Thinputer；桌面虚拟化；电子阅览室；瘦客户机

摘要：文章以湖南图书馆的电子阅览室为研究对象，从应用需求、平台架构、硬件规划和平台部署四个方面进行分析和阐述，论证了桌面虚拟化技术不仅能提升电子阅览室读者的用户体验，还能提高工作人员的运维效率。

中图分类号：G250.71文献标识码：A文章编号：1003-1588（2015）03-0122-03

1前言

“公共电子阅览室建设计划”是我国十二五期间实施的重要文化惠民项目。通过该项目，我国建设了一大批免费、“绿色”、安全的公益性上网场所，对提高广大社会公众的思想道德素质与缩小“数字鸿沟”具有重要作用。湖南图书馆于2009年开始加大对电子阅览室的建设，目前已经有读者电脑约100余台，免费向读者提供数字资源下载、信息检索和上网服务，满足了广大公众特别是学生和老年人等低收入群体的需求。然而，随着设备使用年限的增加，普通电脑搭建电子阅览室模式存在的问题日渐显现出来：①电脑硬件资源利用率的不均衡。随着Windows系统和各类应用软件的不断升级更新，对电脑硬件资源性能的要求也越来越高。多年前购买的电脑难以到达要求，运行变得越来越慢，资源利用率非常高，特别是CPU和内存利用率常常会达到90%～100%。然而，由于电脑硬件技术的迅猛发展，近两年购买的电脑性能非常好，远远超过电子阅览室常用软件的应用需求，硬件资源利用率相当低。据统计，新购电脑的CPU利用率通常不到10%，内存利用率在30%左右，硬盘利用率不到10%，这造成了新购电脑硬件资源的严重浪费。②软件更新周期长。由于电子阅览室的使用人群复杂，系统非常容易受到破坏。因此，电子阅览室的电脑通常采用硬盘还原技术对系统进行保护，这种技术手段保证了系统每次都能正常运行，但造成应用软件不能及时更新。工作人员经常需要定期对所有电脑内的软件进行升级，虽然可以通过网络分发等手段进行批量处理，但仍然需要耗费相当长的时间。③硬件维护量大。对数量庞大的读者电脑进行维护一直是工作人员比较头疼的事情，设备日趋老化使得故障率不断上升，更增加了工作人员的维护量。

2桌面虚拟化概述

2.1桌面虚拟化介绍

桌面虚拟化又称虚拟桌面，是指利用中心服务器虚拟出独立的拥有操作系统、应用环境和计算能力的虚拟计算机（VM），用户可以通过输入输出设备和网络访问自己虚拟计算机的操作系统桌面、文件和程序[1]。通常，桌面虚拟化平台由桌面云服务器、管理平台和云终端组成。桌面云服务器拥有非常高的计算性能和大容量的存储空间，能够为所有客户端提供软件环境所需的计算和存储资源。管理平台是管理员对虚拟桌面进行安装、配置和管理的操作平台。云终端是用于运行远程虚拟桌面连接程序的设备，通常是瘦客户机，也可以是普通电脑、笔记本电脑和移动终端设备。

2.2桌面虚拟化优势

电子阅览室采用桌面虚拟化模式，与传统PC模式相比具有许多优势：①提高了系统运行的稳定性。一方面，桌面虚拟化模式中的云终端结构简单，通常采用低功耗的组件和无风扇设计，降低了部件损坏的概率，增加了终端的稳定性。另一方面，云服务器通常采用多台服务器集群的冗余方式进行部署，并通过多链路互连，避免了单点故障的风险。因此，桌面虚拟化模式中硬件设备故障率很低，系统运行非常稳定。②提高了资源利用率。桌面虚拟化模式的管理平台可以根据用户所运行的应用软件需求弹性、灵活地给虚拟桌面分配硬件资源，打破了用户应用软件与硬件资源之间的束缚，提高了服务器硬件资源的利用率。③提升了终端用户体验。桌面虚拟化模式使用户不再受终端的限制，可以使用电脑、IPAD等移动终端设备登录到虚拟桌面。此外，用户数据保存在云端，云端服务器的冗余保障了数据的安全。④软件的维护变得简单快捷。桌面虚拟化模式中虚拟桌面被封装成文件形式。因此，操作系统重新部署以及应用软件更新，只需从标准模板中批量复制出多个虚拟桌面即可，工作人员在数分钟内即可完成电子阅览室内全部虚拟桌面的更新维护。

2.3几种桌面虚拟化平台分析比较

目前比较流行的桌面虚拟化平台有Vmware view[2]、Citrix XenDesktop[3]、Microsoft Hyper-V[4]等。这几种平台都采用“裸金属”架构（虚拟桌面直接运行在硬件上，由虚拟化软件提供全仿真的硬件环境），因此这些平台下的虚拟桌面性能都能接近或达到物理机的性能。在功能方面，这几种平台功能都十分强大，能够满足不同场景的用户需求，因而十分受欢迎，市场占有率很高，但缺点是整体费用高，前期投入非常大。随着开源软件的不断成熟，一种基于开源软件KVM的虚拟化技术平台Thinputer变得越来越流行。Thinputer同样采用“裸金属”架构，与目前流行的几种平台相比，Thinputer具有性价比高和部署流程简单的优势[5]。通过对以上几款桌面虚拟化平台的比较分析，笔者决定采用Thinputer搭建电子阅览室桌面虚拟化平台。

3Thinputer桌面虚拟化搭建电子阅览室方案

3.1应用需求

姚舜：Thinputer桌面虚拟化平台在电子阅览室的应用姚舜：Thinputer桌面虚拟化平台在电子阅览室的应用目前湖南图书馆电子阅览室提供给读者的电脑已经使用了将近6年，本次计划全部替换成瘦客户机，并采用桌面虚拟化模式提供服务。改造后的电子阅览室仍然按照以前的模式分为数字资源区和上网区。数字资源区提供电子图书、电子期刊、有声读物、视频点播、地方特色等数字资源浏览服务，上网区除了可以访问湖南图书馆数字资源外，还可以访问互联网。这两个区域各部署100台瘦客户机。

3.2整体架构

电子阅览室桌面虚拟化架构由服务器、存储、Thinputer桌面虚拟化平台和瘦客户机组成（见图1）。其中服务器和存储由多台高性能服务器与SAN光纤存储组成，用于电子阅览室终端桌面的计算处理和数据保存。Thinputer桌面虚拟化平台包括虚拟机管理平台OVP和虚拟桌面控制器OVD。虚拟机管理平台负责将服务器和存储虚拟化成计算资源池和存储资源池并分配给虚拟桌面。虚拟桌面控制器是提供给系统管理员的操作平台，系统管理员通过该控制器不仅可以接入到任意一台服务器并对整个服务器集群进行管理，还可以进行虚拟桌面的创建、更新和还原操作。瘦客户机是一种能远程连接虚拟桌面的设备，读者通过瘦客户机可以登录和操作虚拟桌面，获得与普通电脑同样的操作体验。

3.3硬件规划

3.3.1存储规划。桌面虚拟化平台所需的存储空间包括共享系统镜像、临时存储空间和数据空间。共享系统镜像是每个虚拟桌面启动时读取的系统文件，该系统文件的安装需要20G的存储空间，本次预计保留5个系统文件，共需100G存储空间。临时存储空间为每个虚拟桌面运行时所需的临时文件存储空间，每个虚拟桌面的临时空间设置最大为5G，一共需要5G×200=1T的存储空间。数据空间用来向每个虚拟桌面提供长期保存数据的空间，每个虚拟桌面设置数据空间为10G，一共需要10G×200=2T的存储空间。因此，整个平台共需要3.12T存储空间。

目前湖南图书馆有联想AMS500和HDS HUS两套存储系统，已经建立了较为完善的SAN光纤存储网络，并且通过采用存储虚拟化技术，将两套存储整合在一起，实现了存储空间的统一分配和管理。考虑电子阅览室以后的扩展，笔者从现有存储系统中划分4T存储空间提供给桌面虚拟化平台使用。

3.3.2服务器规划。服务器规划既要考虑要有足够的计算能力满足所有虚拟桌面的使用，又要考虑提高资源的利用率，避免投入的浪费。在选择服务器的时候，主要从服务器的CPU和内存两个方面进行考虑。在CPU的选择上，对于读者用机的应用负载（网站浏览、文档处理、视频播放等），Thinputer建议采用每核处理10个虚拟桌面的方式进行规划运行。因此，200个虚拟桌面需要的服务器CPU总核数为20核。在内存的选择上，考虑操作系统和应用软件要求，采用每个虚拟桌面分配2GB的内存空间。因此，全部虚拟桌面共需要服务器内存总数为400GB。通过计算，采用两台服务器，每台服务器两颗6核CPU和256G内存即满足了桌面虚拟化平台的性能要求。考虑到服务器的余备份，本次电子阅览室改造方案最后采用三台服务器搭建Thinputer桌面虚拟化平台。

3.3.3网络规划。每个虚拟桌面的远程显示速度和设备性能很大一部分取决于网络带宽，因此，必须对电子阅览室的网络的带宽和可靠性进行重新规划。改造前本馆电子阅览室已经搭建了一个全千兆的局域网，并通过千兆光纤使接入交换机与核心交换机相连。虽然千兆网络已经足够满足桌面虚拟化对带宽的要求，但主干的单链路降低了网络可靠性。因此，本次规划在接入交换机和核心交换机之间新增加一条千兆链路，并采用双链路聚合保证主要链路的冗余。此外，笔者将电子阅览室网络按区域划分为不同的Vlan，并在上网行为管理系统中对每个Vlan进行不同的访问设置，以实现不同区域的网络访问控制。

3.4平台部署

公共电子阅览室桌面虚拟化平台部署首先需要在服务器端安装Thinputer虚拟化平台组件，该组件将虚拟化的所有功能集合在一起，因此安装完该组件后不再需要安装其他平台组件。其次需要新建虚拟桌面并对虚拟桌面进行配置，Thinputer提供了虚拟桌面控制器给系统管理员进行操作。结合湖南图书馆电子阅览室自身特点，笔者为上网区和数字资源区的瘦客户机各配置了一个共享镜像以供其虚拟桌面启动使用，并为每个虚拟桌面配置10G数据区。为了防止虚拟桌面被破坏，笔者采用“非持久桌面”方式对虚拟桌面进行管理，即虚拟桌面每次关机再启动后，系统将恢复到安装后的初始状态。最后，配置瘦客户机通过RDP（Remote Desktop Protocol，远程桌面协议）连接到虚拟桌面，并设置为自动连接。

4结语

经过一段时间的测试，系统总体运行稳定，没有出现过死机或重启的故障，湖南图书馆无论是上机读者还是电子阅览室管理员都对虚拟桌面的方式表示满意。从读者使用效果来看，虚拟桌面与传统电脑的操作一样，并且运行更加稳定和流畅。采用瘦客户机作为终端设备，不仅发热量小还没有噪音，给读者创造了一个安静舒适的阅读环境。从管理员的管理维护效率来看，虚拟桌面可以进行统一的部署、维护和升级，减少了软硬件维护和管理的时间与成本，从而成倍提升IT运维效率。

参考文献：

[1]百度百科.桌面虚拟化[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/1434493.htm？fr=aladdin.

[2]付婷波.基于VMwaer View图书馆桌面云的设计与实现[J].图书馆理论与实践，2014（6）：96-98.

[3]Citrix.XenDesktop[EB/OL].http：//www.citrix.com/products/xendesktop/overview.html？posit=glnav.

[4]Microsofttechnet.Hyper-V 概述[EB/OL]. http：//technet.microsoft.com/zh-cn/library/hh831531.aspx.

[5]青葡萄科技.桌面虚拟化Thinputer[EB/OL].http：//www.thinputer.com/products-53.html.

（编校：严真）