基于VMware View桌面虚拟化系统性能优化

张德安

（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州514021）

基于VMware View桌面虚拟化系统性能优化

张德安

（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州514021）

基于VMware View 5.0的桌面虚拟化项目，分析了影响虚拟桌面性能的主要因素和常见系统性能瓶颈，通过监测和分析找到了系统性能下降的根源，设计和实施了基于SSD的存储改造方案，成功地解决了启动风暴，系统运行不佳，用户体验较差等问题，从而提升了整个桌面虚拟化的性能。

桌面虚拟化；虚拟桌面；VMware View；性能调优；启动风暴

0　引言

在企业实施桌面虚拟化项目中，项目成败的关键因素是用户体验。用户采用了虚拟桌面，其桌面性能是否下降和体验是否变差，是评判项目成功与否的重要指标。常见的情况是用户在使用虚拟桌面后，会花更多时间去登入系统，同时在使用一些软件过程中，发现其运行速度变慢，以上种种导致用户体验变差。如果这个问题处理不善，有可能使整个桌面虚拟化项目效果下降［1-3］。

虚拟桌面性能调优技术就成为关系项目成败的关键技术，将虚拟桌面的性能调整到用户认可的程度以保证项目的顺利实施，掌握好性能调优技术可以保证桌面虚拟化项目的顺利完成［4-5］。

1　虚拟桌面性能分析

1.1影响虚拟桌面性能的因素

虚拟桌面的性能跟服务器硬件资源、存储系统、桌面操作系统、应用软件、工作负载和网络带宽等因素都有关。其相关性解释如下：

服务器硬件：主要考虑CPU处理能力和内存容量。如果单个服务器上面承载的虚拟桌面数量（密度）过大，出现资源竞争，执行命令等待时间延长，必然导致虚拟桌面性能下降。

存储系统：主要考虑存储系统支持的最大吞吐量和IOPS（每秒读写次数）两个指标，如果该指标不能满足需要，致使执行命令等待时间延长，也必然导致虚拟桌面性能下降。

桌面操作系统：一般情况下，处理相同的业务，Windows7比Windows XP更耗费系统资源。如果一台服务器上承载一定数量的Windows XP的桌面性能正常，如果换成同样数量的Windows7桌面就可能性能下降。

用户桌面安装的软件：用户桌面上安装的一些特殊软件，譬如大型数据库软件、高清图像软件、视频播放器、杀毒软件等会对性能造成严重影响。特别要注意杀毒软件，如果设定了所有虚拟桌面同一时刻扫描病毒，将会是灾难性的。

工作负载：虚拟桌面按照工作压力可以分为重载、中载和轻载用户。工作负载越高，需要的服务器和存储的硬件资源越多，相同数量的桌面，工作负载越高，桌面性能越差。

网络带宽：普通办公操作，平均每个虚拟桌面与客户端通讯所占带宽100 kB左右，如果观看视频，所需带宽可能会增加十几倍。如果网络带宽不能满足需要，也必然导致系统性能下降，出现屏幕画面卡顿现象。

1.2桌面虚拟化系统性能瓶颈—存储系统IOPS

每秒进行读写操作的次数IOPS（Input/Output Operations Per Second），用于衡量存储的性能。桌面虚拟化系统I/O方面的特点是小规模随机读写，因而对存储系统IOPS要求特别高。

IOPS分为前端应用IOPS及后端存储IOPS，计算比较复杂，同时跟存储RAID级别相关以及业务的读写比例相关。如果在做系统设计的时候，存储系统IOPS方面考虑不充分，很容易导致IOPS成为系统性能的瓶颈。由于“启动风暴”的存在，也加大了IOPS成为系统瓶颈的风险。“启动风暴”是由于用户同时启动虚拟桌面，并登陆不同类型，不同转速的磁盘导致所提供的IOPS不同而带来的启动状态不佳。其中常见的转速为10 kr/min和15 kr/min的SAS磁盘提供的原生IOPS分别是140和180，而SSD（固态硬盘）可以提供5 000以上的原生IOPS。

提高存储IOPS最简单的方法是增加磁盘数量，为了应对启动风暴时的需求，磁盘数量需要增加几倍。同样，也可以将磁盘都换成高I/O性能的SSD磁盘，但是SSD的成本是SAS磁盘的好几倍。以上两种解决方案都需要付出较高的经济代价，若在原有存储上加装少量SSD，将存储中读写频繁的数据（或者称为热点数据）放到SSD上，则存储上大部分的读写操作都发生在高I/O性能SSD上，存储性能会大幅提升。

方案一：将频繁读取的文件直接存放在SSD上。即将虚拟机的母版映像文件和副本放置在SSD存储组中。母版映像文件作为只读磁盘为所有桌面虚拟机所共享，每个虚拟机将单独保留一份可写的快照以存放所有对于母盘的修改，这些可写快照可以存放在较低层级（SAS或SATA）的存储上。当桌面虚拟机经历启动过程时，大部分的磁盘活动来自于母版映像，也就是大部分的操作系统文件和应用文件存放的地方，由于SSD的高I/O性能，因而可以满足启动风暴时大量IOPS的需求。

方案二：使用SSD作为缓存层。即将快速的SSD磁盘作为缓存层放置在由SAS和SATA组成的较慢存储组的前端，通过缓存一些频繁访问的数据来提高存储I/O性能。存储系统可以识别频繁访问的磁盘数据块，并自动将其缓存，这样这些数据块将可以从快速的SSD磁盘读取，而非从较慢的后端存储读取。目前，市场上主流的存储厂商都有相应的SSD缓存方案，如EMC有FAST Cache技术，NetApp有Flash Cache技术。

2　基于VMware View桌面虚拟化系统性能优化

2.1系统性能调整前状况

某中型研发企业，已经实施了基于Vmware View5.0的桌面虚拟化项目，总共约800个虚拟桌面。用户反映最大的问题是虚拟桌面速度慢，尤其是每天上班后第一次登录虚拟桌面的时间太长，影响工作效率。经观察发现，每天早晨在8∶50AM至9∶30AM这个时段会有300台虚拟桌面同时开机和登录，平均进入桌面时间超过5分钟。

该企业桌面虚拟化系统配置如下，服务器主机为8台DELL PowerEdge R710服务器，配置双路6核2.8 GHz CPU，72 GB内存。存储为EMC VNX5100光纤存储系统，配置60块SAS 15 kr/min 600 GB硬盘，做成RAID5。该系统承载约800个Windows XP的虚拟桌面，每个桌面配置单个vCPU和1 G内存。

根据现象分析判断，存储系统IOPS很可能是整个系统的性能瓶颈。该存储系统配置60块硬盘，除去系统盘4块，热备盘4块，实际可用磁盘数为52块。该系统可提供的原生IOPS为9 360，最多可支持100多台虚拟桌面同时启动和登录，如果超出这个数量就会出现桌面启动时间延长及性能下降。存储性能监控数据也证实了这个判断。监测数据显示，在桌面启动的高峰时段，存储上单个磁盘平均IOPS达170左右，已达饱和状态。

2.2VMware View分层存储优化技术

分层存储，就是将数据存储在不同层级的介质中，在不同的层级之间使用有差别的存储介质。在相同成本下，既满足性能需要又满足容量需要。

在实际工作中，用户希望将最重要的经常访问的数据保存在快速的高I/O存储上，如SSD，而将不太重要或者不常访问的数据保存在相对比较便宜的驱动器上，如SAS、SATA。通过这种设置，用户可以在成本没有大幅增加的情况下获得更佳的存储性能。VMware View 5.0提供分层存储选项，用户可以将母盘映像和副本（Replica）存储在SSD上，而将链接克隆存储在相对比较便宜的驱动器上。借助这一分层存储选项，可以加快密集型操作的速度，消除启动风暴的影响。

2.3FAST Cache优化技术

全自动存储分层技术FAST（Fully Automated Storage Tiering），其中FAST Cache是EMC开发的一系列提高存储性能的技术的一种。FAST Cache是指可通过利用闪存驱动器（即SSD）来扩展DRAM缓存的功能，达到优化其存储系统性能的目的。FAST Cache就是用SSD替代存储系统上的内存，当做系统内存底下一层的缓存来使用，作为内存的补充。SSD是基于FLASH技术实现的，其速度允许其在内存和磁盘间作为缓存来用。

具体实行方案是原EMC VNX5100存储系统增加9块100 G SSD，其中2块做镜像，配置成FAST Cache，另外6块做RAID5，保留为存放链接克隆虚拟桌面母盘映像区域，最后1块作为热备盘。另外，在VMware View5.0软件中要重新配置虚拟机池的存储，把链接克隆虚拟机母盘映像存放到SSD上。这6块SSD的存储至少提供的原生IOPS为30 000，这个配置至少可以满足500多台虚拟机同时启动的需要。

2.4方案实施效果

该企业自从实施了存储升级改造方案之后，桌面虚拟化系统性能大幅提升。高峰时段平均开机时间由5分多钟缩短到1分半钟，开机速度提高3倍多。各种桌面办公软件的运行速度也加快了，整体办公效率得到了提高，得到广大用户好评。为了进一步加快上班后用户第一次登录系统的速度，该企业还实施了预开机策略，将每天必开的部分虚拟桌面在上班前的1个小时内预先启动，则用户每天第一次连接虚拟桌面时就不再需要等待桌面启动，可以直接进入桌面，时间仅需要十几秒，大大地改善了用户体验。

3　结语

随着桌面虚拟化系统在企业中应用越来越广泛，系统性能问题就成为各企业面临的突出问题。桌面虚拟化系统的优势是不言而喻的，但其在用户体验方面的劣势一直阻碍其全面推广。提高桌面虚拟化系统的性能，改善用户体验，达到或接近传统PC的使用水平，一直是广大虚拟化技术人员不断追求的目标。若能很好地解决这个问题，桌面虚拟化系统必将得到全面推广。

［1］张雪倩.一种Cache加速在虚拟桌面云上的应用［J］.科技资讯，2012（12）：38-39.

［2］电科凌云——安全虚拟桌面［J］.信息安全与通信保密，2015（04）：76.

［3］李颖.试析虚拟桌面的安全隐患及安全策略［J］.科技视界，2014（01）：88.

［4］石勇，郭煜，韩臻.一种高效的虚拟桌面可信保证机制：工程科学版［J］.四川大学学报，2014（01）：29-34.

［5］周文，刘晓毅，龙恺.基于安全终端的虚拟桌面系统［J］.通信技术，2014（06）：663-667.

Performance Tuning of Virtualization System Based on VMware View

ZHANG De-an
（Huizhou Power Supply Bureau，Huizhou514021，China）

In the process of implementing desktop virtualization project，the problem often encountered is poor system performance，user experience is poor，it is necessary to solve this problem for system performance optimization.The article based on VMware View 5.0 desktop virtualization project as an example，analyzes the main factors influencing the performance of virtual desktops and common system performance bottleneck by monitoring and analyzing the performance of the system to find the root causes of the decline，based on the design and implementation of SSD store renovation program，successfully resolved the boot storms and other issues，so as to enhance the performance of the entire desktop virtualization system.

desktop virtualization；virtual desktop；VMware View；performance tuning；boot storm

TP316

A文献标识码：1009-9492（2015）12-0096-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.027

张德安，男，1983年生，广东惠州人，大学本科，工程师。研究领域：电力信息技术。

（编辑：向飞）

2015-10-31