基于Citrix架构的虚拟化技术在机房建设中的应用

吴浩

摘要：该文针对目前我校机房建设、使用与维护中出现的问题进行了分析，扼要阐述了虚拟化技术，提出了基于Citrix架构的虚拟化解决方案。

关键词：虚拟化；桌面虚拟化

中图分类号：TP311

文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2017）10-0031-02

近年来，中职学校数字化校园建设得到前所未有的发展，作为信息化的基础设施一数字化已经融入到中职学校的教学管理工作中，更多的课程走进了计算机机房，更多的教师开始使用数字化手段教学。与之而来的是，计算机的使用、管理与维护中出现诸多问题：

1）课程的多样性导致了传统的计算机机房管理需要针对分散在各个机房的PC进行维护和部署教学应用。

2）因为个人使用习惯的原因，造成对PC桌面的依赖性。

3）使用者可以随意安装各类软件，容易受到网络或其他潜在的病毒攻击。

4）PC硬件对于安装操作系统及应用软件的支持程度，普通低配的PC不可能满足所有需求的，我们不可能为开设某课程而购置某PC。

虚拟化技术可以很好地解决上述问题。虚拟化技术（virtu-alization Technology）是一种把计算机硬件系统（CPU、内存、存储、I/O）、软件系统（操作系统、应用软件）等不同层面的资源抽象分离开，统一调配资源的方法。主要用来透明化底层物理硬件，构建虚拟PC，解决因高性能的计算机资源产能过剩和老的旧的计算机资源产能过低带来的系列问题，从而最大化的利用物理硬件并最终提高计算系统的灵活性。对使用者而言，PC利用率和使用寿命得到大幅提升的同时，维护工作量却越来越低。

1.虚拟化技术

虚拟化是一个宽泛的术语，指的是对是对真实计算环境的抽象和模拟。它隐去了计算机的物理特性，把一个物理或多个物理的计算机资源表现为多个虚拟资或单一虚拟资源。简单来说，虚拟化的对象是各种各样的PC资源，虚拟环境下，用户并不知道真实的硬件是如何配置的，但却能在其中实现真实PC环境中的部分或全部功能。

当前计算机虚拟化技术主要包括硬件虚拟化、存储虚拟化、应用虚拟化。

1.1硬件虚拟化

硬件虚拟化就是将实体的硬件资源（CPU、内存、存储、I/O）抽象成逻辑资源，变成可以动态调配管理的“资源池”。我们不再受限于物理上的界限，而是将各类硬件资源整合起来，将多个相互隔离的虚拟服务器实际运行于单一或多个服务器上，从而提高计算机硬件资源的利用率，简化系统管理，实现服务器1：15或更高的整合率。最重要的是，虚拟化技术能够把硬件利用率从5%-15%提高到80%甚至更高，而无需牺牲性能。

1.2存储虚拟化

将实体的各类存储设备（如硬盘、RAID等）通过虚拟化的技术集中管理，统一分配，分隔成不同的逻辑存储空间，所有的存储模块在一个存储池中得到统一管理。

1.3应用虚拟化

应用虚拟化将应用软件从操作系统中分离出来，为应用程序提供了一个虚拟的运行环境。在这个环境中，不仅包括应用程序的可执行文件，还包括它所需要的运行时环境。从本质上说，借助于这种技术，用户可以把应用对低层的系统和硬件的依赖抽象出来，解决版本不兼容、软件安全隐患及和维护成本高等问题，以及进行合理的数据备份与恢复。

传统的PC应用环境将计算机硬件、操作系统、应用程序、用户数据和配置文件等耦合在一起，给支持和维护带来了很大困难，远不如虚拟化技术便捷。

2.虚拟化技术应用

虚拟化计算机可以用来对服务器，存储，网络，桌面应用程序进行整合，提高机房资源利用率和管理灵活性，降低维护成本。

2.1现状

宁夏交通学校信息中心在机房建设和管理上面临的问题是：

1）随着多媒体教学的普及，许多教师开始在机房授课。机房在使用前，维护人员须对教学所需要的软硬件资源进行部署，同时卸载不需要的资源，经常性的系统部署与卸载，造成工作量巨大，使得计算机整体性能逐步降低。若计算机系统崩溃，重装系统和部署应用软件会占用管理人员的大量时间，如果机房PC感染了网络病毒，管理人员就疲于奔命了。

2）机房建设中，各种网络应用日益见多。如果按传统方式，学校为每一项应用部署一台单独的服务器，那么，投入的资金就非常巨大而且服务器的利用率也不高。

3）为了保证机房的正常使用，我们采用了系统还原技术，学生对PC进行的设置，执行开机还原策略，这造成了计算机教学的不可延续性。每次上课，学生都需要再设置一次。

2.2虚拟化的优势

和传统IT资源分配的应用方式相比，虚拟化有以下优势：

1）虚拟化技术能够整合服务器资源，提高硬件利用率。

传统业务的部署是：为每一项业务应用配置独立服务器，服务器的规模通常是针对压力测试的峰值配置，服务器的处理能力远远大于服务器处理业务的平均负载，大部分时间服务器处于空闲状态，硬件资源得不到最大利用。

而虛拟化技术能够动态调用空闲资源，提高资源利用率，减小服务器集群规模。

2）虚拟化技术可以提高维护人员的工作效率。

统一在服务器端管理和配置虚拟PC环境及应用软件，可以对数据、应用和系统进行集中管理、维护和控制，以减少现场支持工作量。

3）虚拟化技术可以降低信息化建设资金成本。

虚拟化带来的直接好处就是终端设备采购的成本降低，延长已有PC系统使用周期，只要外设可用，就可以转化为普通终端。间接降低了电子垃圾的产生数量。

2.3系统设计

2.3.1整体结构设计

我们把使用环境划分成三个部分：终端用户、虚拟桌面和后台应用，各部之间只开放访问必需的端口，使用者所有的应用集中控制在虚拟桌面。利用防火墙严格隔离终端用户后可以对后台应用服务器起到很好的保护作用。

访问流程简单地描述为：

教师使用各种终端设备连接人口服务器（WI），通过域控制器（AD）验证身份，在基础架构服务器集群的调控下，访问分配给他的虚拟桌面；

机房设备开启时，将其设为从网络引导，从PVS备置服务器下载引导文件进行引导设置，系统将找到相应的虚拟磁盘，然后将其装载到PVS上。该虚拟磁盘上的软件将根据需要通过流技术推送到目标设备。而对目标设备而言，虚拟磁盘就像常规的系统硬盘驱动器一样。

2.3.2基础架构设计

整个构架以Citrix XenServer的服务器虚拟化平台为基础，作为一种虚拟化技术，Citrix降低了总开销，并提供了接近于实体服务器的性能。

使用2台联想万全R630 G7（Xeon E7420*4/24GB/SASl46G*4/RAID5）物理服务器主机组成一个XenServer Pool（资源池），一台联想万全R525 G3（xeon E5650*2/8GB/SAS300G*2/RAID5）作为PVS服务器，共享一定大小空间的ISCSI存储。

2.3.3管理平台架构设计

（1）DDC（虚拟桌面交付控制器）

Virtual Desktop Delivery Controller有2個作用：一是将虚拟桌面的请求指向可用的系统；二是负责新虚拟桌面的注册。控制器通过整合的Web接口组件间接与用户进行交互，即：用户通过Web网站，或者通过本地安装的接收器，请求分发虚拟桌面。

（2）Virtual Desktop Provisioning（虚拟桌面置备）

采用流技术通过网络将单一标准桌面镜像，包括操作系统和软件按需交付给物理虚拟桌面。终端可以是虚拟的，也可以是物理的。除了硬盘之外，内存、CPU、GPU都调用本地的计算资源，性能基本和传统桌面没有区别。

2.3.4终端架构设计

机房以现有PC为终端，应用PXE技术远程引导置备服务器上的操作系统镜像；教师计算机则使用安装Citrix联机插件（以前称为“Citfix Desktop Receiver”），允许在终端和虚拟桌面之间建立直接ICA连接。

3.结束语

事实说明：在现有数字化校园体系结构基础上，根据我校实际情况，应用虚拟化技术，改变原有硬件设施的部署方式，将维护人员从繁忙的硬件维护中解脱出来，有利于提高现有硬件资源的利用率；有利于数字化教学工作的开展。