虚拟化桌面云技术在数字图书馆中的应用研究

王明春

(玉溪市图书馆 云南 玉溪 653100)

随着信息技术在图书馆领域的广泛应用，图书馆信息系统得到不断完善，对软硬件设备的依赖性也逐渐提高。面对日新月异的信息技术，面对高速淘汰的各类技术产品，图书馆在信息系统维护方面往往力不从心，很难支付高昂的系统更新费用。一些图书馆甚至由于终端设备易出故障、缺乏更新等问题，影响了信息服务的效果。如何摆脱图书馆对终端设备的高度依赖，充分利用先进技术降低桌面维护成本，提高馆内现有设备的利用率，保障各项信息化业务的有序开展，是当前亟待解决的问题。为此，我国部分图书馆引入虚拟化桌面云技术，试图利用该技术提升图书馆终端设备的管理效率。虚拟化桌面云技术由云终端、云平台两部分构成，通过云平台实现软件与数据处理后，可以借助客户端对用户行为进行反馈，并在云终端以桌面显示的方式呈现运算结果。虚拟化桌面云技术应用于数字图书馆桌面服务中，可以提升设备管理的效率，但对硬件设备、环境部署等要求较高，目前相关研究成果较少，还需要进行深入研究探讨。

1 虚拟化桌面云技术的内涵与原理

1.1 虚拟化桌面云的定义

虚拟化桌面云又称为云桌面，是促进操作系统桌面虚拟化的技术。它可以看作借助云计算和虚拟化技术，在云端架构的“一朵云”，实现了桌面即服务[1]。在桌面云系统中，包括云计算管理、存储交换机、服务器等多个部分，而客户端包括个人PC、瘦客户机、智能手机等。虚拟化桌面云可高效管理系统桌面，在对各项数据进行统一托管的基础上，借助特定的桌面传输协议进行信息传递，方便用户在任何网络设备上，利用专用程序访问个人桌面，强化用户体验。作为云计算的分支，虚拟化桌面云具有灵活访问、管理高效的特点。我国一些研究者指出，随着应用范围的扩大，桌面云将逐渐取代传统PC。

1.2 常见桌面云产品

虚拟化桌面云实质上是虚拟化技术的应用，具有二十多年的技术积累，因此能够支持远程桌面访问，并且保持较高的运算效率。目前提供虚拟化桌面云产品的厂商不多，思杰(Citrix)最先推出虚拟化应用产品。该公司在深入研究虚拟化技术的基础上，推出能够支持标准USB接口的HDX技术，促进了信息的双向传输，提升了虚拟化桌面的性能，让用户利用终端设备，就可以获得与计算机操作相同的体验。Vmware公司最先实现了服务器虚拟化，其研发的相关产品也得到广泛应用[2]。该公司也在借鉴Citrix架构体系的基础上，推出View这款桌面虚拟化产品，利用PCoIP协议实现信息交互，为用户提供了类似PC机的应用体验。

1.3 虚拟化桌面云的原理

虚拟化桌面云是云计算的延伸，它利用Vmware公司推出的桌面管理系统，根据用户需求对虚拟资源进行整合，分为数据层、接入层与管理层三部分，见图1。由数据层形成全新的虚拟机，然后借助云端提供给用户。管理层实现对各项数据的计算、集中式管理与传输，包括部署、备份数据与程序运行数据等，促进了硬件设备与桌面的分离。接入层实现用户权限认证，然后利用传输协议实现桌面交付，而用户只需要接收计算结果即可[3]。对虚拟化桌面云的设计，需要应用虚拟桌面配置软件、虚拟化软件、虚拟化桌面管理器等，还需要对应的客户端软件。虽然硬件设备与桌面相互分离，但中心服务器中的运行数据，在输入过程中被重新定向传递至输出设备上，因此用户在获取桌面服务过程中，其用户体验与客户端操作相比并无二致。

图1 数字图书馆虚拟化桌面云原理图

2 数字图书馆对虚拟化桌面云系统的功能需求

虚拟化桌面云的应用范围广泛，近年来国内外厂商纷纷投入研究，并且推出形式多样的桌面云应用。我国部分图书馆相继着手对该技术进行探索，旨在改善桌面服务模式。数字图书馆要想选择或设计合适的桌面云系统，不仅需要了解相关产品市场占用率，还应该关注以下功能需求。

2.1 支持多终端管理

数字图书馆传统的桌面服务模式，主要应用于电子阅览室的终端设备中，也可以将其作为用户自助服务终端，减少馆员的工作压力。然而这两种应用终端的建立，需要下设数量较多的分支终端，且不同分支对系统的应用要求不一[4]。其中用户自主服务终端涉及范围广，操作系统的版本多样，硬件环境存在差异，很难进行统一管理。而电子阅览室终端设备，虽然可以实现集中式管理，但任务繁重，对馆员技术能力要求较高。为此，数字图书馆迫切要求利用桌面云，实现对多种终端桌面的统一管理，消除不同终端的功能差异，保障所有终端资源的统一存储、按需分配，提高资源调度的灵活性，简化图书馆信息系统管理程序。

2.2 支持本地运算

数字图书馆虚拟化桌面云并非独立的系统，而是需要与用户资源、本地服务器等进行整合，能够支持本地运算的顺利实施。当桌面云调取本地硬件资源，并且采用本地运算模式时，可以增加终端桌面的管理能力，减少云端的运算压力，减少本地硬件系统的运算量。在桌面云技术应用时，数字图书馆应该考察桌面云与其它应用系统的对接情况，分析它与第三方设备是否有效衔接，是否支持系统的二次开发，是否具备自定义桌面功能等，并且分析桌面云系统是否具有资源拓展性，能否解决终端数量拓展的瓶颈问题。唯有满足这些条件，才能保证桌面云对终端硬件资源的有效管理，保障图书馆配置的终端能够发挥各自性能，能够顺利完成桌面云下发的任务。

2.3 安全易用性

数字图书馆桌面云系统应该具有易用性，能够方便管理、维护、学习，并保障信息传输安全。对于数字图书馆而言，桌面云系统具有浮动桌面、持久桌面两种模式，能够应用于不同的场景中，管理相对方便。该系统配置简洁、清晰，对于用户而言，与传统的桌面操作方式相似，并不需要额外学习。在安全维护方面，数字图书馆需要引入数据加密技术，通过私有加密方式，对系统的私有区域进行数据加密，保障数据传输安全。在信息流通时，要求通过减少流通环节，降低数据被恶意攻击的概率[5]。此外，虚拟化桌面云系统本身具有终端管控功能，在支持外部接入与系统管理的基础上，可以限制外部数据传输，加强对大数据的安全防护，这样仅将终端桌面作为用户交互窗口，实现了系统桌面隔离，也很好地保障了系统大数据的安全性。

3 数字图书馆虚拟化桌面云系统的构建方式

虚拟化桌面云改变了IT架构的传统耦合方式，实现了终端与主服务器的交互，实现了服务器对所有应用系统的统一管理。数字图书馆要想构建虚拟化桌面云系统，就需要利用该技术构建基本框架，部署虚拟化系统环境，并引入桌面云传输协议。

3.1 系统总体架构

数字图书馆虚拟化桌面云系统的架构，是指对与服务器桌面相关的硬件集群、软件设施、网络等进行合理设计。系统架构的实现，一方面可以借助虚拟计算服务技术实现对用户服务的托管，另一方面可以重新开发虚拟应用技术，优化图书馆硬件集群，为满足用户需求提供技术支持。典型的桌面云系统分为云平台和终端两部分，各自管理不同的软硬件设施，部分终端还需要外部软件以获取服务，如下图2。系统架构中不同的产品功能各异，它们可以实现数据高效读取、计算与输出，提升了系统抑制风险的能力，能够去除数据冗余，直接决定了桌面云的使用性能。

图2 数字图书馆虚拟化桌面云系统架构

3.2 桌面云传输协议

数字图书馆借助桌面云传输协议，实现远程桌面与客户端之间的信息传输，提升了数据传输效率与安全性，这些信息涵盖视频、音频、屏幕变化信号等。它是虚拟化桌面云系统得以运作的前提，其协议内容直接关系到用户使用体验。不同的传输协议，在底层建设方面存在差异，也表现出不同的功能与效果。协议效率越高，桌面云运作效率越高，用户体验越好[6]。通过桌面云传输协议，促进了本地服务器与云端的联系，实现了信息的封装、压缩、加密与远距离传递。目前提供虚拟化应用产品的商家，均有对应的传输协议，如华为推出的HDP，就属于传输带宽高、安全性高、桌面展示体验好的桌面云传输协议。

3.3 虚拟化环境部署

桌面云的核心为虚拟机技术，目前常用的虚拟机包括微软Hyper-V、VMware vSphere等。数字图书馆可以利用VMware vSphere建立虚拟机，在动态调整资源使用情况的基础上，对多个虚拟桌面进行并行管理。然后创建虚拟机主镜像，借助VMware View将其变为多个虚拟桌面，每个虚拟桌面拥有唯一的IP，并与主机共享一个基础映像，形成虚拟桌面池。用户在发送请求后，通过验证AD活动目录，上传用户请求至虚拟桌面，在虚拟桌面管理器的配合下，制定与用户需求相匹配的虚拟桌面，对不同类型用户分配对应的虚拟桌面环境。数字图书馆系统需要设定不同的应用系统环境，并随时跟踪监管用户桌面活动，保障虚拟化环境的负载平衡。

4 虚拟化桌面云技术在数字图书馆的应用实践

虚拟化桌面云技术在数字图书馆的应用，解决了长期以来困扰人们的桌面管理问题，由数据中心对桌面进行统一管理，提升了桌面服务效率。虚拟化桌面分为永久性与非永久性两类，数字图书馆可根据需要选择合适的方式，强化对图书馆设施与业务流程的管理。

4.1 数字资源授权访问

数字图书馆传统数字化资源传输，大多采用授权IP的方式，要求购置价格昂贵的代理系统，若用户没有访问账号很难获得所需资源，除PC外其他移动终端也无法使用。虚拟化桌面云技术的应用，改变了数字图书馆的VPN地址转换方式，建立了图书馆云平台服务器[7]。用户利用任何移动终端设备，如个人PC、移动手机等，都可以在互联网环境下访问桌面云，获得虚拟化资源。在这个过程中需要安装本地客户端，借助 PCoIP 协议就可以访问相同的桌面，获得图书馆内部的数字化资源。桌面云还提供了用户私有云功能，无论用户在任何场所，都可以通过账号登陆云平台，实现数据访问和信息交互。

4.2 电子阅览室服务

虚拟化桌面云在电子阅览室的应用较多，数字图书馆建立桌面云系统后，用户可以在任意馆内PC上访问馆藏资源，或者通过电子阅览室提供的设备，获取所需的各类数字化资源，也可以建立足不出户的云阅读方式，提升用户阅读体验。作为图书馆传统的信息业务，常规电子阅览室管理容易出现人员不足、设备维护成本高的问题[8]。而虚拟化桌面云技术的实施，只需要在系统上部署虚拟机镜像，定期对电子阅览设备进行更新、维护，就可以方便用户随时随地的信息获取，不仅降低了信息设备能耗，节省了馆员时间，也降低了系统维护成本。桌面云也可以实现对用户资源的动态调整，允许用户根据个性化定制需求安装程序，并对操作系统进行统一管理。当然，与PC端的流畅视频体验相比，桌面云的应用还稍显逊色，无法解决用户提出的3D处理要求，还需在深入研究基础上不断完善。

4.3 馆员个性化办公

数字图书馆作为信息服务机构，长期以来一直追求用户服务质量，而忽视了馆员对工作的基本需求，加上部分图书馆存在资金短缺问题，使得很多服务窗口的IT设施老化，或者故障频发，极大影响到馆员的工作积极性。随着数字图书馆员工结构的日趋年轻化，他们对新科技的追求，利用最新技术产品提供信息服务的习惯，势必与图书馆本身陈旧的办公系统产生冲突。虚拟化桌面云技术的引入，为馆员实现个性化办公提供了可能，相对于传统服务系统优势明显。它允许馆员自带办公设备，如平板电脑、智能手机等，并为他们设计个性化定制工作桌面，保障桌面的稳定与良好性能，让他们有更好的工作体验。同时虚拟化桌面云实现了对系统资源的优化配置，提供了一个数据不丢失、数据易共享、无需维护的网络空间，降低了服务器维护成本，提高了馆员工作的灵活性。

5 结语

数字图书馆虚拟化桌面云技术的应用，通过部署虚拟化桌面环境，满足复杂信息环境下图书馆用户的多元化需求，极大提高了图书馆桌面服务效率，降低了服务系统维护成本。虚拟化桌面云提供了更加灵活的桌面接入方式，符合移动终端用户的个性化阅读习惯。虽然当前在应用实践中还存在一些问题，相信随着虚拟化技术的进步，这些阻碍将得到有效克服，虚拟化桌面云也将帮助数字图书馆开拓全新的服务领域。

[1] 刘大维,霍明月.云计算关于图书馆数字资源应用的安全风险分析[J].情报科学,2015，(1):76-79.

[2] 张立滨.基于云计算虚拟化技术的高校数字图书馆安全保障体系构建研究[J].图书馆学刊,2016,38(9):107-109.

[3] 徐翔鹏.特色数据库生命周期方法适用性及其模型构建研究[J].图书馆工作与研究,2015，(1):26-28.

[4] 刘健,张海涛,张连峰. 图书馆知识生态系统的虚拟化封装模型构建及技术方法研究[J].情报科学,2015，(2):121-125.

[5] 王苑,杨昌辉.桌面云在高校图书馆的应用分析[J].合肥工业大学学报：社会科学版,2016,30(1):133-139.

[6] 钟智.VMware View虚拟化桌面云在图书馆的应用[J].图书馆界,2015，(5):84-87.

[7] 荣翠琴,张勇,都静.基于大数据驱动的特色资源服务平台建设[J].图书馆工作与研究,2015，(4)：29-32，66.

[8] 张龙昌,刘冬升,杨艳红，等.数字图书馆云计算研究[J].计算机技术与发展,2016,26(8):98-103.