桌面虛擬化技術(shù)

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1、桌面虛擬化技術(shù)1 前言公共電子閱覽室是圖書(shū)館為適應(yīng)大容量的館藏?cái)?shù)字化信息資源和網(wǎng)絡(luò)信息資源，為讀者提供便捷服務(wù)而建立的，是圖書(shū)館在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，面對(duì)高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用開(kāi)展文獻(xiàn)信息服務(wù)的延伸和補(bǔ)充。無(wú)錫市圖書(shū)館近年來(lái)加大對(duì)公共電子閱覽室的建設(shè)投入，目前公共電子閱覽室已有讀者電腦48臺(tái)，免費(fèi)向讀者提供數(shù)字資源下載，信息檢索和上網(wǎng)服務(wù)。作為信息時(shí)代的產(chǎn)物，公共電子閱覽室的更新?lián)Q代十分迅速。眼下傳統(tǒng)PC搭建電子閱覽室模式存在的問(wèn)題日益凸顯，已成為遏制電子閱覽室未來(lái)發(fā)展的瓶頸。如何建設(shè)一個(gè)易于管理、安全穩(wěn)定、靈活可靠、節(jié)能減耗的公共電子閱覽室已成為我們關(guān)注的焦點(diǎn)。2 現(xiàn)狀及問(wèn)題分析計(jì)算機(jī)硬件資源利用率的不

2、均衡。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和各類應(yīng)用軟件的不斷升級(jí)更新，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件性能要求越來(lái)越高。多年前購(gòu)買的計(jì)算機(jī)已難以達(dá)到要求，運(yùn)行逐漸變慢，硬件資源利用率非常高，無(wú)法滿足讀者不斷變化的需求;如果購(gòu)買最新配置的計(jì)算機(jī)，由于硬件資源利用率相當(dāng)?shù)?，又?huì)造成計(jì)算機(jī)硬件資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。軟件更新周期長(zhǎng)。公共圖書(shū)館電子閱覽室免費(fèi)開(kāi)放后，越來(lái)越多的讀者開(kāi)始走進(jìn)本館的電子閱覽室。上機(jī)讀者復(fù)雜多樣，讀者電腦易受到破壞。因此，電子閱覽室的計(jì)算機(jī)采用軟件還原技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。這種技術(shù)手段保證了系統(tǒng)每次都能正常運(yùn)行，但造成了應(yīng)用軟件不能及時(shí)更新。工作人員要定期逐一對(duì)所有計(jì)算機(jī)內(nèi)的軟件進(jìn)行升級(jí)，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。軟硬件故障頻繁，維護(hù)量大

3、。由于PC操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件自身比較薄弱，病毒木馬大量傳播，很容易造成死機(jī)、系統(tǒng)崩潰。同時(shí)設(shè)備日趨老化使得故障率不斷上升，更增加了工作人員的維護(hù)量。針對(duì)電子閱覽室日益凸顯的問(wèn)題，電子閱覽室的工作人員一直在尋找一種高效、靈活又能夠統(tǒng)一管理電子閱覽室內(nèi)計(jì)算機(jī)的方法，而桌面虛擬化技術(shù)將是解決當(dāng)前問(wèn)題的可行途徑。3 桌面虛擬化技術(shù)的應(yīng)用3.1 桌面虛擬化介紹桌面虛擬化又稱虛擬桌面，是指利用中心服務(wù)器虛擬出獨(dú)立的擁有操作系統(tǒng)、應(yīng)用環(huán)境和計(jì)算能力的虛擬計(jì)算機(jī)，用戶可以通過(guò)輸入輸出設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)自己虛擬計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)桌面、文件和程序。通常，桌面虛擬化平臺(tái)由桌面云服務(wù)器、管理平臺(tái)和云終端組成。桌面云服務(wù)器擁

4、有非常高的計(jì)算性能和大容量的存儲(chǔ)空間，能夠?yàn)樗杏脩舳颂峁┸浖h(huán)境所需的計(jì)算和存儲(chǔ)資源。管理平臺(tái)是管理員對(duì)虛擬桌面進(jìn)行安裝、配置和管理的操作平臺(tái)。云終端是用于運(yùn)行遠(yuǎn)程虛擬桌面連接程序的設(shè)備，通常是瘦客戶機(jī)，也可以是普通電腦、筆記本電腦和移動(dòng)終端設(shè)備。3.2 桌面虛擬化在公共電子閱覽室應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)管理模式的優(yōu)化長(zhǎng)期以來(lái)，電子閱覽室讀者機(jī)軟硬件的管理和維護(hù)給工作人員帶來(lái)了很大的壓力。而在虛擬化技術(shù)架構(gòu)中，客戶端所有桌面的管理和配置都能依托管理平臺(tái)進(jìn)行集中管理，能有效提升電子閱覽室的管理水平，降低管理難度。表1將傳統(tǒng)PC模式同虛擬桌面模式進(jìn)行直觀比較，我們可以清楚地得出這一結(jié)論。打造節(jié)能減排、低

5、碳型電子閱覽室目前，如按照桌面虛擬化模式重新部署電子閱覽室，將添置48臺(tái)新型瘦客戶機(jī)，用于讀者瀏覽電子圖書(shū)、電子期刊、有聲讀物、視頻點(diǎn)播、地方特色等數(shù)字資源以及訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)。以部署48臺(tái)讀者虛擬機(jī)的瘦客戶端為例，對(duì)兩種模式進(jìn)行節(jié)能減排數(shù)據(jù)比較，如圖1所示。假設(shè)每臺(tái)瘦客戶機(jī)每臺(tái)運(yùn)行12小時(shí)，一年365天。目前無(wú)錫用電的單價(jià)按照0.8元/Kwh進(jìn)行估算，按照48臺(tái)終端更新進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方式如下(不計(jì)顯示器功率)。傳統(tǒng)PC一年電費(fèi)總計(jì)為5.89萬(wàn)元，其中每臺(tái)PC功率為0.35Kw/h。瘦客戶端一年電費(fèi)為10091.52元，虛擬化桌面服務(wù)器一年電費(fèi)為4204.8元，總計(jì)為14296.32元，其中每

6、臺(tái)瘦客戶端功率為60W/h，每臺(tái)服務(wù)器功率為0.3kW/h，48個(gè)客戶端需要2臺(tái)虛擬服務(wù)器。根據(jù)科學(xué)統(tǒng)計(jì)，每省一度電少0.638kg的碳排放量。PC每年總共用電73584度，碳排放量46.95噸，瘦客戶端方式總共用電17870.4度，碳排放量11.4噸。桌面技術(shù)后，用電和碳排放量減少了76%，極大響應(yīng)了國(guó)家創(chuàng)建低碳節(jié)約型社會(huì)的號(hào)召，采用瘦客戶機(jī)作為終端設(shè)備發(fā)熱量小且沒(méi)有噪音，能更好的為讀者打造綠色環(huán)保且安靜舒適的電子閱覽環(huán)境。降低成本，增加收益在圖書(shū)館電子閱覽室建設(shè)、使用過(guò)程中，終端的采購(gòu)、維護(hù)、保養(yǎng)以及系統(tǒng)軟件的費(fèi)用是資金的主要部分。采用TCO總所有成本來(lái)綜合比較傳統(tǒng)PC模式同虛擬桌面在初期

7、投入、服務(wù)器的投資及維護(hù)用電成本等方面。TCO的核心思想是在一定時(shí)間范圍內(nèi)所擁有的包括置業(yè)成本和每年總成本在內(nèi)的總體成本。在某些情況下，這一總體成本是一個(gè)為獲得可比較的現(xiàn)行開(kāi)支而對(duì)3到5年時(shí)間范圍內(nèi)的成本進(jìn)行平均的值。分析數(shù)據(jù)如圖2所示。假設(shè)2臺(tái)虛擬服務(wù)器每天運(yùn)行 24 小時(shí)，48臺(tái)終端每天運(yùn)行 12 小時(shí)，一年 365 天。目前無(wú)錫用電的單價(jià)按照0.8元/kWh 進(jìn)行估算，計(jì)算和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：(1) 每臺(tái) PC 按4500 元計(jì)算，48臺(tái)投資為 21.6 萬(wàn)元;每臺(tái)瘦客戶端按5000元計(jì)算，48臺(tái)投資為24萬(wàn)元。(2)PC 一年電費(fèi)為5.89萬(wàn)元;虛擬桌面一年電費(fèi)為1.42萬(wàn)元。(3)每臺(tái)

8、PC 維護(hù)費(fèi)一年需 380 元，每臺(tái)瘦客戶端維護(hù)需 160 元，每臺(tái)服務(wù)器維護(hù)需 5500 元，則 PC 總維護(hù)成本為1.824萬(wàn)元，虛擬桌面維護(hù)成本為1.868萬(wàn)元。(4)CAPEX 初期增加投資 11%;OPEX 節(jié)省 57%;TCO節(jié)省 33%。分析可見(jiàn)，在初期虛擬桌面并不等于降低成本，由于桌面虛擬化對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)容量、性能的要求很高，使得硬件成本迅速攀升，因此其初始成本相對(duì)較高，甚至高于傳統(tǒng) PC的10%20%。然而由于其OPEX成本的急劇下降，使得5 年TCO 成本將低于傳統(tǒng) PC的 33%，這將非?？简?yàn)管理層對(duì)TCO方面的關(guān)注能力。由于應(yīng)用虛擬化桌面功耗低，內(nèi)部元器件產(chǎn)品壽命更長(zhǎng)(

9、普通PC壽命的三倍)，因此瘦客戶端會(huì)隨著使用時(shí)間的增加，瘦客戶端數(shù)量增加，優(yōu)勢(shì)效益會(huì)更加明顯。4 電子閱覽室部署虛擬化桌面可能存在的問(wèn)題虛擬桌面技術(shù)在國(guó)內(nèi)圖書(shū)館的應(yīng)用還處于起步摸索階段，就目前現(xiàn)狀來(lái)看，仍存在一些問(wèn)題。4.1 讀者體驗(yàn)習(xí)慣問(wèn)題讀者對(duì)于傳統(tǒng)PC享有一定的自主權(quán)，而實(shí)行虛擬桌面后這些自主行為可能會(huì)受到一定限制，這種管控有可能讓讀者感到不適。另一方面由于虛擬桌面是通過(guò)后臺(tái)虛擬機(jī)提供計(jì)算能力，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到前端展現(xiàn)，所以在性能上與傳統(tǒng)PC機(jī)相比，還是有差距的。4.2 服務(wù)器問(wèn)題虛擬桌面對(duì)服務(wù)器性能要求很高，既要有足夠的計(jì)算能力滿足所有虛擬桌面的使用，又要提高資源的利用率。通過(guò)不斷

10、測(cè)試來(lái)評(píng)估虛擬桌面模式下對(duì)服務(wù)器(CPU和內(nèi)存)的性能要求。在CPU的選擇上，注意讀者用機(jī)的應(yīng)用負(fù)載。在內(nèi)存的選擇上，考慮操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件要求方面，規(guī)劃時(shí)要考慮一定的冗余，才能選擇到配置合適的服務(wù)器。此外，傳統(tǒng)PC風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)分散，而虛擬化則把風(fēng)險(xiǎn)都集中到了數(shù)據(jù)中心，一旦數(shù)據(jù)中心癱瘓，將會(huì)影響整個(gè)電子閱覽室的服務(wù)。因此，需要承載數(shù)據(jù)的云服務(wù)器平臺(tái)安全、可靠、穩(wěn)健。4.3 網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題網(wǎng)絡(luò)在虛擬桌面的部署中作用十分重要，每個(gè)虛擬桌面的遠(yuǎn)程顯示速度和設(shè)備性能很大一部分取決于網(wǎng)絡(luò)帶寬，同時(shí)云終端也無(wú)法斷網(wǎng)脫機(jī)使用，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，將影響整個(gè)電子閱覽室的使用。據(jù)廠商實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，全1000M的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為虛

11、擬桌面數(shù)據(jù)的最佳環(huán)境。由于1000M帶寬無(wú)法短時(shí)間實(shí)現(xiàn)，必將成為制約虛擬桌面實(shí)施的一大阻礙。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀選擇對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較低的虛擬桌面軟件廠商，采用100M的網(wǎng)絡(luò)接入+1000M的數(shù)據(jù)中心交換網(wǎng)絡(luò)方案只能暫時(shí)緩解帶寬對(duì)虛擬桌面的制約。4.4 兼容性問(wèn)題由于沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用程序都是基于傳統(tǒng)PC機(jī)開(kāi)發(fā)的，有很多程序無(wú)法兼容到虛擬機(jī)。雖然各大廠商都相繼開(kāi)發(fā)了一些協(xié)議，但仍無(wú)法交互，極大影響了虛擬桌面模式的使用。4.5 軟件的授權(quán)許可問(wèn)題傳統(tǒng)PC模式按用戶授權(quán)和按計(jì)算機(jī)授權(quán)沒(méi)有區(qū)別，即在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè)授權(quán)就夠了。但虛擬化打破了這種關(guān)系，假設(shè)一臺(tái)服務(wù)器有50個(gè)用戶，某應(yīng)用程序也只安裝了一個(gè)，在這樣的情況下，一臺(tái)服務(wù)器上到底是需要多少授權(quán)，這是尚未解決的問(wèn)題。5 結(jié)束語(yǔ)對(duì)于公共電子閱覽室來(lái)說(shuō)，虛擬化桌面代表了最大化利用資源、管理模式優(yōu)化、節(jié)約成本、節(jié)能減排的理念。通過(guò)對(duì)無(wú)錫市圖書(shū)館電子閱覽室現(xiàn)階段情況和模擬采用虛擬桌面模式的情況進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，桌面虛擬化技術(shù)給電子閱覽室?guī)?lái)的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。由于在圖書(shū)館電子閱覽室的應(yīng)用上，桌面虛擬化還處在摸索階段，部分問(wèn)題尚未解決。但我們相信隨著虛擬技術(shù)的優(yōu)化改良及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的提升，新技術(shù)將引領(lǐng)電子閱覽室進(jìn)入嶄新的發(fā)展空間，讓讀者獲得優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)和服務(wù)。