VMware View虛擬化桌面云在圖書館的應用

鐘智

[摘要]對桌面云的概念、技術架構(gòu)到平臺選擇做了簡要闡述。并基于VMware View桌面云核心技術特點，結(jié)合圖書館內(nèi)電腦工作性質(zhì)對桌面進行分類，通過用戶數(shù)計算出桌面云系統(tǒng)所需資源，并對服務器及存儲進行選型配置，經(jīng)實施后大大提高了桌面管理和辦公效率，運維模式得到顯著改善。

[關鍵詞]桌面虛擬化；VMware View；桌面云；桌面池；云計算

[中圖分類號] G250. 72

[文獻標志碼]B

[文章編號]1005-6041（2015）-0084-04

經(jīng)過多年圖書館信息化建設的發(fā)展，圖書館信息系統(tǒng)應用越來越復雜多樣、更新越來越快，圖書館業(yè)務對信息化軟硬件依賴程度也越來越高。目前多數(shù)圖書館面對IT產(chǎn)品的高速淘汰，經(jīng)費捉襟見肘。圖書館內(nèi)PC終端設備嚴重老化、故障率高，已無法適應高速發(fā)展的信息化業(yè)務需求。如何利用網(wǎng)絡信息技術，擺脫傳統(tǒng)PC終端對高性能的依賴，保留館內(nèi)現(xiàn)有PC投資，提高利用率，降低能耗，減少桌面運維成本，規(guī)范管理，保障業(yè)務穩(wěn)定、不間斷，已成為圖書館業(yè)一個重要的課題。部分圖書館開始嘗試對電子閱覽室實施桌面云改造，如中國刑警學院圖書館、廣東省揭陽職業(yè)技術學院圖書館。南京審計學院圖書館在實施部署后發(fā)現(xiàn)虛擬磁盤的性能直接影響到使用的速度和使用者的體驗。桌面虛擬化技術雖能使圖書館桌面服務更優(yōu)化、設備管理維護更便捷，但前期實施部署與硬件選型、資源和用戶數(shù)的計算是保障整套系統(tǒng)穩(wěn)定運行的根基，有必要進一步重點研究和深入探討。

1 桌面云技術簡介

1.1 桌面云虛擬化概念

桌面云虛擬化技術是將傳統(tǒng)操作系統(tǒng)桌面進行虛擬化，并存儲于數(shù)據(jù)中心進行托管，服務器統(tǒng)一管理不同個人電腦、瘦客戶機、平板和智能手機上的桌面，通過專有的桌面網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，用戶可在任何終端設備上不受時間地點限制，通過賬號認證直接訪問個人專屬桌面，且用戶獲取的使用體驗與PC相同。桌面云是基于云計算“云+端”架構(gòu)的一朵云，其云的部分主要由服務器（群集）、云技術管理應用、存儲（群集）、存儲管理應用、存儲交換機、網(wǎng)絡交換機等軟硬件設施組成，而端的部分可以是由瘦客戶機、辦公PC、PAD、筆記本電腦、智能手機等內(nèi)涵。獨立操作系統(tǒng)可通過各種網(wǎng)絡協(xié)議鏈接至云層（服務器）虛擬桌面的接入設備。

1.2 桌面云與傳統(tǒng)PC桌面的區(qū)別

在數(shù)據(jù)安全性方面?zhèn)鹘y(tǒng)PC的桌面系統(tǒng)和個人數(shù)據(jù)文件通常都是保存在本地磁盤，極易受到硬盤損壞、資料泄露、病毒等因素影響導致數(shù)據(jù)的丟失或無法恢復，而桌面云系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲于擁有容災安全策略的“云端”，且與終端通過專有的桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議通信，保障了數(shù)據(jù)安全，桌面云系統(tǒng)中的高可用性允許“云端”服務器群集內(nèi)有服務器宕機而不影響終端用戶使用，這是傳統(tǒng)PC沒有且無法做到的。在運維管理方面，傳統(tǒng)桌面操作系統(tǒng)的安裝配置、升級、修復、數(shù)據(jù)恢復、備份及各種應用程序安裝配置、升級等工作基本上都需要在每個桌面上重復做一次，工作量非常大，且眾多的操作系統(tǒng)版本和非標準化硬件設備、地理位置的分散等都增加了管理人員的工作難度。在桌面云系統(tǒng)中，桌面可集中部署成百上千個桌面，軟件升級和打補丁等工作僅需更新一個“基礎鏡像”就可以實現(xiàn)全局更新。管理人員均可在數(shù)據(jù)中心對用戶桌面內(nèi)存、CPU等基礎硬件資源進行分配，擴展性遠高于傳統(tǒng)PC。另外，在能耗與服務的靈活性及總擁有成本等方面，桌面云技術都比PC桌面有較大的優(yōu)勢。

1.3 桌面云存在的問題

盡管桌面云相比于傳統(tǒng)PC具有很多優(yōu)勢，但也存在某些問題：1）桌面云對網(wǎng)絡通信保障的依賴高于傳統(tǒng)PC桌面；2）桌面云的總擁有成本雖低于傳統(tǒng)PC桌面，但服務器、網(wǎng)絡、存儲的前期一次性投入相比傳統(tǒng)圖書館的逐步分批次按需靈活采購的PC方式，投入還是要高出許多，所以面對桌面云高昂的前期投入，很多圖書館還是有顧慮的；3）桌面云系統(tǒng)的計算和數(shù)據(jù)的讀寫都在數(shù)據(jù)中心，由服務器和存儲的性能決定，如果網(wǎng)絡上某一桌面用戶產(chǎn)生大量的讀寫（IOPS）占據(jù)存儲的總IOPS比例過高時，將影響該網(wǎng)絡上其他用戶的桌面性能。如果通過不斷追加服務器和存儲投入來保障性能，將造成成本的不可控。

1.4 發(fā)展趨勢

目前，市場上主流桌面云虛擬化解決方案廠商主要有Microsoft、VMware、Citrix等，近年國內(nèi)也有不少企業(yè)也開始涉及這一領域，包括華為、深信服、云巢科技等廠商也推出桌面云產(chǎn)品，盡管各家企業(yè)實現(xiàn)的方案不同，但桌面云的集中化的管理、更低的總成本、能耗的減少、更好的安全性、移動辦公等優(yōu)勢替換傳統(tǒng)PC勢在必行。

2 高校圖書館桌面現(xiàn)狀及桌面改造需求

隨著圖書館信息化建設的高速發(fā)展，電腦作為信息化建設的基礎設施，圖書館的公用及個人辦公電腦數(shù)量激增，硬件設備淘汰周期越來越短、淘汰頻率越來越快，升級與維護帶來的成本也隨之增加，加上為數(shù)不多的技術人員已無法高效管理維護眾多各種型號、批次不同的電腦，如何找到一種省時省力、方便快捷、能主動跟蹤終端監(jiān)看狀況的管理模式，正是眼下各高校圖書館亟待解決的問題。好在多數(shù)高校圖書館在經(jīng)歷了多年的數(shù)字化圖書館建設，硬件設施已有一定的積淀，技術人員也有一定的故障處理維護經(jīng)驗，為桌面云的部署提供了有力的支持。

3 桌面云技術在高校圖書館中的試用

3.1 閩南師范大學圖書館電腦整體情況分析及桌面部署總體思路

從閩南師范大學圖書館的情況來看，流通臺與公共檢索終端、研究間、電子閱覽室機器使用量高，人流量大，電腦型號多，位置分散，提供的服務多樣，對機器性能的需求也不同。針對這種復雜的軟硬件環(huán)境，進行桌面云系統(tǒng)前期規(guī)劃部署的思路是：總體設計從Vmware view核心功能技術特點人手，結(jié)合圖書館現(xiàn)有信息化業(yè)務發(fā)展需求，在保留現(xiàn)有投資的基礎上，不改變用戶習慣且滿足用戶需求，擬實現(xiàn)為館內(nèi)每一臺電腦及工作人員提供一套完整的虛擬化桌面服務。

3.2 對硬件環(huán)境進行虛擬化部署（圖1）

通過對用戶數(shù)和需求計算出桌面云系統(tǒng)所需資源，并對服務器、存儲、網(wǎng)絡環(huán)境、終端機器進行選型配置。

3.2.1 服務器選擇。虛擬桌面設計方案擬設計220個終端，按工作所需分配服務器資源，將虛擬桌面配置分為兩類。第一類非永久桌面池：前臺借閱10個，公共檢索30個，電子閱覽室80個。第二類個性化永久桌面池：研究間20個，館員辦公桌面50個，讀者云桌面30個。詳細CPU、內(nèi)存資源分配（見圖）。圖書館數(shù)據(jù)業(yè)務在工作運行中CPU占用率較低，因而操作系統(tǒng)內(nèi)存使用率成為了服務器選型關鍵指標，根據(jù)圖中配置情況估算最終服務器選型為3臺浪潮NF5270M3服務器，每臺服務器配置2個E5-2640 8核2.OOGHz的CPU，128GB內(nèi)存，雙千兆網(wǎng)卡和2張4口千兆網(wǎng)卡，2個SAS 15Krpm300GB硬盤，2張8Gb光纖卡，雙電源。3臺服務器安裝VMware ESXi，通過一臺vCenter Server服務器組成群集，每臺服務器CPU、內(nèi)存使用率規(guī)劃不大于2/3，剩余部分用于熱備冗余，允許群集內(nèi)一臺服務器發(fā)生故障。

3.2.2 存儲的選擇與設置。存儲方面沿用往年采購的EMC VNX5300對其RAID和空間劃分重新規(guī)劃，存儲基本配置為轉(zhuǎn)速15Krpm，容量1T的SAS硬盤30塊。在桌面云應用中主要考慮存儲的IOPS（每秒讀寫次數(shù)）性能與容量空間兩項關鍵性指標。按圖中磁盤配置情況計算需存儲空間不低于6T，虛擬桌面普通應用級在8-12個IOPS，而圖書館的一些簡單應用桌面需求均不高于10個IOPS，220個桌面用戶中考慮到開機率與待機率直接影響桌面對存儲的每秒并發(fā)，擬估算總用戶的三分之一取70-80個用戶進行計算，總不低于700個IOPS。存儲磁盤配置RAIDIO，雖存儲空間利用率較低，但RAIDIO多磁盤讀寫與虛擬桌面隨機零散讀寫模式相契合，且IO性能與數(shù)據(jù)安全提升很多，存儲磁盤15Krpm的隨機IOPS為150個，取16塊硬盤為桌面云應用存儲做RAIDIO裸磁盤容量可達8TB，總原生IOPS為2400個，功能性IOPS可達1440個，可輕松應對特殊用戶讀寫風暴與全館網(wǎng)絡啟動風暴。3.2.3網(wǎng)絡設備的選擇。存儲與服務器之間數(shù)據(jù)通信使用兩塊光纖網(wǎng)卡單獨鏈接兩臺8GB 24口Bro-cade 300光纖交換機形成雙鏈路冗余，保障存儲與服務器通信不間斷。三臺VMware ESXi服務器上的2張4口千兆網(wǎng)卡上各取一口分別鏈接兩臺千兆網(wǎng)絡交換機，組成內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡形成雙鏈路冗余。各樓層分布著大量IOOM交換機，考慮到如都改造成千兆網(wǎng)絡到桌面成本過高，最終終端與數(shù)據(jù)中心的通信設計采用千兆到樓層再百兆到終端桌面，電子閱覽室則是獨立千兆直達。

3.2.4 終端的選擇。終端設備采用瘦客戶機與傳統(tǒng)電腦混用，保留館內(nèi)部分現(xiàn)有電腦投資。電腦硬件升級分為兩類：一類是公共用機，其選用噪音、功耗、維護成本較低且性能較為穩(wěn)定的瘦客戶機；另一類是辦公電腦，鑒于這批辦公電腦整體運行狀況良好，為節(jié)約成本，僅在系統(tǒng)中安裝客戶端軟件，BYOD（Bring Your Own Device，自有設備）用戶通過館內(nèi)提供的移動端下載鏈接，自行選擇下載安裝。

3.3 應用效果

（1）虛擬機標準化的虛擬硬件有效減少了桌面硬件兼容性與設備驅(qū)動程序不兼容的問題，且各桌面之間的CPU、內(nèi)存等系統(tǒng)資源實現(xiàn)了共享，由云端統(tǒng)一動態(tài)分配，提高了服務器資源的利用率，從而保障了業(yè)務流暢。

（2）管理員在云端就能完成對桌面應用的軟硬件的安裝配置、升級、維護等煩瑣的工作，僅終端機器出現(xiàn)硬件故障才需現(xiàn)場處理，基本實現(xiàn)了將硬件維護與軟件維護分開。

（3）桌面云系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及運算都在數(shù)據(jù)中心進行并保存于可容災存儲磁盤陣列上，用戶數(shù)據(jù)的保存得到安全保障。利用虛擬化技術中的高可用性技術對服務器群集與存儲群集管理，實現(xiàn)緊急物理硬件故障處理、虛擬桌面的動態(tài)遷移與容災，保障業(yè)務的不間斷與穩(wěn)定性。

（4）經(jīng)過改造后的圖書館桌面系統(tǒng)終端多數(shù)采用瘦客戶機，最大功率23W，僅為傳統(tǒng)PC的十分之一，因瘦客戶機的處理器與閃存采用集成化一體設計，通常無光驅(qū)、風扇、硬盤等可移動插拔的易壞易損部件，從而在杜絕病毒來源的同時減少了損耗，較PC而言能耗低、更穩(wěn)定，故障率低且無噪音，整體成本投入更低。

（5）瘦客戶機終端設備維修或更換后，無須到終端安裝系統(tǒng)和常用軟件驅(qū)動程序等，終端性能在服務器群集內(nèi)按需動態(tài)分配，實現(xiàn)資源利用率最大化。管理人員對桌面的日常維護都可在云端統(tǒng)一管理，改變了傳統(tǒng)對終端操作系統(tǒng)一對一現(xiàn)場維護模式，輕松實現(xiàn)一對多的維護，減少人力資源投入與維護成本。

（6）個性化自有設備BYOD移動云接入的30個試用賬號的開通，受到了讀者積極參與并得到廣泛好評，為今后開展BYOD移動閱讀服務開拓了新的思路。很多電腦應用能力較強的館員也在休息時間積極登錄個人桌面云辦公學習，如同多了一條與圖書館之間的VPN通道，隨時隨地不受限地使用館藏資源。

3.4 尚需解決的問題

實施桌面云平臺雖大幅減少了終端故障的維護頻次，使管理人員對操作系統(tǒng)進行的日常更新與安裝更為輕松快捷。部署虛擬化桌面一段時間以來雖收到了良好的效果，但就目前的使用情況來看，仍然存在一些問題，主要集中在以下幾個方面：1）用戶習慣問題。館員辦公桌面用戶在云桌面和本地桌面之間下載拷貝自己所需的文件時與傳統(tǒng)PC操作上稍有不同，在操作過程中感覺受到限制，尤其電腦操作能力不強的館員時常抱怨，要改變以往的操作習慣尚有困難；2）用戶集中讀寫問題。經(jīng)過一段時間的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)電子閱覽室和辦公桌面用戶對存儲磁盤經(jīng)常會有集中讀寫高峰出現(xiàn)，甚至導致短暫系統(tǒng)繁忙致使云層其他桌面用戶出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象。為解決這一問題，除提升存儲性能增加磁盤數(shù)量之外，管理人員仍需加強對存儲策略及新的虛擬存儲管理技術的學習，尋找解決對策；3）多媒體支持。在3D圖像處理上無法滿足電子閱覽室部分學生群體需求，桌面云系統(tǒng)仍然存在無法媲美高性能PC在視頻和圖像處理上的優(yōu)勢。

4 結(jié)語

桌面云為圖書館桌面部署有效地節(jié)省了資金，滿足了各類型桌面應用對圖書館數(shù)字化環(huán)境復雜性、多樣性和可管理性不斷提升的要求。為館員和讀者提供更為靈活的桌面接入服務，雖然在實踐應用中遇到很多問題，相信以后隨著硬件成本的不斷降低和虛擬化技術的不斷發(fā)展與普及，這些缺點都會逐漸得到克服。采用虛擬化桌面技術開展圖書館的各種桌面應用業(yè)務必將有著廣闊的應用前景。

桌面云系統(tǒng)廣泛的設備接入正滿足當下個性化自有設備BYOD群體移動數(shù)字化閱讀服務需求，實現(xiàn)了資源隨人走，為圖書館今后開展讀者云閱讀，建立高效優(yōu)質(zhì)的讀者服務打下了堅實的基礎。