工程設(shè)計行業(yè)云桌面的部署及應(yīng)用前景

（中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

互聯(lián)網(wǎng)，信息化，云計算，大數(shù)據(jù)正在慢慢形成各行各業(yè)的生產(chǎn)力。同時也帶了了各行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全，信息安全等亟需解決的現(xiàn)實問題。伴隨著移動信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對移動辦公，實時交互的迫切性也與日劇增。我公司作為擁有60多年有色行業(yè)工程設(shè)計咨詢的全球化工程公司，它屬于技術(shù)密集型和知識密集型企業(yè)，在互聯(lián)網(wǎng)如日中天的環(huán)境中對知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)優(yōu)勢有著更高的安全要求。在云計算，大數(shù)據(jù)的背景下公司對自己以前，現(xiàn)在和將來的知識、技術(shù)成果有著深度挖掘形成新的技術(shù)推動力的要求。云桌面的應(yīng)用走出了有色工程設(shè)計行業(yè)數(shù)字化的一大步。

1 傳統(tǒng)工作信息處理特點

傳統(tǒng)主流的工程設(shè)計類軟件主要為CAD和辦公軟件Office。工作型式以設(shè)計師的單機(jī)PC或便攜式筆記本為主的工作終端。工程設(shè)計的主要資料和信息交互的原始版本都存儲在設(shè)計師的個人終端上。最終的文件交付后僅將最終版本存儲于檔案部門的儲存服務(wù)器以備查閱。隨著設(shè)計軟件的更新迭代對設(shè)計師使用的設(shè)備終端提出了更新的要求，PC機(jī)，筆記本電腦作為日常的設(shè)計終端使用工具淘汰更新的速度日益頻繁，造成了高昂的支出成本。伴隨著工程設(shè)計的全球化傳統(tǒng)的終端已經(jīng)無法滿足項目各參與方數(shù)據(jù)鏈的實時交互。傳統(tǒng)終端設(shè)備的諸多問題也日益突顯。

1.1 端口管控難，風(fēng)險高

單機(jī)PC和便攜式筆記本作為設(shè)計師工作的主陣地，大量的工程項目設(shè)計信息，計算成果存儲于設(shè)計師終端設(shè)備硬盤中，終端設(shè)備含有USB口、串口、并口等多個數(shù)據(jù)傳輸端口，對工程數(shù)據(jù)泄密造成較大的風(fēng)險。在公司的內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下會設(shè)有較為完善的防火墻，對工程設(shè)計數(shù)據(jù)信息的保護(hù)提供有力的保障，一但設(shè)計師離開了公司的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因為設(shè)備的獨立性終端設(shè)備數(shù)據(jù)資料的安全性大大降低，加大了工程數(shù)據(jù)被竊取，修改或刪除的風(fēng)險。諸如此類風(fēng)險的管控過于困難，風(fēng)險也如影隨行。

1.2 數(shù)據(jù)保障率低

傳統(tǒng)工程設(shè)計過程中形成的原始資料信息主要存儲于設(shè)計師自己的終端設(shè)備中。終端設(shè)備出現(xiàn)故障輕則出現(xiàn)工作時間進(jìn)度的延誤，重則設(shè)備無法修復(fù)造成重要文件丟失，可能造成公司的巨大損失。

1.3 設(shè)備維護(hù)管理困難

傳統(tǒng)終端設(shè)備松散的分布于設(shè)計師存在的各種辦公環(huán)境之下，不可能實現(xiàn)集中管理。終端設(shè)備存在多個型號，造成硬件設(shè)備總類雜多，硬件的維護(hù)和采購成為一項煩重的工作。在工程設(shè)計中有著專業(yè)的不同，對硬件設(shè)備要求也不盡相同，專業(yè)個性化的需要也造成了各種桌面工作環(huán)境的差異，給維護(hù)工作帶來了具大的工作負(fù)擔(dān)。

1.4 高能耗，不環(huán)保

圖1 云桌面組網(wǎng)圖

采用圖形軟件繪制工程設(shè)計圖紙后，單位的PC機(jī)一直呈現(xiàn)上升趨勢。以單臺PC機(jī)能耗在200瓦左右計算，一臺單機(jī)PC年耗電量為800-1000度左右，以公司PC機(jī)保有量為1000臺來計算，年耗電量為80-100萬度電，能耗較大。加之各單機(jī)PC產(chǎn)生的碳排放，造成辦公環(huán)境不環(huán)保。

1.5 應(yīng)用場景單一

傳統(tǒng)的設(shè)計終端設(shè)備主要為單機(jī)PC或便攜式筆記本電腦，應(yīng)用場景主要是辦公室或臨時的辦公環(huán)境，比較單一。且這些場景均需要固定的硬件設(shè)施相配套才能完成自己的工作任務(wù)，便捷性較差，應(yīng)用環(huán)境只是一些基本的要求，無法滿足及時性的要求。

2 云桌面特點

云桌面實現(xiàn)了高安全、高可靠、高性能的虛擬集群服務(wù)技術(shù)。實現(xiàn)了硬件設(shè)備的集成化管理，桌面應(yīng)用場景的定制化服務(wù)，軟硬件資源的合理重組等多項虛擬服務(wù)技術(shù)。滿足了虛擬桌面，服務(wù)器虛擬化等要求。

2.1 資源池化設(shè)計

資源池化是利用高性能的服務(wù)器集群組成硬件設(shè)施資源，利用虛擬化技術(shù)對服務(wù)器集群進(jìn)行池化。池化后虛擬桌面，應(yīng)用虛擬化，服務(wù)器虛擬化分別形成各自的資源池。池化后服務(wù)器上運行虛擬機(jī)便于管理、監(jiān)控。虛擬機(jī)在集群里可以實現(xiàn)定制策略遷移，手動熱遷移，故障遷移等。資源池的設(shè)計具有高可靠性和平滑擴(kuò)容性[1]。

2.2 桌面虛擬化

利用虛擬技術(shù)能夠提供高性能且可靠的桌面投送。桌面虛擬化以及服務(wù)器虛擬化為基礎(chǔ)，允許多個用戶桌面以虛擬機(jī)的形式獨立運行，同時共享CPU，顯卡、內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)連接和存儲器等底層物理硬件資源。各虛擬主機(jī)相互獨立，同時也可以精確的分配硬件資源，并能保證用戶免受其他用戶活動造成的應(yīng)用程序崩潰或操作系統(tǒng)故障影響。

由于桌面虛擬化用戶終端硬件變?yōu)槊阅阒鳈C(jī)，設(shè)備功耗大量減少，終端接收的服務(wù)器虛擬主機(jī)發(fā)送的桌面投影信號，用戶回傳鍵盤敲擊信號和鼠標(biāo)點擊信號，所以硬件的能耗大大降低，碳排放同步下降，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的要求。通過高保真的HDX桌面協(xié)議將授權(quán)用戶安全連接至集中式虛擬桌面，提供給終端用戶和原有PC一樣的使用體驗。在虛擬管控系統(tǒng)中所有虛擬主機(jī)的工作狀態(tài)和資源池的監(jiān)控狀態(tài)均為管理控制臺集中管理，虛擬桌面的升級和修補補丁工作均在管控平臺統(tǒng)一進(jìn)行，能同時進(jìn)行上千個桌面的管理工作，從而節(jié)約了時間和資源

2.3 硬件統(tǒng)一管理

為了便于管理計算資源池，存儲資源池，高性能GPU虛化分配三大資源，采用了B/S架構(gòu)的虛擬化管理軟件，可以遠(yuǎn)程統(tǒng)一管理各個資源池。支持虛擬機(jī)的快速部署和制定高度策略。

圖2 GPU虛擬原理圖

計算資源池歸屬桌面云管理系統(tǒng)，為用戶提供CPU、內(nèi)存計算資源，可以根據(jù)用戶的應(yīng)用類型和常規(guī)應(yīng)用場景定制適合用戶使用的虛擬機(jī)。一臺服務(wù)器上的硬件資源可根據(jù)用戶類型的不同虛擬出多臺虛擬主機(jī)，提供硬件資源可調(diào)的彈性虛擬桌面。

存儲資源主要為虛擬桌面提供系統(tǒng)空間、數(shù)據(jù)空間及桌面云管理系統(tǒng)所需要的空間。這些存儲都在主存儲上。主存儲根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，劃分不同的數(shù)據(jù)LUN。主數(shù)據(jù)類型包括：管理數(shù)據(jù)、windows系統(tǒng)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)。

為了滿足圖形用戶顯卡資源需求，系統(tǒng)采用GPU硬件虛擬技術(shù)使用單個高性能顯卡為多個圖形桌面用戶提供顯卡資源需求。將支持GPU硬件虛擬化的顯卡(Nvidia GRID K2)虛擬成多個vGPU，每個圖形加速虛擬桌面綁定一個vGPU以滿足圖形應(yīng)用場景的渲染需求。GPU虛擬是硬件顯卡上實現(xiàn)的虛擬化，針對GRID K2數(shù)據(jù)中心級的功率效率的要求來設(shè)計，性能更高。每個vGPU的虛擬機(jī)都通過NVIDIA的顯卡驅(qū)動直接訪問GPU硬件資源，具有與PC機(jī)一樣的性能和圖形軟件兼容性[2]。

2.4 安全級別定制化

云桌面作為適用多個應(yīng)用場景，每個場景又存在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，所以對安全級別和策略會有不同的需要。桌面云的安全分區(qū)支持定制化的分級控制機(jī)制，支持滿足企業(yè)差異化的信息安全管理需要，針對不同的應(yīng)用環(huán)境可以定制相應(yīng)的安全級別，面對不同的安全風(fēng)險設(shè)定不同的安全策略。同時對于安全分區(qū)內(nèi)部支持桌面實例安全組設(shè)置，滿足同一分區(qū)內(nèi)部的差異化管理需求。

2.5 網(wǎng)絡(luò)通訊獨立化

桌面云網(wǎng)絡(luò)通信平面劃分為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、存儲網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)。三個網(wǎng)絡(luò)之間相互關(guān)又各自獨立，保證最終用戶不能破壞基礎(chǔ)平臺。

存儲網(wǎng)絡(luò)通過多路徑確保鏈路冗余，服務(wù)器與存儲設(shè)備通過光纖存儲模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)二層直接互通。存儲設(shè)備為虛擬機(jī)提供存儲資源，但不直接與虛擬機(jī)通信，通過虛擬化平臺轉(zhuǎn)化；業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)為用戶提供業(yè)務(wù)通道，是虛擬機(jī)虛擬網(wǎng)卡的通信平面，對外提供業(yè)務(wù)應(yīng)用。HDX協(xié)議與虛擬機(jī)訪問外部應(yīng)用系統(tǒng)都是經(jīng)過該網(wǎng)絡(luò)。各業(yè)務(wù)部門可以細(xì)分VLAN進(jìn)行訪問隔離；管理網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)整個云計算系統(tǒng)的管理、業(yè)務(wù)部署、系統(tǒng)加載等流量通信。BMC平面主要負(fù)責(zé)服務(wù)器的管理和管理平面隔離。

3 云桌面帶來的信息化優(yōu)勢

云桌面的布署為公司軟硬件信息化未來打下了堅實的基礎(chǔ)。用戶桌面集中于數(shù)據(jù)中心，通過虛擬化的技術(shù)組建資源池，提供業(yè)務(wù)用戶使用的簡易終端、軟終端、智能移動終端接入。公司業(yè)務(wù)產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)均存儲于公司數(shù)據(jù)中心，為將來的企業(yè)私有云提供了基本框架。

3.1 提高了項目信息的安全性

云桌面部署后所有的工程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中儲存在公司的數(shù)據(jù)中心，工程設(shè)計數(shù)據(jù)實現(xiàn)了統(tǒng)一的安全管理。公司項目各參與工程師的原始數(shù)據(jù)、文檔、設(shè)計成果、過程文件均由虛擬主機(jī)產(chǎn)生并存儲于公司的數(shù)據(jù)中心。終端用戶訪問的僅為桌面圖像變化量，能隨時隨地的查閱，修改，編輯，生成需要的文檔格式，但是工程設(shè)計數(shù)據(jù)不讓帶離數(shù)據(jù)中心，極大的提高了工程數(shù)據(jù)的安全性。

圖3 云桌面的應(yīng)用場景

3.2 提高了公司軟硬件的信息化程度

云桌面將原來分散的在各設(shè)計科室的終端PC或筆記本電腦全部替換成虛擬主機(jī)，工程項目的各參者均有獨有的虛擬PC供使用，windows桌面操作系統(tǒng)運行在機(jī)房的物里機(jī)上，桌面能過傳輸協(xié)議傳遞給終端設(shè)備。項目設(shè)計人員無論在公司辦公室或是在外出差，亦或在相應(yīng)終端應(yīng)用的設(shè)備均訪問的是公司中心機(jī)房為該用戶分配的特定虛擬主機(jī)，免去了以前外出時工程設(shè)計文件要頻繁的導(dǎo)入、導(dǎo)出，同時也完全規(guī)避了工程文件的外泄風(fēng)險。特定專業(yè)的軟件應(yīng)用也是根據(jù)專業(yè)的個性化需求進(jìn)行專有定制，免去了專業(yè)人員單機(jī)安裝應(yīng)用的麻煩。專業(yè)的應(yīng)用模板也是由專人按版本升級為最新應(yīng)用，設(shè)計人員負(fù)責(zé)應(yīng)用即可。

3.3 提高管理維護(hù)效率

云桌面改變了原有分散在各部門的終端設(shè)備的軟硬件維護(hù)方式。改變了紛雜的硬件類別采購、查詢、安裝、登記、報廢等工作方式。管理人員可以在虛擬機(jī)的管理平臺實時對用戶虛擬終端進(jìn)行資源調(diào)配和協(xié)助，可以同時管理上千臺虛擬終端，可以根據(jù)用戶的個性化需求進(jìn)行及時有效的硬件資源增減滿足各種情況下的用戶需求。

3.4 提供了多樣的用戶接入方式

云桌面在虛擬出的用戶終端機(jī)后，接入方式變的多樣化。用戶可以在公司、家庭、網(wǎng)吧、出差地等多場景訪問中心機(jī)房分配給的專用虛擬機(jī)，且不存在數(shù)據(jù)安全風(fēng)險。移動終端、智能手機(jī)、平板電腦等多種類型的終端可以實時的訪問自己的虛擬主機(jī)，隨時隨地完成自己的工作任務(wù)。云桌面為用戶提供了更為多樣的工作方式滿足了設(shè)計人員多場景的工作需求。

3.5 為將來的企業(yè)云打下基礎(chǔ)

云桌面為企業(yè)建立了一個高效優(yōu)化易于管理的桌面云架構(gòu)，讓工程設(shè)計數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)全過程保存在了企業(yè)的數(shù)據(jù)中心。隨著工程數(shù)據(jù)的大量積累，數(shù)據(jù)中心對工程數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，為將來企業(yè)私有云創(chuàng)造了基礎(chǔ)架構(gòu)。

4 結(jié)束語

云桌面部署讓企業(yè)的工程數(shù)據(jù)保持高效安全的運行，工程設(shè)計數(shù)據(jù)的所有流轉(zhuǎn)過程均發(fā)生在企業(yè)的數(shù)據(jù)中心，但又不限制固定的使用場景，全面的解決了傳統(tǒng)工程設(shè)計數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的安全風(fēng)險。云桌面對知識密集型和技術(shù)密集型企業(yè)有著得天獨厚的優(yōu)勢，解決了安全、高效、及時、準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)丟失、技術(shù)外泄的諸多特點。作為有色工程設(shè)計行業(yè)的排頭兵，技術(shù)保密和數(shù)據(jù)泄露是企業(yè)管理的核心工作之一。云桌面的部署為有色工程設(shè)計的數(shù)據(jù)安全鑄就了又一道銅墻鐵壁，同時為將來企業(yè)私有云部署和云計算做了前瞻性鋪墊。相信未來工程設(shè)計行業(yè)的云計算也將逐步成為現(xiàn)實。