智能型桌面云網(wǎng)絡(luò)探析

賀偉

摘 要：當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)以及虛擬技術(shù)發(fā)展迅速，虛擬桌面產(chǎn)品日趨成熟，并開始在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。由于虛擬桌面展現(xiàn)出來的靈活性、安全性、便捷性以及節(jié)能性，各行各業(yè)對此青睞，不僅提升了工作效率，也降低了運維成本。本文簡要介紹桌面云，闡述其核心技術(shù)以及系統(tǒng)構(gòu)成，具體探討智能型桌面云網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，并分析未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：桌面云;智能;系統(tǒng)構(gòu)成;網(wǎng)絡(luò);核心技術(shù)

桌面云的基本架構(gòu)包括云終端、網(wǎng)絡(luò)接入、控制臺、身份認證、應(yīng)用程序以及服務(wù)器等，從近年來的實踐應(yīng)用效果來看，桌面云在環(huán)保節(jié)能、安全、降低成本以及集中化等方面表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。在傳統(tǒng)的桌面中，應(yīng)用安裝、更新、維護、修復(fù)等是一項比較復(fù)雜的工作，如果機器數(shù)量過多，則意味著每臺機器都需要操作，工作量更大，需要投入更多的人力物力。而采用桌面云這種問題就可以輕松得到解決，工程師可以通過操作控制中心實現(xiàn)對數(shù)量龐大的虛擬桌面的控制，所有的操作只需要配置一個或者數(shù)個基礎(chǔ)鏡像就可以解決。在桌面云當(dāng)中，所有數(shù)據(jù)與運算都于服務(wù)端完成，客戶端顯示的僅僅是影像，因此，完全不用擔(dān)心有人從客戶端竊取資料，安全性更高，一些保密要求較高的單位具有極大的應(yīng)用價值。此外，相比傳統(tǒng)桌面，桌面云在運行上更加高效，在軟件成本方面更低，按照Gartner公司的估算，采用桌面云，TCO至少可以降低40%，因此，采用桌面云在整體上成本更低。

一、桌面云概述

桌面云是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及虛擬技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，指的是將用戶桌面應(yīng)用或者桌面環(huán)境部署在云端數(shù)據(jù)中心，在用戶端只要具備顯示、輸入以及輸出功能就可以利用云端虛擬機的桌面應(yīng)用^[1]。桌面云將桌面應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)、運算、存儲以及操作系統(tǒng)等放在了云端數(shù)據(jù)中心，這樣不僅可以確保數(shù)據(jù)安全，也能實現(xiàn)資源共享，提高資源使用效率。目前桌面云已經(jīng)應(yīng)用到營業(yè)廳和呼叫中心坐席、企業(yè)辦公、終端管理維護、政府以及事業(yè)單位等場景，需要云終端與虛擬桌面終端聯(lián)合使用。桌面云的發(fā)展以及應(yīng)用，顛覆了傳統(tǒng)桌面，用戶終端更加簡化、管理維護集中化更高、數(shù)據(jù)安全更有保障、接入更加便捷靈活、維護更加簡單。

桌面云與傳統(tǒng)桌面的架構(gòu)存在極大的差異，用戶終端和桌面云系統(tǒng)需要通過網(wǎng)絡(luò)完成正常通信，確保各項業(yè)務(wù)正常進行。由于桌面云采用的是遠程連接、遠程運算、存儲的模式，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)體量極為龐大，對于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求較高，網(wǎng)絡(luò)指標會對用戶的使用體驗產(chǎn)生直接影響。桌面云在推廣過程中，就出現(xiàn)過延時、畫質(zhì)不穩(wěn)、運行不流暢等問題，主要原因就是網(wǎng)絡(luò)難以有效滿足桌面云的需求，因此，構(gòu)建智能性桌面云網(wǎng)絡(luò)對于桌面云的推廣使用具有現(xiàn)實意義。

二、桌面云系統(tǒng)構(gòu)成

（一）云服務(wù)器

云服務(wù)器是桌面云專用的服務(wù)器，可以實現(xiàn)本地管理，也可以顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，可以通過云服務(wù)器實現(xiàn)遠程操作，如遠程控制開關(guān)機、監(jiān)控等。此外，還可以實現(xiàn)跨平臺的數(shù)據(jù)支持、診斷以及對數(shù)據(jù)庫運行狀態(tài)的分析等。

（二）云管理軟件

也就是云平臺軟件，可以將現(xiàn)有的設(shè)施以及計算機的硬件資源轉(zhuǎn)化為獨立的云系統(tǒng)，將資源重新進行劃分之后分配給用戶。同時云管理軟件支持對桌面云虛擬系統(tǒng)的管理，對虛擬存儲資源的管理，對虛擬系統(tǒng)全壽命周期的管理，對虛擬系統(tǒng)動態(tài)遷移的管理，對數(shù)據(jù)備份以及恢復(fù)的管理等。

（三）控制平臺

這主要是對云服務(wù)器實施監(jiān)管，比如存儲設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)連接、云服務(wù)器運行性能、內(nèi)存使用率以及CPU使用率等。

（四）云終端

這是桌面云系統(tǒng)的核心構(gòu)成，云終端可以使我們在使用桌面云的過程中不需要硬盤，不需要CPU，不需要CD-ROM，而是支持多用戶的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。其內(nèi)部存在嵌入式獨立的操作系統(tǒng)，可以在通信協(xié)議允許的基礎(chǔ)上連接云服務(wù)器，以此實現(xiàn)服務(wù)器硬件資源、軟件資源以及其他設(shè)備資源的共享^[2]。

（五）網(wǎng)絡(luò)接入

桌面云系統(tǒng)用戶接入的方式多種多樣，主要取決于用戶的需求，用戶可以選擇采用無線或者有線網(wǎng)絡(luò)接入，也可以選擇局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)接入，亦可選擇普通連接或安全連接。

三、桌面云的核心技術(shù)

（一）遠程連接技術(shù)

當(dāng)云服務(wù)器在其中模擬數(shù)個獨立運行的PC主機之后，用戶僅需要通過云終端實現(xiàn)遠程連接，就可以在客戶端上顯示、輸出以及輸入。桌面云系統(tǒng)下云終端體量比較小，通常將其稱之為瘦客戶端，用戶在使用時需要通過網(wǎng)絡(luò)接入連接云服務(wù)器虛擬主機，然后用戶將輸出、輸入以及顯示設(shè)備與云終端連接，就可以實現(xiàn)像使用傳統(tǒng)的PC端一樣進行辦公^[3]。在此過程中，遠程連接技術(shù)極為關(guān)鍵，一方面只有通過遠程連接技術(shù)用戶才能實現(xiàn)云終端與虛擬主機的連接;一方面遠程連接是否穩(wěn)定、是否流暢直接決定了用戶是否可以獲得流暢的體驗。

（二）虛擬技術(shù)

虛擬技術(shù)是桌面云系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，虛擬技術(shù)的應(yīng)用可以不用再為每一個客戶端配置獨立的操作系統(tǒng)，只需要通過網(wǎng)絡(luò)接入連接虛擬服務(wù)器即可。這相當(dāng)于將一個服務(wù)器虛擬為多個相互獨立的操作系統(tǒng)，用戶在通信協(xié)議允許的基礎(chǔ)上可以將輸入、輸出顯示設(shè)備連接至虛擬服務(wù)器，用戶的各項操作在服務(wù)器當(dāng)中完成運算后會將結(jié)果顯示在終端設(shè)備上。

（三）管理系統(tǒng)

桌面云的正常運行主要依賴虛擬服務(wù)器，因此，日常維護管理極為重要，借助管理系統(tǒng)工作人員可以便捷實現(xiàn)對虛擬服務(wù)器的有效管理，像使用普通軟件程序一樣實現(xiàn)對虛擬服務(wù)器的監(jiān)控以及管理。

四、智能型桌面云網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

（一）智能型桌面云網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化思路

1.服務(wù)器至數(shù)據(jù)中心

這段網(wǎng)絡(luò)時延的兩端不存在移動性，造成網(wǎng)絡(luò)波動的主要因素是互聯(lián)網(wǎng)best effort的性質(zhì)。如果桌面云系統(tǒng)應(yīng)用與桌面云是同一家供應(yīng)商，通常情況下會部署在同一個機房或者數(shù)據(jù)中心，這種情況下時延可以忽略，或者也可以考慮選擇定向優(yōu)化介入線路。如果桌面云系統(tǒng)應(yīng)用與桌面云非同一家供應(yīng)商，建議選擇hosted部署模式，并提供CDN增值服務(wù)或者專線連接。

2.桌面云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

這段網(wǎng)絡(luò)需要考慮到數(shù)據(jù)中心如何確保桌面云系統(tǒng)應(yīng)用部署的有效性、快捷性以及在多用戶場景下的個性化部署。眾多安全相關(guān)、應(yīng)用相關(guān)以及管控相關(guān)的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能依賴數(shù)據(jù)中心，每一個應(yīng)用或者每一個用戶的需求并不相同，這些個性化的實現(xiàn)需要采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)（software defined networking.SDN）和服務(wù)鏈技術(shù)^[4]。

3.桌面云至用戶終端的接入網(wǎng)絡(luò)

這段網(wǎng)絡(luò)主要承載桌面云的協(xié)議流量，對于時延以及帶寬都有較高的要求，接入網(wǎng)絡(luò)需要在識別桌面云系統(tǒng)應(yīng)用的同時智能控制帶寬，并保障質(zhì)量。

（二）智能型桌面云網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

1.優(yōu)化接入網(wǎng)絡(luò)

接入網(wǎng)絡(luò)性能指標對于用戶體驗會產(chǎn)生直接影響，同時也是衡量用戶體驗度的關(guān)鍵指標，其需要兼容不同桌面云系統(tǒng)協(xié)議。優(yōu)化接入網(wǎng)絡(luò)的基本思路主要是統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)感知網(wǎng)元與策略控制中心，由網(wǎng)絡(luò)感知網(wǎng)元監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，同時分辨桌面云系統(tǒng)協(xié)議以及應(yīng)用的類型，并上報策略控制中心，由策略控制中心按照桌面云系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)先等級以及服務(wù)質(zhì)量決定網(wǎng)絡(luò)保證策略，然后下發(fā)至執(zhí)行單元，從而達到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的目的。桌面云系統(tǒng)協(xié)議是桌面云運行的關(guān)鍵軟件，目前主流的協(xié)議包括RDP（RemoteFX）協(xié)議、HDX（ICA）協(xié)議以及SPICE協(xié)議等。這些協(xié)議基本思路一致，都是通過建立多個獨立虛擬通道^[5]，以承載多種數(shù)據(jù)以及設(shè)備通信，比如驅(qū)動數(shù)據(jù)、外設(shè)數(shù)據(jù)、音頻、視頻等。桌面云協(xié)議是基于IP的應(yīng)用協(xié)議，僅就傳輸層來說，有TCP與UDP兩種。通常用戶體驗較好的桌面協(xié)議基本上都使用優(yōu)化技術(shù)，比如加密、緩存、壓縮、自適應(yīng)、檢測功能等。

2.SDN優(yōu)化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

最初提出SDN的概念主要是針對網(wǎng)絡(luò)相對于應(yīng)用和虛擬化的靜態(tài)現(xiàn)狀，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)當(dāng)中存在的數(shù)據(jù)路由的問題。SDN的基本優(yōu)化思路是轉(zhuǎn)發(fā)分離與控制，SDN的主要過程包括控制層、應(yīng)用層以及基礎(chǔ)設(shè)施層，控制層為操作系統(tǒng)，主要負責(zé)的是數(shù)據(jù)平面資源編排、狀態(tài)信息、網(wǎng)絡(luò)拓撲的處理;應(yīng)用層主要是包括各種不同應(yīng)用以及業(yè)務(wù);基礎(chǔ)設(shè)施層主要是負責(zé)數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)收集以及轉(zhuǎn)發(fā)等，主要由標準化的設(shè)備構(gòu)成^[6]。控制器是SDN統(tǒng)一的控制設(shè)備，負責(zé)集中部署，由于有全局網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部路由的控制與管理。SDN和網(wǎng)絡(luò)虛擬密切相關(guān)，通過軟件實現(xiàn)對底層硬件設(shè)備的控制與簡化，使得網(wǎng)絡(luò)突破了原本的范疇，從靜態(tài)物理網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為動態(tài)的邏輯網(wǎng)絡(luò)。SDN的這一特性使得其極為契合桌面云系統(tǒng)多用戶、個性化應(yīng)用的特點。

3.其他方面的優(yōu)化

上述兩方面主要是從網(wǎng)絡(luò)層面提出了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，提升用戶感知度的措施，在實際當(dāng)中，除了網(wǎng)絡(luò)，其他方面也需要進行優(yōu)化，這對于提升用戶體驗極為關(guān)鍵。比如運算、存儲的虛擬化如何應(yīng)用、如何部署，這也會影響處理時間以及處理的有效性，對業(yè)務(wù)質(zhì)量以及用戶感知會產(chǎn)生一定的影響。以下幾方面對于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)指標、降低時延也有一定的作用：（1）瘦客戶端仍保持必要的多媒體以及計算能力，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)難以協(xié)調(diào)時，由瘦客戶端負責(zé)承擔(dān)一定的處理功能，以此減少網(wǎng)絡(luò)交互^[7]。（2）設(shè)計合適的虛擬機設(shè)置，比如存儲、內(nèi)存、CPU，系統(tǒng)預(yù)留一定的冗余，以應(yīng)對開機風(fēng)暴造成的高IOPS。（3）采用優(yōu)化存儲技術(shù)，將存儲設(shè)備讀寫操作轉(zhuǎn)移至虛擬服務(wù)器當(dāng)中，降低存儲設(shè)備的帶寬開銷。（4）采用優(yōu)化虛擬數(shù)據(jù)技術(shù)，比如鏡像、壓縮等，并設(shè)計合理的壓縮比，這對于降低時延有一定的作用。

綜上所述，智能型桌面云網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建對于解決桌面云運行過程中出現(xiàn)的延時、畫質(zhì)不穩(wěn)、運行不流暢等問題具有現(xiàn)實意義，同時可能推動桌面云推廣。

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