基于Hyper-V技術(shù)云桌面的研究與實(shí)現(xiàn)

郭小雁

（廣州工商學(xué)院，廣東廣州，510850）

1 Hyper-V技術(shù)分析

Hyper-V技術(shù)由微軟（Microsoft）公司提供，從其作為產(chǎn)品的生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條方面看，Hyper-V技術(shù)以一款虛擬化產(chǎn)品正式上架與Windows Server 2008發(fā)布同時(shí)。從本質(zhì)看，Hyper-V技術(shù)作為一種基礎(chǔ)設(shè)施軟件，與同類虛擬化技術(shù)和軟件相比，Hyper-V技術(shù)在虛擬化架構(gòu)方面具有一定的比較優(yōu)勢(shì)。比如，在設(shè)計(jì)了AMD-V/Intel VT“基礎(chǔ)層”前提條件下，可以專門(mén)設(shè)置Hyper-V“技術(shù)層”，進(jìn)而在“基礎(chǔ)層”和“技術(shù)層”支持之下，設(shè)置不同的“Parent”和“Child”等群集“虛擬層”，比如，設(shè)置“VM1 Parent”、“VM2 Child”群集等。從Hyper-V“技術(shù)層”分析，它能夠與物理服務(wù)器進(jìn)行硬件連接后直接運(yùn)行（當(dāng)前應(yīng)用的Hyper-V“技術(shù)層”就以直接運(yùn)行Hypervisor生成）。同時(shí)，在“技術(shù)層”中介條件限定下，將其中的“虛擬分區(qū)”與“硬件通信服務(wù)器”進(jìn)行關(guān)聯(lián)，目前應(yīng)用中主要是以小規(guī)?！按a集”實(shí)現(xiàn)對(duì)二者的關(guān)聯(lián)通信。

2 基于Hyper-V技術(shù)云桌面研究與實(shí)現(xiàn)

2.1 云桌面數(shù)據(jù)中心架構(gòu)設(shè)計(jì)

無(wú)論在學(xué)校、企業(yè)、事業(yè)單位，都需要處理大量的信息數(shù)據(jù)。為了有效解決信息數(shù)據(jù)數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)產(chǎn)生的存儲(chǔ)與高效利用問(wèn)題，在當(dāng)前“大數(shù)據(jù)”技術(shù)應(yīng)用期間，可以通過(guò)設(shè)計(jì)基于Hyper-V技術(shù)的云桌面，采用不同的模式，運(yùn)用虛擬化技術(shù)，將“單位”的存儲(chǔ)硬件、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等進(jìn)行“虛擬化設(shè)置”，進(jìn)而將其中的各類信息數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)換為“虛擬桌面”，使用戶直接通過(guò)云桌面進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用。從云桌面構(gòu)建思路的角度講，就是通過(guò)Hyper-V技術(shù)，一方面，生成大量虛擬機(jī)；另一方面，通過(guò)Hyper-V技術(shù)對(duì)大量虛擬機(jī)實(shí)施運(yùn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬化后的所有資源進(jìn)行存儲(chǔ)與調(diào)度應(yīng)用。簡(jiǎn)單講，即是把計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和相關(guān)連接設(shè)備轉(zhuǎn)換到一種無(wú)實(shí)物的虛擬空間之內(nèi)，使其在與“現(xiàn)實(shí)世界”對(duì)等的“虛擬世界”獲得應(yīng)用。為了便于理解，業(yè)界通將其比喻為“虛擬貨幣的流通”?；贖yper-V技術(shù)的云桌面核心是數(shù)據(jù)，因此需要匹配對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。

圖1 以學(xué)校為例的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)

以當(dāng)前應(yīng)用基于Hyper-V技術(shù)創(chuàng)建云桌面數(shù)量較大的學(xué)?！皢挝弧睘槔凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育改革”和“大數(shù)據(jù)”技術(shù)應(yīng)用時(shí)期，大部分高校都建立了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，隨著學(xué)生數(shù)量的變化、學(xué)生信息的增多、“在線教學(xué)”方式的多元化發(fā)展，以及校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等工作的持續(xù)完善，學(xué)校在行政管理、教育教學(xué)中均產(chǎn)生了數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，此時(shí)，由于學(xué)校所有的數(shù)據(jù)都會(huì)存儲(chǔ)到獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)與中心數(shù)據(jù)庫(kù)之中，占據(jù)了大量存儲(chǔ)資源與設(shè)施設(shè)備。而在PC端與移動(dòng)客戶端每天生成的數(shù)量也十分驚人。所以，當(dāng)前可以利用Hyper-V技術(shù)創(chuàng)建云桌面。比如，將“校園網(wǎng)交換機(jī)”、“業(yè)務(wù)管理交換機(jī)”、“儲(chǔ)存交換機(jī)”與“校園網(wǎng)接入端”、“計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)集群”、“儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)”、“用戶使用終端”連接起來(lái)，就可以構(gòu)建成基于Hyper-V技術(shù)的云桌面數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，可參看下圖1所示。

2.2 基于Hyper-V技術(shù)的云桌面實(shí)現(xiàn)

2.2.1 用戶賬號(hào)管理

基于Hyper-V技術(shù)的云桌面實(shí)質(zhì)上是一款虛擬應(yīng)用軟件，其功能如同當(dāng)前各大企業(yè)應(yīng)用的“云盤(pán)”或“網(wǎng)盤(pán)”一樣。差異在于基于Hyper-V技術(shù)的云桌面多以“單位”類型的機(jī)構(gòu)用戶為主，具有針對(duì)業(yè)務(wù)處理的專業(yè)性特征。比如，在云桌面“用戶賬號(hào)管理”方面，其管理功能的實(shí)現(xiàn)主要以Windows中的“目錄服務(wù)”為準(zhǔn)，通過(guò)它進(jìn)行資源分配實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)。其中，包括了“存儲(chǔ)用戶賬號(hào)”、“資源信息存儲(chǔ)”、“域中活動(dòng)目錄授權(quán)訪問(wèn)”等。

繼續(xù)以學(xué)?！皢挝弧睘槔?，針對(duì)“用戶身份”和“計(jì)算資源”的“驗(yàn)證”、“管理”需求，在配置好“AD域服務(wù)”后，就可以在“域控制器”指定設(shè)置后，實(shí)現(xiàn)其它服務(wù)器資源的關(guān)聯(lián)加入，進(jìn)而使所有教職工與學(xué)生等在“活動(dòng)目錄”中實(shí)現(xiàn)自主賬號(hào)創(chuàng)建。比如，以“計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院”為例，其中就可以下設(shè)“用戶”項(xiàng)，并在其項(xiàng)下再設(shè)置“其他”、“學(xué)生”、“教師”等目錄，進(jìn)一步如“學(xué)生”項(xiàng)下又可以設(shè)置“2013屆”、“2014屆”、“2015屆”……“2020屆”項(xiàng)等，若存儲(chǔ)位置過(guò)多，則可以將其它分項(xiàng)設(shè)置到“Pubic”項(xiàng)內(nèi)。比如，將“2016 屆”到“2020 屆”放到“Pubic”項(xiàng)，那么就可以看到如下創(chuàng)建賬號(hào)的“域用戶賬戶”，可以參看下圖2所示。

圖2 以學(xué)校為例的域用戶賬戶

2.2.2 服務(wù)器群集

基于Hyper-V技術(shù)創(chuàng)建的云桌面中，需要構(gòu)建Hyper-V服務(wù)器群集，原因是其中的組件安裝缺少服務(wù)器CPU支持，就無(wú)法完成其虛擬化技術(shù)的應(yīng)用。比如，在Hyper-V三層架構(gòu)中的AMD-V/Intel VT“基礎(chǔ)層”就屬于此類技術(shù)。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：（1）進(jìn)入BIOS系統(tǒng)，啟用CPU虛擬化技術(shù)設(shè)置。（2）選擇服務(wù)器，如外部SAN存儲(chǔ)、SSDD硬盤(pán)存儲(chǔ)（可組成RAID5磁盤(pán)列陣）等。（3）在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行服務(wù)器。（4）云桌面終端應(yīng)用。繼續(xù)以學(xué)校“單位”為例，就可以在服務(wù)器操作中選擇Windows Server 2012 R2 Datacenter；虛擬化平臺(tái)就可以應(yīng)用Hyper-V。

具體的服務(wù)器群集構(gòu)建如下：（1）可以通過(guò)將“Hyper-V角色”“添加”到服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)。（2）創(chuàng)建服務(wù)器群集需要通過(guò)設(shè)置域名，如將其設(shè)置為Clould.microsoft.com，通常只需要將“故障轉(zhuǎn)移群集組件”安裝于“群集管理器”即可實(shí)現(xiàn)。（3）若要驗(yàn)證群集、實(shí)現(xiàn)群集存儲(chǔ)，則只需要在添加群集“共享卷”后進(jìn)行驗(yàn)證即可。

2.2.3 云桌面部署

在云桌面部署方面，通?？梢詫?shí)施“快速部署方案”，比如，通過(guò)“母盤(pán)”與“差異磁盤(pán)”結(jié)合的形式就可以有效實(shí)現(xiàn)該方案。其中，啟動(dòng)桌面系統(tǒng)就可以通過(guò)“母盤(pán)”完成；而每個(gè)桌面系統(tǒng)中的單獨(dú)應(yīng)用則可以通過(guò)“差異磁盤(pán)”完成保存。相當(dāng)于為其增加了一個(gè)“遠(yuǎn)程遙控”和“虛擬磁盤(pán)”。“母盤(pán)”和“差異磁盤(pán)”安裝方面，需要按照“先母盤(pán)，再差異磁盤(pán)”的順序操作。比如，在“母盤(pán)”安裝方面，針對(duì)“讀寫(xiě)性能”提升，則可以通過(guò)Hyper-V管理器——虛擬機(jī)——虛擬磁盤(pán)的順序，完成云桌面操作系統(tǒng)安裝；針對(duì)“用戶操作性和體驗(yàn)”，則可以先進(jìn)行遠(yuǎn)程桌面啟用，再進(jìn)行虛擬機(jī)集成服務(wù)安裝；需要注意的是，在云桌面首次啟動(dòng)中需要生成新SID，此時(shí)就需要對(duì)“母盤(pán)”中的SID進(jìn)行工具刪除，如用自帶的SYSPREP工具就可完成此操作。在“差異磁盤(pán)”安裝方面，只需要根據(jù)用戶數(shù)量或需求復(fù)制“差異磁盤(pán)文件”，然后在“統(tǒng)一命名”進(jìn)行管理。而云桌面的重復(fù)創(chuàng)建，通過(guò)“差異磁盤(pán)”即可實(shí)現(xiàn)。為了保障用戶數(shù)據(jù)安全，應(yīng)該保證虛擬機(jī)授權(quán)的獨(dú)立性與密碼保護(hù)的可更改性，如設(shè)置手機(jī)“驗(yàn)證碼登錄”等。

2.2.4 云桌面使用

在云桌面“數(shù)據(jù)中心架構(gòu)”搭建、“用戶賬戶管理”設(shè)置、“服務(wù)器群集”安裝、“虛擬機(jī)”部署全部完成后，就可以通過(guò)PC機(jī)操作系統(tǒng)安裝，并將其與“數(shù)據(jù)中心服務(wù)器群集”進(jìn)行連接，“RDP協(xié)議遠(yuǎn)程”對(duì)云桌面進(jìn)行使用。繼續(xù)以學(xué)?！皢挝弧睘槔?，就可以選擇微軟（Microsoft）公司提供的WIN 7或WIN 10系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用。為了保障應(yīng)用安全和數(shù)據(jù)共享時(shí)的安全，也可以設(shè)置“第三方組件”，如將“NetScaler”監(jiān)控平臺(tái)和云桌面連接，就能夠?qū)?shù)據(jù)中心所有流量實(shí)施有效監(jiān)控。

3 結(jié)束語(yǔ)

“云計(jì)算”作為一種綜合型的“虛擬化技術(shù)”和“統(tǒng)一管理模式”，通過(guò)對(duì)它的轉(zhuǎn)換利用，可以創(chuàng)建基于不同虛擬技術(shù)的云桌面管理方案。作為“云計(jì)算”應(yīng)用方面的典型應(yīng)用方式，云桌面的創(chuàng)建，既可以實(shí)現(xiàn)不同接口的鏈接，也能夠?qū)C端和移動(dòng)客戶端的各類資源進(jìn)行共同管理，從而使各項(xiàng)閑置資源的管理與存儲(chǔ)不占據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)存。結(jié)合以上分析可以看出，基于Hyper-V技術(shù)云桌面的研究與實(shí)現(xiàn)，不僅需要解決應(yīng)用單位中的內(nèi)網(wǎng)環(huán)境，還需要結(jié)合其實(shí)際經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)進(jìn)行一些架構(gòu)設(shè)計(jì)和管理部署，使其在不同的虛擬機(jī)應(yīng)用平臺(tái)和虛擬機(jī)服務(wù)器中加以應(yīng)用。