嚴(yán)麗云,鐘偉彬,李蓉蓉,張 凌
(中國(guó)電信股份有限公司廣東研究院 廣州510630)
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,終端發(fā)生了巨大的變化,朝著智能化的方向不斷邁進(jìn)。伴隨著終端智能化以及網(wǎng)絡(luò)寬帶化的趨勢(shì),移動(dòng)終端功能從只提供單一的話音服務(wù)變得豐富多彩,移動(dòng)應(yīng)用與服務(wù)業(yè)務(wù)層出不窮,日益繁榮。據(jù)統(tǒng)計(jì),移動(dòng)應(yīng)用與服務(wù)占整體移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模的42.9%[1],不言而喻,其成為突破移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)堡壘的利器。
信息技術(shù)與服務(wù)領(lǐng)域正逐步邁入云計(jì)算時(shí)代,云計(jì)算是繼大型機(jī)、PC、互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次重大變革,降低了信息建設(shè)和運(yùn)維成本以及信息資源消費(fèi)的門檻[2]?;谠朴?jì)算開發(fā)的云應(yīng)用以其超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),在應(yīng)用市場(chǎng)占有極其重要的地位。在智能終端多元化發(fā)展的趨勢(shì)下,智能終端作為載體與云應(yīng)用結(jié)合萌生出新的需求,進(jìn)而催生出一些云應(yīng)用適配智能終端的新技術(shù),使得云應(yīng)用與智能終端的結(jié)合更加完善。
云應(yīng)用是基于云計(jì)算架構(gòu)開發(fā)的應(yīng)用,云計(jì)算借助互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供應(yīng)用、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)或者服務(wù),可分為基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)(IaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)3種模型[3]。
IaaS為企業(yè)客戶提供計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施按需服務(wù);PaaS為開發(fā)者提供應(yīng)用程序開發(fā)、測(cè)試和部署服務(wù)[4];SaaS為最終用戶提供互聯(lián)網(wǎng)軟件服務(wù),用戶無須購(gòu)買、安裝軟件,只要向提供商租用軟件,便可以在各種設(shè)備上通過瘦客戶端訪問應(yīng)用[5]。較PaaS和IaaS面向的群體來說,SaaS主要面向終端用戶,是貼近智能終端用戶的云計(jì)算應(yīng)用模式,因此本文主要探討此應(yīng)用模式,此模式下主要以基于瀏覽器操作系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)和基于虛擬化的應(yīng)用平臺(tái)為主。
瀏覽器操作系統(tǒng)及虛擬化應(yīng)用平臺(tái)的共同點(diǎn):用戶無須安裝各種應(yīng)用軟件,所有接入應(yīng)用平臺(tái)的用戶都能在線使用該平臺(tái)上部署的應(yīng)用,從而減少用戶對(duì)桌面軟件的依賴性,甚至于對(duì)操作系統(tǒng)的依賴性,操作系統(tǒng)可以看作運(yùn)行瀏覽器操作系統(tǒng)或虛擬化客戶端的硬件功能,平臺(tái)客戶端可跨操作系統(tǒng)運(yùn)行,那么用戶就能跨操作系統(tǒng)使用應(yīng)用。
虛擬化技術(shù)的應(yīng)用平臺(tái)有其自身優(yōu)勢(shì),即平臺(tái)是基于Linux操作系統(tǒng)開發(fā)、基于Windows應(yīng)用服務(wù)器的雙系統(tǒng)架構(gòu),可快速將運(yùn)行于這兩種系統(tǒng)上的軟件平移到該平臺(tái)上,大多數(shù)應(yīng)用軟件(包括企業(yè)信息化應(yīng)用)都是運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)中的,因此基于虛擬化技術(shù)的應(yīng)用平臺(tái)能將企業(yè)IT信息化應(yīng)用安全、快速地交付到云端,實(shí)現(xiàn)真正意義上的多平臺(tái)移動(dòng)化辦公。而基于瀏覽器操作系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái),在企業(yè)信息化軟件平移上存在著不便,在應(yīng)用部署速度、兼容性和成本上存在著不足。
基于應(yīng)用虛擬化的應(yīng)用平臺(tái)將部署并運(yùn)行在服務(wù)器側(cè)的應(yīng)用軟件運(yùn)行界面變化量壓縮,經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街悄芙K端上,應(yīng)用在智能終端上顯示和使用,用戶對(duì)應(yīng)用的操作以命令的方式傳送到服務(wù)器側(cè),由服務(wù)器側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的處理并響應(yīng)界面變化量返回給終端。由于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是界面的變化像素,不涉及具體內(nèi)容,因此智能終端無任何數(shù)據(jù)停留,且在服務(wù)器側(cè)的云計(jì)算架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)了“瘦客戶端”工作方式。基于此機(jī)制,企業(yè)應(yīng)用可以安全、快速地移動(dòng)到智能終端上。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,在諸多商業(yè)模式的探索下,通過構(gòu)建第三方內(nèi)容提供商與智能終端直接聯(lián)系的應(yīng)用平臺(tái),應(yīng)用程序商店改變了移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的商業(yè)模式,在幫助終端用戶享受方便快捷的“一站式”服務(wù)的同時(shí),極大地豐富了3G業(yè)務(wù)。智能終端的新特性,例如操作系統(tǒng)多樣化、人機(jī)交互及外設(shè)體感的復(fù)雜性、移動(dòng)性和便攜性等,對(duì)應(yīng)用有了新的要求,基于應(yīng)用虛擬化技術(shù)的云應(yīng)用平臺(tái)在多個(gè)方面契合了智能終端的個(gè)性化應(yīng)用需求。
(1)應(yīng)用跨平臺(tái)需求
隨著智能終端市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展,蘋果公司的iOS、谷歌的Android操作系統(tǒng)各占一分天下,微軟和諾基亞也不甘放過這片活躍的終端市場(chǎng),分別推出Windows、MeeGo手機(jī)操作系統(tǒng),因此給終端市場(chǎng)帶來了多樣化的操作系統(tǒng)環(huán)境,應(yīng)用運(yùn)行的操作系統(tǒng)從單一化向多樣化趨勢(shì)發(fā)展,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商雖然也已陸續(xù)開始構(gòu)建自有應(yīng)用程序商店,但由于眾多不同品牌、不同型號(hào)、不同操作系統(tǒng)終端的匹配問題,影響了應(yīng)用的開發(fā)速度和制作成本,應(yīng)用數(shù)量較少,增長(zhǎng)速度相對(duì)緩慢,應(yīng)用跨平臺(tái)的需求愈演愈烈。應(yīng)用虛擬化技術(shù)的跨平臺(tái)客戶端和多終端適配能力解決了目前智能終端多樣化發(fā)展趨勢(shì)下的應(yīng)用跨平臺(tái)需求問題,提供Windows或Linux桌面及應(yīng)用的跨平臺(tái)快速、安全交付功能,極大地縮短了應(yīng)用的發(fā)布速度,節(jié)約了應(yīng)用制作成本。
(2)智能終端移動(dòng)性、便攜性
智能移動(dòng)設(shè)備的出貨量在未來一年半內(nèi)將會(huì)超越PC,企業(yè)辦公也逐步從原本禁錮于辦公室內(nèi)的活動(dòng)向遠(yuǎn)程辦公趨勢(shì)演變,智能終端的移動(dòng)性、便攜性使其成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公的載體,移動(dòng)辦公解決方案成為智能終端受眾度影響下產(chǎn)生的另一種跨平臺(tái)需求。應(yīng)用虛擬化技術(shù)可與企業(yè)IT信息化系統(tǒng)對(duì)接,企業(yè)IT信息化應(yīng)用無須進(jìn)行任何二次開發(fā)即可平移到虛擬化應(yīng)用服務(wù)器上,用戶在任意網(wǎng)絡(luò)(2G、3G、Wi-Fi、ADSL 等)、使用任意終端通過應(yīng)用虛擬化客戶端接入虛擬化平臺(tái),實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)3A(anytime,anywhere and anything)移動(dòng)辦公。
(3)智能終端增強(qiáng)的人機(jī)交互
蘋果的Siri通過話音就能實(shí)現(xiàn)操作,為了簡(jiǎn)化用戶操作的難度,Android 4.0通過強(qiáng)化Widgets用戶只要解鎖屏幕就能實(shí)現(xiàn)常用信息等的優(yōu)化,此外豐富的體感和外設(shè)使智能終端的玩法更多樣,例如藍(lán)牙、電子羅盤、攝像頭、GPS等??傊?,簡(jiǎn)化用戶操作、豐富用戶體驗(yàn)將是智能終端廠商下一步重點(diǎn)發(fā)展的方向,基于此應(yīng)用虛擬化的云架構(gòu)與智能終端能力結(jié)合產(chǎn)生出新的應(yīng)用使用方式,并衍生出許多應(yīng)用于家庭和商務(wù)的應(yīng)用模式,例如智能終端用戶可以控制家中的智能電器;商務(wù)用戶可以在智能手機(jī)上處理公司報(bào)表以與其他工作人員同步,教師可以通過手機(jī)處理學(xué)生成績(jī)、演示課件,而計(jì)算能力由后端云計(jì)算平臺(tái)統(tǒng)一提供。應(yīng)用虛擬化為新形態(tài)下的人機(jī)交互模式提出了若干適配技術(shù),如通過虛擬通道技術(shù),將智能終端人機(jī)交互翻譯成遠(yuǎn)程可識(shí)別的指令和信號(hào),能很好地將智能終端本地人機(jī)交互屬性與遠(yuǎn)程應(yīng)用服務(wù)對(duì)接。
(4)智能終端大屏趨勢(shì)
隨著智能終端的不斷普及,平板電腦銷量的迅速攀升,人們對(duì)顯示效果也提出了更高的要求,蘋果公司的9.7英寸iPad廣受歡迎,近期推出的iPad3屏幕像素高達(dá)2 560 dpi×1 920 dpi,三星也推出了 5.3英寸 1 280 dpi×800 dpi像素的大屏幕i899系列手機(jī),終端公司都試圖給用戶以更佳的視覺享受,大屏幕發(fā)展的趨勢(shì)使應(yīng)用虛擬化向智能終端推送原來基于PC開發(fā)的應(yīng)用服務(wù)成為可能,應(yīng)用服務(wù)在大屏幕智能終端上的體驗(yàn)將近乎于PC。
(5)智能終端安全性需求
移動(dòng)終端越來越多地涉及商業(yè)秘密和個(gè)人隱私等敏感信息,面臨各種安全威脅,移動(dòng)終端作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最主要的載體,面臨著嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。應(yīng)用虛擬化技術(shù)針對(duì)智能終端的安全性提出了若干增強(qiáng)安全的技術(shù),增強(qiáng)了智能終端抵御安全風(fēng)險(xiǎn)的能力。
智能終端在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的作用舉足輕重,為了更好地發(fā)展基于應(yīng)用虛擬化技術(shù)的云應(yīng)用,必須考慮以上提出的基于應(yīng)用虛擬化的智能終端需求,對(duì)屏幕自適應(yīng)、會(huì)話保持、終端增強(qiáng)安全性、虛擬通道技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,優(yōu)化端到端交付系統(tǒng)的性能,以適應(yīng)各種獨(dú)特的用戶場(chǎng)景。
智能終端設(shè)備越來越趨于多元化,主流智能手機(jī)操作系統(tǒng)平臺(tái)就有 Windows Phone、Android、Symbian、iOS,新的移動(dòng)便攜設(shè)備MID(移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備)、平板電腦(如iPad)正在涌入市場(chǎng),考慮上述設(shè)備的分辨率、屏幕尺寸,傳統(tǒng)的信息化系統(tǒng)的終端軟件存在著適配投入高的問題,往往新增一款設(shè)備就需要開發(fā)一個(gè)新的終端軟件版本。應(yīng)用虛擬化技術(shù)為適配智能終端屏幕尺寸以及分辨率,研制了基于動(dòng)態(tài)適配智能終端的顯示技術(shù),保證客戶端使用過程中,展示的應(yīng)用畫面與當(dāng)前使用的客戶端屏幕相匹配,并且可以根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),選擇不同分辨率、顏色深度和壓縮方式,實(shí)現(xiàn)顯示效果和網(wǎng)絡(luò)帶寬的相對(duì)平衡。屏幕自適應(yīng)協(xié)商原理示意如圖1所示。
屏幕自適應(yīng)技術(shù)在跨平臺(tái)應(yīng)用虛擬化產(chǎn)品中被普遍采用,然而,該技術(shù)存在一定的技術(shù)難點(diǎn),由于在虛擬化客戶端顯示的是服務(wù)器推送的畫面,畫面在本地相當(dāng)于一幀幀的圖片,畫面要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的適配終端顯示 (包括橫豎屏),需要在客戶端和服務(wù)器之間建立協(xié)商機(jī)制,這無疑帶來效率問題,從而建立起一套高效的分辨率協(xié)商機(jī)制,成為目前這一技術(shù)研究的方向。
3G技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)覆蓋面越來越廣,智能終端的迅猛發(fā)展,應(yīng)用的運(yùn)行場(chǎng)景多樣化,其中包含空間、終端、網(wǎng)絡(luò)的多樣化,基于應(yīng)用虛擬化技術(shù)的云應(yīng)用,必須適應(yīng)終端的多樣化運(yùn)行環(huán)境,保障終端云應(yīng)用能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差或網(wǎng)絡(luò)中斷情況下的順暢性、延續(xù)性,因此會(huì)話保持技術(shù)孕育而生。會(huì)話保持,即會(huì)話在網(wǎng)絡(luò)斷開連接、服務(wù)器與客戶端失去聯(lián)絡(luò)等非用戶行為注銷的情況下,保持正在運(yùn)行業(yè)務(wù)的狀態(tài),包括進(jìn)程、畫面位置、畫面內(nèi)容不變。具體實(shí)現(xiàn)方法如下。
·對(duì)于服務(wù)器在用戶登錄到注銷前保持的會(huì)話進(jìn)程,用戶在斷開網(wǎng)絡(luò)連接后需重新連接網(wǎng)關(guān)時(shí),網(wǎng)關(guān)首先會(huì)根據(jù)用戶名(域名)信息選擇用戶上次登錄的服務(wù)器,管理模塊再根據(jù)用戶名(域名)信息選擇上次登錄會(huì)話進(jìn)行連接,保證用戶會(huì)話的延續(xù)性。
·管理模塊也會(huì)定時(shí)檢測(cè)某個(gè)會(huì)話,若斷開連接(以最后一次連接時(shí)間為基準(zhǔn))的時(shí)間間隔超過指定時(shí)鐘值,則自動(dòng)注銷該會(huì)話,同時(shí)通知網(wǎng)關(guān)刪除會(huì)話信息,保證服務(wù)器資源的重利用。
會(huì)話保持技術(shù)作為保證虛擬化移動(dòng)辦公業(yè)務(wù)可靠性的技術(shù),被廣泛應(yīng)用于含有保存任務(wù)的業(yè)務(wù)中,如文檔編輯。然而,會(huì)話保持以耗費(fèi)服務(wù)器資源為代價(jià)換取云服務(wù)的可靠性,經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),多數(shù)用戶退出服務(wù)時(shí)選擇性地不注銷應(yīng)用,如此將導(dǎo)致服務(wù)器為保持應(yīng)用進(jìn)程而造成資源浪費(fèi)。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同制定不同的會(huì)話保持策略,實(shí)現(xiàn)資源與可靠性之間的平衡。
基于應(yīng)用虛擬化技術(shù)的云應(yīng)用多數(shù)應(yīng)用于企業(yè)級(jí)移動(dòng)辦公場(chǎng)景,對(duì)安全性要求極高。
協(xié)議上,應(yīng)用虛擬化利用特定協(xié)議實(shí)現(xiàn)運(yùn)行與顯示的隔離,在此協(xié)議的保證下,攻擊者無法找到如同傳統(tǒng)軟件標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的漏洞展開攻擊,這是應(yīng)用虛擬化與傳統(tǒng)運(yùn)行和顯示不分離的企業(yè)信息化解決方案的關(guān)鍵區(qū)別。當(dāng)智能終端客戶端遭受惡意軟件、僵尸網(wǎng)絡(luò)或者其他形式的惡意攻擊時(shí),由于應(yīng)用運(yùn)行在與物理主機(jī)隔離的虛擬機(jī)上,服務(wù)器主機(jī)不會(huì)受到病毒侵入,此時(shí)只要將應(yīng)用快速切換到備用虛擬機(jī)并快速重建虛擬機(jī)即可避免損失,可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的無縫遷移,保證應(yīng)用不中斷,免去了服務(wù)器系統(tǒng)重建的困擾。
框架上,基于SaaS云計(jì)算框架,可在云端對(duì)應(yīng)用、賬戶進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制,實(shí)施組策略、安全策略等,實(shí)現(xiàn)終端可控化安全管理。安全管理從不同角度,可分為用戶賬戶安全、應(yīng)用授權(quán)、交互安全、存儲(chǔ)安全、設(shè)備安全、屏幕軌跡等,詳細(xì)安全策略設(shè)計(jì)見表1。
當(dāng)移動(dòng)設(shè)備從企業(yè)外圍訪問企業(yè)資源時(shí),需要通過平臺(tái)無關(guān)方案安全遠(yuǎn)程訪問關(guān)鍵任務(wù)資源。在虛擬化企業(yè)應(yīng)用方面,通常會(huì)發(fā)現(xiàn)企業(yè)對(duì)所有簡(jiǎn)單的服務(wù)器(如用于開發(fā)的機(jī)器以及DNS等低風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)部IT應(yīng)用程序)進(jìn)行了虛擬化處理,卻沒有對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)用程序進(jìn)行虛擬化處理。造成虛擬化停滯的原因有多方面,但其中一個(gè)重要的原因是安全。安全小組沒有把握將為物理環(huán)境設(shè)計(jì)的安全做法搬到虛擬化環(huán)境,這是虛擬化應(yīng)用面臨的主要困惑。一個(gè)典型的例子就是反病毒軟件,在許多IT部門,每臺(tái)服務(wù)器每天同時(shí)更新自己的反病毒特征文件,因而導(dǎo)致25或50個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)進(jìn)行一樣的操作,拖累了服務(wù)器,因而導(dǎo)致吞吐量比較低。完善的虛擬化中安全策略成為虛擬化推廣的必經(jīng)之路,整合一層針對(duì)虛擬化的新的安全產(chǎn)品成為虛擬化安全領(lǐng)域的研究方向。
目前智能終端很普及且技術(shù)成熟,幾乎所有終端都有重力感應(yīng)器、電子羅盤、衛(wèi)星定位功能,如何將這些功能和云端運(yùn)用相結(jié)合,并且讓智能終端的操作習(xí)慣延續(xù)到云端應(yīng)用上,采用虛擬通道技術(shù)可解決這些問題。虛擬通道如同智能終端本地與云端的橋梁,可以實(shí)現(xiàn)本地云端化。通過虛擬通道技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)終端外設(shè)、能力與虛擬化云端能力可移植化互操作,具體實(shí)現(xiàn)了虛擬應(yīng)用提取二維碼、虛擬U盾、虛擬輸入法、虛擬剪切板、虛擬打印機(jī)、虛擬文件系統(tǒng)等功能。虛擬通道作為一個(gè)二次可開發(fā)的API,提供更多的本地能力開放,這些已實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)提升用戶體驗(yàn)頗具意義,具體的功能說明見表2。好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須深入了解產(chǎn)品本身、相關(guān)交互結(jié)構(gòu)、用戶習(xí)慣與用戶體驗(yàn),實(shí)踐中常常要在用戶體驗(yàn)與用戶習(xí)慣之間做出權(quán)衡,這兩者之間在虛擬化應(yīng)用這一特定場(chǎng)景下,存在著矛盾。虛擬化應(yīng)用本身是將PC端應(yīng)用在多平臺(tái)上延伸,如何在不同平臺(tái)及終端上模擬用戶PC的使用習(xí)慣,并且結(jié)合終端本身的操作風(fēng)格給用戶本地操作的體驗(yàn),成為應(yīng)用設(shè)計(jì)的原則亦是難點(diǎn),是值得不斷思考和研究的方向,虛擬通道技術(shù)在這一方面表現(xiàn)突出,它將終端外設(shè)能力虛擬化為服務(wù)器能力,在豐富虛擬應(yīng)用表現(xiàn)形式的同時(shí)帶來了本地化操作體驗(yàn),在移動(dòng)辦公領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但是在高清視頻、3D效果絢爛和對(duì)延遲敏感的應(yīng)用(如電話會(huì)議和VoIP等)等業(yè)務(wù)上,虛擬通道技術(shù)還存在著難以逾越的鴻溝。
表1 安全策略總覽
表2 虛擬通道技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能
除上述提到的應(yīng)用虛擬化技術(shù)適配智能終端的關(guān)鍵技術(shù)外,網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)、流量壓縮技術(shù)也是為智能終端實(shí)施虛擬化云應(yīng)用而提出的適配技術(shù),國(guó)外某些廠商擁有相對(duì)成熟的技術(shù)解決方案。
多個(gè)市場(chǎng)主體通過提供操作系統(tǒng)平臺(tái)控制終端高層軟件業(yè)務(wù),通過建立應(yīng)用程序商店等方式讓智能終端和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)深度融合,而這些本地化的應(yīng)用或商鋪化應(yīng)用均無法避免對(duì)智能終端本身的負(fù)載。設(shè)想一個(gè)無須安裝、不占用本地計(jì)算或存儲(chǔ)資源、無須終端管理、與平臺(tái)無關(guān)的云應(yīng)用倉(cāng)庫(kù),隨著倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用不斷完善其適配智能終端的能力,逐步使云應(yīng)用的體驗(yàn)與本地智能終端無縫融合,這樣的應(yīng)用倉(cāng)庫(kù)無疑將受到智能手機(jī)玩家的青睞,智能手機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將從應(yīng)用商店和本地應(yīng)用數(shù)量之爭(zhēng)上升到云端的爭(zhēng)奪。
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