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基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

2015-12-08 05:01:20李興華
關(guān)鍵詞:桌面備份虛擬化

李興華

(國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院,寧夏銀川 750001)

基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

李興華

(國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院,寧夏銀川 750001)

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展及企業(yè)信息化建設(shè)的逐步推進(jìn),企業(yè)辦公系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到云終端模式。云終端是基于云計(jì)算的商業(yè)模式,為企業(yè)辦公系統(tǒng)提供了更經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦公終端選擇。文章通過研究云終端技術(shù)難點(diǎn)及安全方案,設(shè)計(jì)了基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng),為各個(gè)類型的企業(yè)辦公系統(tǒng)向云計(jì)算方向發(fā)展提供了一定的借鑒作用。

云終端 虛擬化 辦公系統(tǒng)

1 引言

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展及企業(yè)信息化建設(shè)的逐步推進(jìn),企業(yè)辦公系統(tǒng)也在發(fā)生著深刻的變化。從早期的“單一任務(wù)”式的輔助辦公到“多任務(wù)共享”式的現(xiàn)代化辦公系統(tǒng),再到現(xiàn)在的“集中部署,網(wǎng)絡(luò)協(xié)作”式的云終端企業(yè)辦公系統(tǒng),企業(yè)辦公系統(tǒng)的需求在不斷發(fā)生變化,同時(shí)也反過來推動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷創(chuàng)新并為之服務(wù)。

2 企業(yè)辦公系統(tǒng)的發(fā)展歷史

企業(yè)辦公系統(tǒng)從誕生至今,可簡單劃分為3個(gè)階段[1,2]:①采用單機(jī)設(shè)備(如文字處理機(jī)、復(fù)印機(jī)和傳真機(jī)等)完成單項(xiàng)工作的輔助辦公系統(tǒng);②采用一些綜合設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等),在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享和設(shè)備共享的多任務(wù)共享辦公系統(tǒng);③數(shù)據(jù)、文字、聲音和圖像等多媒體信息,通過廣域網(wǎng)傳輸、處理和存儲(chǔ),在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了資源的共享。在這一階段,隨著企業(yè)辦公終端的演化,出現(xiàn)了“集中部署,網(wǎng)絡(luò)協(xié)作”式的云終端企業(yè)辦公系統(tǒng)。

3 云終端的特點(diǎn)

云終端是基于云計(jì)算商業(yè)模式應(yīng)用的終端設(shè)備和終端平臺(tái)服務(wù)的總稱,云終端的終端技術(shù)可實(shí)現(xiàn)共享主機(jī)資源,桌面終端無需許可,大幅減少硬件投資和軟件許可證開銷,并實(shí)現(xiàn)單機(jī)多用戶,每一個(gè)用戶獨(dú)立享用完整的PC功能,綠色環(huán)保,省電省維護(hù),是信息發(fā)展時(shí)代的高端產(chǎn)品[3]。

云終端與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)單機(jī)進(jìn)行日常辦公模式不同,傳統(tǒng)辦公模式中用戶通過顯示器和計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行日常辦公。在云終端模式中用戶通過顯示器、安全接入端(本地?zé)o硬盤)登陸后臺(tái)服務(wù)資源進(jìn)行日常辦公。后臺(tái)服務(wù)資源采用服務(wù)器、磁盤陣列等為用戶提供計(jì)算和存儲(chǔ)能力。

云終端具有以下優(yōu)勢:①用戶體驗(yàn)好,能夠動(dòng)態(tài)調(diào)配硬件資源,具備快速恢復(fù)軟硬件故障能力;②保密安全性更強(qiáng),可統(tǒng)一開展安全防護(hù),有效防范違規(guī)行為,進(jìn)行軟硬件漏洞補(bǔ)丁升級(jí);③大幅提升運(yùn)維效率,可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一安裝辦公軟件,統(tǒng)一配置應(yīng)用策略;④硬件資源利用率高,可按需分配硬件資源,能充分利用顯示器、鼠標(biāo)鍵盤等老舊設(shè)備。

4 基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng)

云終端辦公系統(tǒng)將傳統(tǒng)顯示器加電腦主機(jī)訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行日常辦公方式改變?yōu)轱@示器加瘦終端連接登陸云終端后臺(tái)服務(wù),通過瘦終端訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行日常辦公,云終端訪問模式如圖1所示。

圖1 云終端訪問模式

云終端辦公系統(tǒng)對外提供服務(wù)業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 云終端業(yè)務(wù)流程圖

在圖2中,各流程如下:①通過PC、瘦終端或服務(wù)門戶向虛擬應(yīng)用服務(wù)器提供的訪問站點(diǎn)提交身份憑據(jù);②Web訪問站點(diǎn)向虛擬應(yīng)用服務(wù)器中的桌面發(fā)布模塊(桌面交付控制器)轉(zhuǎn)交用戶身份憑據(jù);③桌面交付控制器向身份驗(yàn)證功能的微軟活動(dòng)目錄提交用戶身份憑據(jù)查詢用戶權(quán)限;④桌面交付控制器向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器查詢分配給用戶的桌面組;⑤桌面交付控制器向系統(tǒng)管理模塊查詢該桌面組中的桌面的狀態(tài);⑥桌面交付控制器通知Web訪問站點(diǎn)為本次會(huì)話分配的桌面;⑦Web訪問站點(diǎn)向用戶設(shè)備上發(fā)送指向本次分配的虛擬桌面的連接會(huì)話文件;⑧用戶設(shè)備與本次分配的虛擬桌面建立連接;⑨虛擬桌面代理程序向桌面交付控制器查詢許可;⑩桌面交付控制器向許可服務(wù)器查詢用戶是否有合法的許可;

4.1 關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)

⑴桌面虛擬化技術(shù)

桌面虛擬化技術(shù)在服務(wù)器端為每個(gè)用戶準(zhǔn)備其專用的虛擬機(jī)并在其中部署用戶所需的操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用,通過桌面顯示協(xié)議將完整的虛擬機(jī)桌面交付給遠(yuǎn)程的用戶。將應(yīng)用軟件統(tǒng)一安裝在遠(yuǎn)程服務(wù)器上,用戶通過和服務(wù)器建立的會(huì)話對服務(wù)器桌面及相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行訪問和操作,而不同用戶之間的會(huì)話彼此隔離[4]。在操作系統(tǒng)事件(如鍵盤敲擊、鼠標(biāo)點(diǎn)擊或視頻顯示更新等)層和應(yīng)用軟件層之間插入虛擬化層,從而削弱2個(gè)層次之間的緊耦合關(guān)系,使得應(yīng)用的運(yùn)行不再局限于本地操作系統(tǒng)事件的驅(qū)使。

⑵加密傳輸協(xié)議

一種高效率的數(shù)據(jù)交換協(xié)議,采用了數(shù)據(jù)壓縮、加密和連接優(yōu)化技術(shù),每一個(gè)用戶的連接只占用少量的網(wǎng)絡(luò)帶寬,而實(shí)際運(yùn)行的客戶端軟件位于后臺(tái)的局域網(wǎng)內(nèi),因此終端用戶相當(dāng)于用少量的網(wǎng)絡(luò)帶寬就可以享受到局域網(wǎng)內(nèi)的運(yùn)行速度。如系統(tǒng)客戶端和服務(wù)器之間有大量的數(shù)據(jù)交互,使用集中模式可以有效地降低數(shù)據(jù)傳輸,大大提高整體性能。

⑶動(dòng)態(tài)擴(kuò)容技術(shù)

基于分布式存儲(chǔ)技術(shù)的云硬盤,元數(shù)據(jù)服務(wù)器集群和存儲(chǔ)服務(wù)器集群等資源池可以在線動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。存儲(chǔ)服務(wù)器集群的擴(kuò)展包括存儲(chǔ)服務(wù)器數(shù)量和存儲(chǔ)服務(wù)器中磁盤數(shù)量的擴(kuò)展,存儲(chǔ)服務(wù)器集群的擴(kuò)展帶來的是容量上的增長,在擴(kuò)展過程中無需中斷云存儲(chǔ)系統(tǒng)上應(yīng)用的運(yùn)行,擴(kuò)展的容量即插即用。而且隨著存儲(chǔ)服務(wù)器數(shù)量的增多,整套集群存儲(chǔ)系統(tǒng)的聚合帶寬也會(huì)線性的增長[5]。元數(shù)據(jù)服務(wù)器集群的擴(kuò)展帶來的是文件數(shù)量存儲(chǔ)能力的增長,整個(gè)擴(kuò)展過程對用戶完全透明,擴(kuò)展的元數(shù)據(jù)服務(wù)器即刻能夠提供服務(wù),前端應(yīng)用無需進(jìn)行任何配置。隨著元數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)量的增多,整套集群存儲(chǔ)系統(tǒng)所提供的元數(shù)據(jù)服務(wù)能力也會(huì)呈線性增長,能夠管理的文件總個(gè)數(shù)也線性增加。

⑷在線動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)

元數(shù)據(jù)服務(wù)器根據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器處理能力和負(fù)荷的不同,動(dòng)態(tài)給每個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器分配不同的權(quán)值,使其能夠接受相應(yīng)權(quán)值數(shù)的服務(wù)請求。在進(jìn)行數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)遷移過程中前端應(yīng)用無需停止服務(wù),而且數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)遷移過程對前端的應(yīng)用服務(wù)器是完全透明的,從而在擴(kuò)容的同時(shí)也提高了整個(gè)平臺(tái)的IO效率。數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)遷移過程可以隨時(shí)中斷,用戶可以在前端應(yīng)用負(fù)載較高的情況下將數(shù)據(jù)遷移過程停止,在合適的時(shí)間重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)遷移任務(wù),數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)遷移任務(wù)將繼續(xù)進(jìn)行。

⑸數(shù)據(jù)冗余技術(shù)

云硬盤將文件分段存儲(chǔ)在存儲(chǔ)服務(wù)器集群中,每一段都會(huì)有2個(gè)以上的有效副本存放在不同的存儲(chǔ)服務(wù)器上。云硬盤中一個(gè)磁盤上的數(shù)據(jù)段對應(yīng)的冗余數(shù)據(jù)是平均分布在其他所有的存儲(chǔ)服務(wù)器上的。在云硬盤中,不同應(yīng)用的不同數(shù)據(jù)對可靠性有不同的需求,云硬盤允許對虛擬存儲(chǔ)池中不同的目錄設(shè)置不同的副本數(shù),以滿足不同的應(yīng)用對數(shù)據(jù)的可靠性的相應(yīng)等級(jí)的需求。為了保證任何一臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器失效或者是任何一塊硬盤失效都不會(huì)影響數(shù)據(jù)的可靠性和一致性,在客戶端往存儲(chǔ)系統(tǒng)中寫入數(shù)據(jù)時(shí),所有的數(shù)據(jù)副本是同時(shí)寫入到存儲(chǔ)系統(tǒng)中的,當(dāng)正在有數(shù)據(jù)發(fā)生寫入的磁盤和存儲(chǔ)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí),元數(shù)據(jù)服務(wù)器會(huì)為此數(shù)據(jù)對象分配在正常的存儲(chǔ)服務(wù)器和磁盤中分配新的空間,以繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入,而之前在失效磁盤上寫入的數(shù)據(jù)則會(huì)通過另一份數(shù)據(jù)副本恢復(fù)到相應(yīng)的磁盤和存儲(chǔ)服務(wù)器上。

⑹帶外傳輸架構(gòu)技術(shù)

數(shù)據(jù)通道和元數(shù)據(jù)通道完全分開,所有的數(shù)據(jù)讀寫都直接在客戶端和存儲(chǔ)服務(wù)器之間進(jìn)行,整個(gè)IO架構(gòu)不存在任何單點(diǎn)性能限制。此外,元數(shù)據(jù)服務(wù)器集群中,所有的元數(shù)據(jù)服務(wù)器都是對等的,元數(shù)據(jù)均衡地存放在所有的元數(shù)據(jù)服務(wù)器中。完全對等的元數(shù)據(jù)服務(wù)器集群架構(gòu)使得每臺(tái)元數(shù)據(jù)服務(wù)器都能夠同時(shí)提供服務(wù),突破了傳統(tǒng)單元數(shù)據(jù)服務(wù)器架構(gòu)對文件數(shù)量的限制以及存儲(chǔ)服務(wù)能力的限制。存儲(chǔ)服務(wù)器集群中所有的存儲(chǔ)服務(wù)器都同時(shí)提供IO服務(wù),能夠向應(yīng)用服務(wù)器提供GByte/s級(jí)的聚合IO帶寬,能夠滿足大量的應(yīng)用服務(wù)器同時(shí)訪問存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來的性能需求。

4.2 安全方案

企業(yè)辦公系統(tǒng)作為重要的辦公平臺(tái),系統(tǒng)穩(wěn)定性和用戶數(shù)據(jù)的安全性尤為重要。安全方案主要通過集群架構(gòu)設(shè)計(jì)和備份相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn),結(jié)合權(quán)限控制和密碼管理制度,加強(qiáng)系統(tǒng)安全防護(hù)。

⑴集群架構(gòu)

集群架構(gòu)設(shè)計(jì)是當(dāng)一個(gè)組件出現(xiàn)故障時(shí),該組件上的業(yè)務(wù)平滑調(diào)度到集群中的其他組件上運(yùn)行。集群部署表現(xiàn)在:基礎(chǔ)架構(gòu)HA:采用虛擬化資源池中HA和資源冗余設(shè)計(jì),保障一臺(tái)物理服務(wù)器宕機(jī),其上運(yùn)行的虛擬機(jī)可以自動(dòng)遷移至健康狀態(tài)的物理主機(jī)中運(yùn)行,保障業(yè)務(wù)連續(xù)性。

數(shù)據(jù)庫鏡像:采用軟件方式(虛擬服務(wù)器+SQL鏡像)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的高可用與冗余,建立3臺(tái)虛擬服務(wù)器,安裝部署SQL數(shù)據(jù)庫主服務(wù)器、鏡像服務(wù)器和見證服務(wù)器。數(shù)據(jù)在主服務(wù)器和鏡像服務(wù)器中自動(dòng)實(shí)時(shí)同步,保障靜態(tài)配置和動(dòng)態(tài)的用戶會(huì)話相關(guān)信息不間斷服務(wù)。

⑵備份設(shè)計(jì)

備份是作為可用性系統(tǒng)中最為可靠,實(shí)現(xiàn)成本最低的實(shí)現(xiàn)手段。備份是將基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬機(jī)、關(guān)鍵用戶虛擬機(jī)、域控信息、數(shù)據(jù)庫文件和用戶文件等關(guān)鍵數(shù)據(jù)定期手動(dòng)或自動(dòng)備份,保障系統(tǒng)可用性。系統(tǒng)備份數(shù)據(jù)包括用戶數(shù)據(jù)備份和基礎(chǔ)架構(gòu)中關(guān)鍵虛擬機(jī)備份,關(guān)鍵虛擬機(jī)備份包括數(shù)據(jù)庫文件備份,域控制器初始狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)備份。關(guān)鍵虛擬機(jī)備份每周磁盤級(jí)備份,用戶數(shù)據(jù)每周文件級(jí)備份。

⑶權(quán)限控制

云終端管理員權(quán)限分為完全權(quán)限、只讀權(quán)限、計(jì)算機(jī)管理權(quán)限、分配權(quán)限和技術(shù)支持權(quán)限。只有擁有完全管理權(quán)限的管理員可以進(jìn)一步創(chuàng)建完全權(quán)限管理員或委派的管理員。專有桌面用戶可以擁有本地管理員權(quán)限,能夠在此桌面上自行安裝所需軟件。其他桌面用戶不設(shè)管理員權(quán)限,無法對虛擬桌面進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)操作。

⑷密碼管理

通過微軟AD域的組策略以及云終端產(chǎn)品自身的策略管理來滿足公司的安全要求。依據(jù)安全策略設(shè)置、更改、管理用戶密碼復(fù)雜度及更新頻率,從根本上消除弱口令威脅。

⑸加密存儲(chǔ)

在終端方面,采用用戶名口令進(jìn)行身份驗(yàn)證。支持USB-Key、智能卡雙重驗(yàn)證、動(dòng)態(tài)口令卡和生物認(rèn)證技等雙因子甚至多因子身份等安全身份認(rèn)證方式。在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面,采用專用傳輸及加密協(xié)議,在傳輸過程中僅傳輸鼠標(biāo)鍵盤的信號(hào)及畫面圖像的變換值,本身并不直接傳輸應(yīng)用的數(shù)據(jù),可有效防止傳統(tǒng)辦公在傳輸過程中由于攔截或入侵等手段造成信息泄漏。在存儲(chǔ)方面,本地不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)文件,均集中存儲(chǔ)到后臺(tái),并采用訪問加密、分布式存儲(chǔ)、多副本備份、定向傳遞和權(quán)限控制等技術(shù),優(yōu)化存儲(chǔ)方式,提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性。

⑹統(tǒng)一運(yùn)維

云終端辦公系統(tǒng)最終交付用戶一套運(yùn)行穩(wěn)定,功能完整的虛擬化桌面及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng),管理員后臺(tái)統(tǒng)一調(diào)度計(jì)算和存儲(chǔ)資源,后臺(tái)運(yùn)程運(yùn)維用戶使用過程中遇到的問題,后臺(tái)集中進(jìn)行軟件、策略和操作系統(tǒng)補(bǔ)丁等升級(jí)維護(hù),實(shí)現(xiàn)辦公環(huán)境的統(tǒng)一運(yùn)行維護(hù)。

⑺安全策略

系統(tǒng)后臺(tái)統(tǒng)一安全防護(hù)技術(shù),將改變單機(jī)安裝殺毒軟件為服務(wù)器后臺(tái)統(tǒng)一調(diào)度查殺,解決殺毒風(fēng)暴和升級(jí)風(fēng)暴問題。

4.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng)采用虛擬化架構(gòu)作為底層設(shè)計(jì),為云終端系統(tǒng)基礎(chǔ)服務(wù)器層提供一個(gè)高度可擴(kuò)展、高度可靠和穩(wěn)定的資源平臺(tái),具有內(nèi)置的業(yè)務(wù)連續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù)功能,能夠保護(hù)桌面數(shù)據(jù)和可用性,而且經(jīng)濟(jì)、易用,為桌面虛擬化提供一個(gè)強(qiáng)大的后臺(tái)保障。

管理層采用云桌面系統(tǒng)作為桌面虛擬化軟件,通過部署身份驗(yàn)證、桌面發(fā)布、桌面管控、應(yīng)用發(fā)布、應(yīng)用管控、審計(jì)應(yīng)用、桌面數(shù)據(jù)庫和審計(jì)數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)服務(wù)器和組件,提供了強(qiáng)大而靈活的桌面管理解決方案。允許將虛擬桌面交付給身處任何位置及使用任何類型設(shè)備的用戶。因此,無論用戶是作業(yè)型工作人員、標(biāo)準(zhǔn)型、資源型還是移動(dòng)工作人員,通過虛擬化平臺(tái)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生虛擬桌面,并將桌面作為一種服務(wù)交付給任何地點(diǎn)的用戶,從而簡化桌面管理,提高數(shù)據(jù)安全性。

圖3 基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng)的部署架構(gòu)設(shè)計(jì)

用戶層采用云終端的方式接入云桌面,它是一種使用專業(yè)嵌入式處理器、小型本地閃存及精簡版操作系統(tǒng)的基于PC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的小型行業(yè)專用商用PC。配置包含專業(yè)的低功耗、高運(yùn)算功能的嵌入式處理器。用于存儲(chǔ)操作系統(tǒng)的本地閃存、以及本地系統(tǒng)內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)適配器、顯卡和其它外設(shè)的標(biāo)配輸入/輸出選件,基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng)的部署架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示,云終端可以提供比普通PC更加安全可靠的使用環(huán)境,以及更低的功耗,更高的安全性。

5 結(jié)束語

云終端信息技術(shù)發(fā)展的高端產(chǎn)品。通過的基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方案的研究,為各個(gè)類型的企業(yè)辦公系統(tǒng)向云計(jì)算方向發(fā)展提供了一定的借鑒作用。如何充分發(fā)揮云終端和云計(jì)算的特點(diǎn),高效的為企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù),同時(shí)要絕對保障企業(yè)的信息安全防護(hù)到位,是今后基于云終端的企業(yè)辦公系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。

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Research and Design of Enterprise Office System Based on Cloud Terminal

LI Xing-hua
(State Grid Ningxia Electric Power Research Institute,Yinchuan Ningxia 750001,China)

With the continuous development of information network technology and the gradual advance of enterprise informational construction,the enterprise office system has developed to the cloud terminal mode.Cloud terminal is based on the cloud computing business model,which provides a more economical and practical office terminal choice for enterprise office system.In this paper,by studying the technical difficulties and cloud terminal security plan,an enterprise office system based on cloud terminal is designed.At the same time,this paper provides a certain reference for the development various enterprise office systems in the development direction of cloud computing.

cloud terminal;virtualization;office system

TP319

A

1008-1739(2015)21-68-4

定稿日期:2015-10-12

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