吳浩

摘要：該文針對目前我校機房建設、使用與維護中出現的問題進行了分析，扼要闡述了虛擬化技術，提出了基于Citrix架構的虛擬化解決方案。

關鍵詞：虛擬化；桌面虛擬化

中圖分類號：TP311

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2017）10-0031-02

近年來，中職學校數字化校園建設得到前所未有的發(fā)展，作為信息化的基礎設施一數字化已經融入到中職學校的教學管理工作中，更多的課程走進了計算機機房，更多的教師開始使用數字化手段教學。與之而來的是，計算機的使用、管理與維護中出現諸多問題：

1）課程的多樣性導致了傳統(tǒng)的計算機機房管理需要針對分散在各個機房的PC進行維護和部署教學應用。

2）因為個人使用習慣的原因，造成對PC桌面的依賴性。

3）使用者可以隨意安裝各類軟件，容易受到網絡或其他潛在的病毒攻擊。

4）PC硬件對于安裝操作系統(tǒng)及應用軟件的支持程度，普通低配的PC不可能滿足所有需求的，我們不可能為開設某課程而購置某PC。

虛擬化技術可以很好地解決上述問題。虛擬化技術（virtu-alization Technology）是一種把計算機硬件系統(tǒng)（CPU、內存、存儲、I/O）、軟件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)、應用軟件）等不同層面的資源抽象分離開，統(tǒng)一調配資源的方法。主要用來透明化底層物理硬件，構建虛擬PC，解決因高性能的計算機資源產能過剩和老的舊的計算機資源產能過低帶來的系列問題，從而最大化的利用物理硬件并最終提高計算系統(tǒng)的靈活性。對使用者而言，PC利用率和使用壽命得到大幅提升的同時，維護工作量卻越來越低。

1.虛擬化技術

虛擬化是一個寬泛的術語，指的是對是對真實計算環(huán)境的抽象和模擬。它隱去了計算機的物理特性，把一個物理或多個物理的計算機資源表現為多個虛擬資或單一虛擬資源。簡單來說，虛擬化的對象是各種各樣的PC資源，虛擬環(huán)境下，用戶并不知道真實的硬件是如何配置的，但卻能在其中實現真實PC環(huán)境中的部分或全部功能。

當前計算機虛擬化技術主要包括硬件虛擬化、存儲虛擬化、應用虛擬化。

1.1硬件虛擬化

硬件虛擬化就是將實體的硬件資源（CPU、內存、存儲、I/O）抽象成邏輯資源，變成可以動態(tài)調配管理的“資源池”。我們不再受限于物理上的界限，而是將各類硬件資源整合起來，將多個相互隔離的虛擬服務器實際運行于單一或多個服務器上，從而提高計算機硬件資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實現服務器1：15或更高的整合率。最重要的是，虛擬化技術能夠把硬件利用率從5%-15%提高到80%甚至更高，而無需犧牲性能。

1.2存儲虛擬化

將實體的各類存儲設備（如硬盤、RAID等）通過虛擬化的技術集中管理，統(tǒng)一分配，分隔成不同的邏輯存儲空間，所有的存儲模塊在一個存儲池中得到統(tǒng)一管理。

1.3應用虛擬化

應用虛擬化將應用軟件從操作系統(tǒng)中分離出來，為應用程序提供了一個虛擬的運行環(huán)境。在這個環(huán)境中，不僅包括應用程序的可執(zhí)行文件，還包括它所需要的運行時環(huán)境。從本質上說，借助于這種技術，用戶可以把應用對低層的系統(tǒng)和硬件的依賴抽象出來，解決版本不兼容、軟件安全隱患及和維護成本高等問題，以及進行合理的數據備份與恢復。

傳統(tǒng)的PC應用環(huán)境將計算機硬件、操作系統(tǒng)、應用程序、用戶數據和配置文件等耦合在一起，給支持和維護帶來了很大困難，遠不如虛擬化技術便捷。

2.虛擬化技術應用

虛擬化計算機可以用來對服務器，存儲，網絡，桌面應用程序進行整合，提高機房資源利用率和管理靈活性，降低維護成本。

2.1現狀

寧夏交通學校信息中心在機房建設和管理上面臨的問題是：

1）隨著多媒體教學的普及，許多教師開始在機房授課。機房在使用前，維護人員須對教學所需要的軟硬件資源進行部署，同時卸載不需要的資源，經常性的系統(tǒng)部署與卸載，造成工作量巨大，使得計算機整體性能逐步降低。若計算機系統(tǒng)崩潰，重裝系統(tǒng)和部署應用軟件會占用管理人員的大量時間，如果機房PC感染了網絡病毒，管理人員就疲于奔命了。

2）機房建設中，各種網絡應用日益見多。如果按傳統(tǒng)方式，學校為每一項應用部署一臺單獨的服務器，那么，投入的資金就非常巨大而且服務器的利用率也不高。

3）為了保證機房的正常使用，我們采用了系統(tǒng)還原技術，學生對PC進行的設置，執(zhí)行開機還原策略，這造成了計算機教學的不可延續(xù)性。每次上課，學生都需要再設置一次。

2.2虛擬化的優(yōu)勢

和傳統(tǒng)IT資源分配的應用方式相比，虛擬化有以下優(yōu)勢：

1）虛擬化技術能夠整合服務器資源，提高硬件利用率。

傳統(tǒng)業(yè)務的部署是：為每一項業(yè)務應用配置獨立服務器，服務器的規(guī)模通常是針對壓力測試的峰值配置，服務器的處理能力遠遠大于服務器處理業(yè)務的平均負載，大部分時間服務器處于空閑狀態(tài)，硬件資源得不到最大利用。

而虛擬化技術能夠動態(tài)調用空閑資源，提高資源利用率，減小服務器集群規(guī)模。

2）虛擬化技術可以提高維護人員的工作效率。

統(tǒng)一在服務器端管理和配置虛擬PC環(huán)境及應用軟件，可以對數據、應用和系統(tǒng)進行集中管理、維護和控制，以減少現場支持工作量。

3）虛擬化技術可以降低信息化建設資金成本。

虛擬化帶來的直接好處就是終端設備采購的成本降低，延長已有PC系統(tǒng)使用周期，只要外設可用，就可以轉化為普通終端。間接降低了電子垃圾的產生數量。

2.3系統(tǒng)設計

2.3.1整體結構設計

我們把使用環(huán)境劃分成三個部分：終端用戶、虛擬桌面和后臺應用，各部之間只開放訪問必需的端口，使用者所有的應用集中控制在虛擬桌面。利用防火墻嚴格隔離終端用戶后可以對后臺應用服務器起到很好的保護作用。

訪問流程簡單地描述為：

教師使用各種終端設備連接人口服務器（WI），通過域控制器（AD）驗證身份，在基礎架構服務器集群的調控下，訪問分配給他的虛擬桌面；

機房設備開啟時，將其設為從網絡引導，從PVS備置服務器下載引導文件進行引導設置，系統(tǒng)將找到相應的虛擬磁盤，然后將其裝載到PVS上。該虛擬磁盤上的軟件將根據需要通過流技術推送到目標設備。而對目標設備而言，虛擬磁盤就像常規(guī)的系統(tǒng)硬盤驅動器一樣。

2.3.2基礎架構設計

整個構架以Citrix XenServer的服務器虛擬化平臺為基礎，作為一種虛擬化技術，Citrix降低了總開銷，并提供了接近于實體服務器的性能。

使用2臺聯想萬全R630 G7（Xeon E7420*4/24GB/SASl46G*4/RAID5）物理服務器主機組成一個XenServer Pool（資源池），一臺聯想萬全R525 G3（xeon E5650*2/8GB/SAS300G*2/RAID5）作為PVS服務器，共享一定大小空間的ISCSI存儲。

2.3.3管理平臺架構設計

（1）DDC（虛擬桌面交付控制器）

Virtual Desktop Delivery Controller有2個作用：一是將虛擬桌面的請求指向可用的系統(tǒng)；二是負責新虛擬桌面的注冊?？刂破魍ㄟ^整合的Web接口組件間接與用戶進行交互，即：用戶通過Web網站，或者通過本地安裝的接收器，請求分發(fā)虛擬桌面。

（2）Virtual Desktop Provisioning（虛擬桌面置備）

采用流技術通過網絡將單一標準桌面鏡像，包括操作系統(tǒng)和軟件按需交付給物理虛擬桌面。終端可以是虛擬的，也可以是物理的。除了硬盤之外，內存、CPU、GPU都調用本地的計算資源，性能基本和傳統(tǒng)桌面沒有區(qū)別。

2.3.4終端架構設計

機房以現有PC為終端，應用PXE技術遠程引導置備服務器上的操作系統(tǒng)鏡像；教師計算機則使用安裝Citrix聯機插件（以前稱為“Citfix Desktop Receiver”），允許在終端和虛擬桌面之間建立直接ICA連接。

3.結束語

事實說明：在現有數字化校園體系結構基礎上，根據我校實際情況，應用虛擬化技術，改變原有硬件設施的部署方式，將維護人員從繁忙的硬件維護中解脫出來，有利于提高現有硬件資源的利用率；有利于數字化教學工作的開展。