桌面虚拟化简介
桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化,以达到桌面使用的安全性和灵活性。可以通过任何设备,在任何地点,任何时间访问在网络上的属于我们个人的桌面系统。
桌面虚拟化依赖于服务器虚拟化,在数据中心的服务器上进行服务器虚拟化,生成大量的独立的桌面操作系统(虚拟机或者虚拟桌面),同时根据专有的虚拟桌面协议发送给终端设备。用户终端通过以太网登陆到虚拟主机上,只需要记住用户名和密码及网关信息,即可随时随地的通过网络访问自己的桌面系统,从而实现单机多用户。
通过与IAAS的结合,桌面虚拟化也演变成桌面云(DAAS :Desktop As a Service).IAAS提供基础资源平台,桌面虚拟化和云平台的完美融合达到类似于SAAS一样的效果,这便是DAAS。
计算机虚拟化技术当前主要包括服务器虚拟化、应用虚拟化、桌面虚拟化。网络虚拟化,显卡虚拟化(也称GPU虚拟化)等技术都在快速发展,在不久的将来,当前物理的PC设备将都支持虚拟化技术,实现IAAS(infrastructure as a service),实现真正意义的云计算。而桌面虚拟化技术是当前发展最快的,也是最具应用前景的技术。
桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化,以达到桌面使用的安全性和灵活性。
桌面虚拟化技术,维基百科上给出的定义是:“Desktop virtualization (或者称为Virtual Desktop Infrastructure) 是一种基于服务器的计算模型,VDI概念最早由虚拟化厂商VMware提出,已经成为标准的技术术语。虽然借用了传统的瘦客户端的模型,但是让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点:将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理;同时用户能够获得完整PC的使用体验。
要了解桌面虚拟化的技术,我们就要了解桌面虚拟化的发展过程。
我们可以比较简单地将桌面虚拟化技术分为以下几个阶段:
大型机时代
最早的大型机出现的时候,价格比较昂贵,并且整个大型机的计算能力也是比较高,那个时候就有人提出,一台机器给多台使用的方法,不过那不是真正意义上的桌面虚拟化,是依赖于系统的多个用户的多任务形态。例如LINUX、UNIX和WINDOWS的服务器版本就可以支持多用户形态。
WINDOWS下的硬盘分区
这个可能要提起一下,这个肯定不算是虚拟化范畴,但是不可不提。在硬盘的容量不断的增加的情况下,我们便把硬盘的逻辑的分区,不同区域做不同的用途的效果,这有点类似硬盘的“虚拟化技术”
桌面虚拟化协议的鼻祖
RDP/ICA协议,在行业内的人员可能都知道RDP协议是微软从CITRIX公司购买过来后进行研发的,RDP就是以前和现在最流行的远程桌面协议( Remote Desktop Protocol),所以RDP和ICA是亲兄弟,只不过被不同的厂家养着,自然也有差异。
共享器
对于许多用户共享器也是比较了解的,一台服务器上承载一个操作系统,通过微软的协议远程分发给终端用户,终端用户只需要通过一个很简单的盒子就可以获取到桌面。桌面虚拟化和桌面协议看起来很像,但是这个可不是兄弟,桌面虚拟化是一个服务器上承载若干个系统,通过专有的桌面协议分发给终端用户。这两个大差别就决定了两个产品的不同定位,共享器在市场上风靡了一段时间后也逐渐的退出市场。
桌面操作系统虚拟化
这里的这个题目是为了区分服务器虚拟化技术,特别强调桌面操作系统被虚拟。其实这个概念基本可以被等同与Vmware Workstation和微软VPC的方式实现的桌面级的操作系统。当然这种应用模式,主要开发人员和测试人员经常使用的,虽然虚拟的并不一定是XP,2000 professional,vista等桌面系统。这里之所以提倒这个是因为在虚拟化技术刚起步的时候,一些厂商将此定义为桌面虚拟化技术,例如微软在推出MED-v技术之前,都是将VPC定义为微软的桌面虚拟化产品。
在这个角度定义的所谓桌面虚拟化,基本上可以被认为是用于pc上的桌面系统之上的虚拟化解决方案,只是与服务器虚拟化简单的区别与对应。其本身解决的仍然是操作系统的安装环境与运行环境的分离,不依赖于特定的硬件。但是不可否认的是,而且当服务器虚拟化技术成熟之后,真正得虚拟桌面技术才开始出现。
第一代桌面虚拟化技术
第一代桌面虚拟化技术,真正意义上将远程桌面的远程访问能力与虚拟操作系统结合了起来,使得桌面虚拟化的企业应用也成为可能。
首先,服务器虚拟化技术的成熟,以及服务器计算能力的增强,使得服务器可以提供多台桌面操作系统的计算能力,以当前4核双CPU的志强处理器16G内存服务器举例,如果用户的xp系统分配256M内存,平均水平下,一台服务器可以支撑50-60个桌面运行,则可以看到,如果将桌面集中使用虚拟桌面提供,那么50-60台的桌面采购成本将高于服务器的成本,而管理成本,安全因素,还未被计算在内,所以服务器虚拟化技术的出现,使得桌面虚拟化技术的企业大规模应用成为可能。
当然,如果只是把台式机上运行操作系统转变成为服务器上运行的虚拟机,而用户无法访问,当然是不会被任何人接受的。所以虚拟桌面的核心与关键,不是后台服务器虚拟化技术讲桌面虚拟,而是让用户能够通过各种手段,任何时间,任何地点,通过任何可联网设备都能够访问到自己的桌面,即远程网络访问的能力。而这又转回到和应用虚拟化的共同点,即远程访问协议的高效性上。
提供桌面虚拟化解决方案的主要厂商包括微软、VMware、Citrix,而使用得远程访问协议主要利用三种协议:早期由Citrix开发的,后来被微软购买并集成在Windows中的RDP协议,这种协议被微软桌面虚拟化产品使用,而基于Vmware 的Sun Ray等硬件产品,也都是使用RDP协议;第二种就是Citrix自己开发的独有的ICA协议,Citrix将这种协议使用到其应用虚拟化产品与桌面虚拟化产品中。第三种是加拿大的Teradici公司开发的的PCoIP协议用于VMware的桌面虚拟化产品,用于提供高质量的虚拟桌面用户体验。
协议效率决定了虚拟桌面使用的用户体验,而用户体验是决定了桌面产品生命力的关键,(微软的成功与Vista的没落无不证明了这一点)。从官方的文档与实际测试来看,通常情况下,ICA协议要优于RDP和PCoIP协议,需要30-40kbps的带宽,而RDP在60kbps,这些都不包括看视频,玩游戏以及3D制图状态下的带宽占用率。正是由于这个差别,虚拟桌面的用户体验有比较大差别。一般情况下,在LAN环境下,一般的应用RDP和ICA都能正常运行,只不过是RDP协议造成网络占用较多,但对于性能还不至于产生很大影响,但是在广域网甚至是互联网上,RDP协议基本不可用。而在视频观看,Flash播放,3D设计等应用上,即使局域网,RDP的性能也会受到较大影响(在优酷上有很多视频进行比较),ICA的用户体验会很流畅。而且根据Citrix官方刚刚推出的HDX介绍,这方面的新技术会得到更快地推进。而微软和Vmware也意识到了这一差别,微软转而加大RDP协议的研发与优化,VMware也和加拿大的Teradici公司合作使用其开发的PCoIP协议,用于提供高质量的虚拟桌面用户体验。最新的VMware view 5.0产品提高了PCoIP协议的性能,并将带宽占用率降低了75%,也为虚拟桌面的领跑协议。
特别强调的是,这三家厂商后台的服务器虚拟化技术,微软采用的是Hyper-v,Vmware使用的是自己的vSphere,Citrix可以使用XenServer、Hyper-v和vSphere。
第二代桌面虚拟化技术
第一代技术实现了远程操作和虚拟技术的结合,降低的成本使得虚拟桌面技术的普及称为可能,但是影响普及的并不仅仅是采购成本,管理成本和效率在这个过程中也是非常重要的一环。
纵观IT技术应用历史,架构的变化和三国中名言一样:分久必合,合久必分。从最早主机-亚终端集中模式,到PC分布模式,到今天的虚拟桌面模式,其实是一个计算使用权与管理权的博弈发展。开始主机模式,集中管理,但是应用困难,必须到机房去使用;PC时代来临,所有计算都在PC上发生,但是IT的管理也变成分布式的,这也是为什么IT部门的桌面管理员压力最大,需要分布式的管理所有用户的PC,管理的成本也大幅度上升。桌面虚拟化将用户操作环境与系统实际运行环境拆分,不必同时在一个位置,这样即满足了用户的灵活使用,同时帮助IT部门实现了集中的控制,从而解决了这一问题。但是如果只是将1000个员工的pc变成1000个虚拟机,那么IT管理员的管理压力可能并没有降低,反而上升了,只不过是不用四处乱跑了而已。
为了提高管理性,第二代桌面虚拟化技术进一步将桌面系统的运行环境与安装环境拆分、应用与桌面的拆分、配置文件的拆分,从而大大降低了管理复杂度与成本,提高了管理效率。如下图所示:
我们简单来计算一下:如果一个企业有200个用户,如果不进行拆分,IT管理员需要管理200个镜像(包含其中安装的应用与配置文件)。而如果进行操作系统安装与应用还有配置文件的拆分,假设有20个应用,则使用应用虚拟化技术,不用在桌面安装应用,动态将应用组装到桌面上,则管理员只需要管理20个应用;而配置文件也可以使用Windows内置的功能,和文件数据都保存在文件服务器上,这些信息不需要管理员管理,管理员只需要管理一个文件服务器;而应用和配置文件的拆离,使得200个人用的操作系统都是没有差别的Windows XP,则管理员只需要管理一个镜像(用这一个镜像生成200个运行的虚拟的操作系统,简单来讲可以理解成类似于无盘工作站的模式)。所以总的来说,IT管理员只需要管理20个应用,1个文件服务器,和1个镜像。管理复杂性大大下降。
这种拆分也大大降低了对存储的需求量(少了199个xp的存储),降低了采购和维护成本。更重要的是从管理效率上,管理员只需要对一个镜像或者一个应用进行打补丁,或者升级,所有的用户都会获得最新更新后的结果,从而提高了系统的安全性和稳定性,工作量也大大下降。
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