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开题报告一. 课题名称云计算与虚拟化（Cloud Computing and Virtualization）二.课题的背景随着计算机科学技术的发展，计算机技术在人类社会的作用逐渐上升，计算机是计算能力也在快速增长——天河一号超级计算机，计算能力超过每秒2500万亿。
但是计算系统利用率不高，据权威性能测试机构Metron’s Athene对一个计算机系统进行两天检测的数据显示，计算系统平均利用率只有25%-30%。
机器闲置的时间很多。
在日常办公、科研、软件测试等环境中，计算系统使用的灵活性也不够高，不同的应用软件需要在不同的计算系统下执行使得系统切换比较繁琐。
三. 研究意义系统虚拟化是将底层物理设备与上层操作系统、软件分离的一种去耦合的技术，虚拟化的目标是实现将IT资源利用率和灵活性最大化。
将多个操作系统融合在一台服务器上，提高资源利用率；应用系统不在依赖特定的硬件，能够更加灵活的维护系统。
虚拟化系统还可将用户的应用配置与计算系统分离，使用户可以自由、方便、快速的切换不同的计算系统来运行不同的应用软件。
四.本课题的基本内容1.什么是云计算？云计算（英语：Cloud Computing），是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。
整个运行方式很像电网。
云计算常与网格计算、效用计算、自主计算相混淆。
（网格计算：分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机组成的一个超级虚拟计算机，常用来执行一些大型任务；效用计算：IT资源的一种打包和计费方式，比如按照计算、存储分别计量费用，像传统的电力等公共设施一样；自主计算：具有自我管理功能的计算机系统。
）事实上，许多云计算部署依赖于计算机集群（但与网格的组成、体系结构、目的、工作方式大相径庭），也吸收了自主计算和效用计算的特点。
2．什么是虚拟化技术？虚拟化（英语：Virtualization）是一个表现逻辑群组或电脑资源的子集的进程，用户可以用比原本的组态更好的方式来存取这些进程。
桌面云关键技术研究【摘要】什么是桌面云，我们首先要答复一个问题是什么是云计算。
关于云计算的定义很多，按大家广泛认可的是维基百科上关于云计算的定义，即：“云计算（cloud computing），是一种互联网上的资源利用新方式，可为群众用户依托互联网上异构、自治的效劳进展按需即取的计算，云计算的资源是动态易扩展而且虚拟化的，通过互联网提供”。
【关键词】桌面，云，关键技术桌面云是符合上述云计算定义的一种云。
在 IBM 云计算智能商务桌面（IBM Smart Business Desktop Cloud）的介绍页面看，我们可以看到桌面云的定义是：“可以通过瘦客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序，以及整个客户桌面”。
也就是说我们只需要一个瘦客户端设备，或者其他任何可以连接网络的设备，通过专用程序或者浏览器，就可以访问驻留在效劳器端的个人桌面以及各种应用，并且用户体验和我们使用传统的个人电脑是一模一样的。
一、桌面云解决方案桌面云虚拟化构建于虚拟化平台之上，采用基于效劳器的计算模型，不同用户桌面以虚拟机的形式独立运行，同时共享CPU、内存、网络连接和存储器等底层物理硬件资源。
此架构将用户彼此隔离开来，使每个用户都拥有独立的操作系统，可以实现准确的资源分配，并能保护用户免受其他用户活动所造成的应用程序崩溃和操作系统故障的影响。
桌面云架构如以以下图1桌面云的各个组件：a）桌面云客户端。
可以是笔记本，台式机，ipad，也可以是兆民CC1000等智能终端b）桌面broker和云效劳端运维管理中心。
桌面broker和云效劳端运维管理中心是兆民研发部自主研发的系统软件。
桌面云broker 提供用户登陆，账单查询，续费，连接云桌面等功能。
云效劳端运维管理中心用于管理所有用户，维护云池系统运行状态，监控用户使用习惯，限制带宽等各种实用功能。
通过桌面broker和云效劳端运维管理中心不仅能增强控制能力和可管理性，还可以提供令用户倍感亲切的桌面体验，简化虚拟桌面的管理、调度和部署。
虚拟桌面及其关键技术分析1前言虚拟桌面是典型的云计算应用，它能够在“云”中为用户提供远程的计算机桌面服务。
服务提供者在数据中心服务器上运行用户所需的操作系统和应用软件，然后用桌面显示协议将操作系统桌面视图以图像的方式传送到用户端设备上。
同时，服务器对用户端的输入进行处理，并随时更新桌面视图的内容。
虚拟桌面的应用具有很多优势。
例如它能够提供随时随地访问的能力，支持多样化的接入设备选择，降低软硬件的管理和维护成本，强化用户的数据安全等，这使得虚拟桌面具有广阔的应用前景。
2主流虚拟桌面解决方案用户对于类似虚拟桌面的体验并不陌生，其前身可以追溯到Microsoft在其操作系统产品中提供的终端服务和远程桌面,但是它们在实际应用中存在着不足。
例如之前的终端服务只能够对应用进行操作，而远程桌面则不支持桌面的共享。
虚拟化技术的发展使虚拟桌面获得了长足的发展，当前虚拟桌面解决方案主要分为VDI（Virtual Desktop Infrastructure）和SBC（Server-Based Computing）两大类。
基于VDI的虚拟桌面解决方案的原理是在服务器侧为每个用户准备其专用的虚拟机并在其中部署用户所需的操作系统和各种应用，然后通过桌面显示协议将完整的虚拟机桌面交付给远程的用户，因此，这类解决方案的基础是服务器虚拟化。
服务器虚拟化主要有完全虚拟化和部分虚拟化两种方法：完全虚拟化能够为虚拟机中的操作系统提供一个与物理硬件完全相同的虚拟硬件环境；部分虚拟化则需要在修改操作系统后再将其部署进虚拟机中。
两种方法相比，部分虚拟化通常具有更好的性能，但是它对虚拟机中操作系统的修改增加了开发难度并影响操作系统兼容性，特别是Windows系列操作系统是当前用户使用最为普遍的桌面操作系统，而其闭源特性导致它很难部署在基于部分虚拟化技术的虚拟机中。
因此，基于VDI的虚拟桌面解决方案通常采用完全虚拟化技术构建用户专属的虚拟机，并在其上部署桌面版Windows用于提供服务，但也有部分方案对Linux桌面提供支持。
VDI虚拟化解决方案一、引言VDI（Virtual Desktop Infrastructure）虚拟化解决方案是一种基于云计算技术的桌面虚拟化方案，通过将用户的桌面操作系统和应用程序虚拟化到服务器上，实现用户可以随时随地通过终端设备访问自己的虚拟桌面。
本文将详细介绍VDI虚拟化解决方案的定义、优势、部署流程、关键技术和成功案例。
二、定义VDI虚拟化解决方案是一种将桌面操作系统和应用程序从本地计算机转移到服务器上的技术，用户可以通过终端设备（如个人电脑、笔记本电脑、平板电脑等）远程访问服务器上的虚拟桌面。
VDI虚拟化解决方案提供了灵便性、安全性和可扩展性，使得用户可以随时随地使用自己的个人桌面环境。
三、优势1. 灵便性：用户可以通过任何终端设备远程访问自己的虚拟桌面，无需依赖特定的硬件或者操作系统。
用户可以随时随地工作，提高工作效率。
2. 安全性：用户的数据和应用程序存储在服务器上，不会保存在本地设备上，减少了数据泄露和信息安全的风险。
同时，VDI解决方案提供了数据备份和灾难恢复功能，确保数据的安全性和可靠性。
3. 可扩展性：VDI解决方案可以根据企业的需求进行灵便扩展，增加或者减少虚拟桌面的数量，提供更好的用户体验和服务质量。
4. 成本效益：VDI解决方案减少了硬件设备的购买和维护成本，降低了企业的IT管理成本。
同时，用户可以共享服务器资源，提高硬件利用率，减少能源消耗和运维成本。
四、部署流程1. 环境评估：评估企业的IT基础设施和用户需求，确定是否适合部署VDI解决方案。
2. 设计规划：根据评估结果，制定VDI解决方案的设计方案，包括服务器规格、网络架构、存储需求等。
3. 硬件采购：根据设计方案，采购所需的服务器、存储设备和网络设备。
4. 软件安装：安装VDI虚拟化软件，如VMware Horizon、Citrix XenDesktop 等。
5. 虚拟桌面配置：根据用户需求，配置虚拟桌面的操作系统、应用程序和权限等。
基于云计算的虚拟桌面系统的设计与实现云计算的快速发展和广泛应用为企业和个人提供了更灵活、安全和可靠的计算资源。
虚拟桌面系统作为云计算中的重要应用之一，可以为用户提供可定制的桌面环境，并将计算资源集中存储在云端，为用户提供随时随地的访问和使用体验。
本文将重点探讨基于云计算的虚拟桌面系统的设计与实现。
首先，基于云计算的虚拟桌面系统的设计需要考虑到以下几个关键因素：安全性、性能、可用性和用户体验。
为了确保系统的安全性，需要采取有效的认证、加密和授权措施，以防止未经授权访问和数据泄露。
同时，虚拟桌面系统的性能和可用性也是设计中不可忽视的因素。
通过合理地分配计算资源、优化网络连接和提供高速存储访问，可以提高系统的响应速度和可用性。
另外，用户体验也是系统设计中的重要考虑因素，我们需要提供简洁直观的用户界面、高度自定义的桌面环境和多种接入方式，以满足用户的不同需求。
其次，基于云计算的虚拟桌面系统的实现涉及到多个技术要素。
首先是虚拟化技术，通过将客户端操作系统隔离在虚拟机中，可以实现多个用户同时访问同一台物理服务器的效果，提高资源利用率。
其次是存储技术，通过将用户的桌面环境存储在云端，用户可以实现跨设备的无缝访问，并避免数据丢失的风险。
此外，网络技术也是实现虚拟桌面系统的关键要素，通过优化网络连接，可以提高用户访问虚拟桌面的响应速度和稳定性。
同时，安全技术如身份认证、加密和访问控制也是实现虚拟桌面系统不可或缺的组成部分。
在设计和实现基于云计算的虚拟桌面系统时，需要考虑到用户需求的多样性。
不同用户对于虚拟桌面系统的要求不尽相同，因此系统应该提供灵活的定制功能。
用户可以根据自己的需求选择不同的桌面环境、应用程序和配置，以满足个性化的需求。
此外，虚拟桌面系统应该支持多种接入方式，包括PC 端、移动设备和Web浏览器，以便用户在不同设备上随时随地访问和使用虚拟桌面。
为了提高虚拟桌面系统的性能和用户体验，可以考虑引入缓存技术和负载均衡机制。
虚拟化技术提升计算机系统资源利用率的关键随着科技的不断发展，计算机系统在各个领域起到越来越重要的作用。
为了满足不断增长的需求，提升计算机系统的资源利用率变得尤为关键。
而在实现这一目标的过程中，虚拟化技术成为了关键之一。
本文将探讨虚拟化技术如何提升计算机系统资源利用率，并分析其关键因素。
一、什么是虚拟化技术虚拟化技术是一种将物理计算资源抽象化为虚拟资源的技术，通过软件技术将一个物理服务器划分为多个虚拟服务器，每个虚拟服务器运行一个或多个操作系统。
虚拟化技术实现了资源的隔离和共享，提供了更高效的资源利用方式。
二、虚拟化技术的优势1. 资源共享：通过虚拟化技术，多个虚拟服务器可以在一台物理服务器上同时运行，共享物理资源，避免资源的浪费。
2. 高可用性：虚拟化技术提供了灵活的虚拟机迁移功能，当一台物理服务器出现故障时，可以将虚拟机快速迁移到其他健康的物理服务器上，提高了系统的可用性。
3. 灵活性和扩展性：虚拟化技术可以根据需要创建、删除和调整虚拟服务器，提供了快速部署和扩展的能力，适应了不断变化的业务需求。
4. 资源利用率提升：通过虚拟化技术，可以将多个物理服务器的计算资源整合起来，提高了计算资源的利用率。
同时，虚拟化技术还可以根据实际需求动态调整资源分配，最大限度地提高资源利用效率。
三、影响虚拟化技术资源利用率的关键因素1. 虚拟机密度：虚拟机密度指的是在一台物理服务器上运行的虚拟机数量。
虚拟机密度的增加可以提高资源利用率，但同时也增加了系统的负载和资源竞争，需要合理调整虚拟机密度，维持系统的稳定性。
2. 虚拟机调度算法：虚拟机调度算法决定了虚拟机在物理服务器上的分配方式。
合理的虚拟机调度算法可以实现资源的均衡分配，避免资源的浪费，提高资源利用率。
3. 资源管理策略：虚拟化技术需要对物理资源进行管理和调度，合理的资源管理策略可以提高资源利用率。
例如，将资源分配给最需要的虚拟机，或者根据虚拟机的需求动态调整资源分配。
24虚拟桌面及关键技术分析前言虚拟桌面是典型的云计算应用，它能够在“云”中为用户提供远程的计算机桌面服务。
服务提供者在数据中心服务器上运行用户所需的操作系统和应用软件，然后用桌面显示协议将操作系统桌面视图以图像的方式传送到用户端设备上。
同时，服务器对用户端的输入进行处理，并随时更新桌面视图的内容。
虚拟桌面的应用具有很多优势。
例如它能够提供随时随地访问的能力，支持多样化的接入设备选择，降低软硬件的管理和维护成本，强化用户的数据安全等，这使得虚拟桌面具有广阔的应用前景。
主流虚拟桌面解决方案用户对于类似虚拟桌面的体验并不陌生，其前身可以追溯到M i c r o s o f t在其操作系统产品中提供的终端服务和远程桌面,但是它们在实际应用中存在着不足。
例如之前的终端服务只能够对应用进行操作，而远程桌面则不支持桌面的共享。
虚拟化技术的发展使虚拟桌面获得了长足的发展，当前虚拟桌面解决方案主要分为V D I（V i r t u a lDesktop Infrastructure）和SBC（Server-BasedComputing）两大类。
基于V D I的虚拟桌面解决方案的原理是在服务器侧为每个用户准备其专用的虚拟机并在其中部署用户所需的操作系统和各种应用，然后通过桌面显示协议将完整的虚拟机桌面交付给远程的用户，因此，这类解决方案的基础是服务器虚拟化。
服务器虚拟化主要有完全虚拟化和部分虚拟化两种方法：完全虚拟化能够为虚拟机中的操作系统提供一个与物理硬件完全相同的虚拟硬件环境；部分虚拟化则需要在修改操作系统后再将其部署进虚拟机中。
两种方法相比，部分虚拟化通常具有更好的性能，但是它对虚拟机中操作系统的修改增加了开发难度并影响操作系统兼容性，特别是Windows系列操作系统是当前用户使用最为普遍的桌面操作系统，而其闭源特性导致它很难部署在基于部分虚拟化技术的虚拟机中。
因此，基于VDI的虚拟桌面王 峰1 江 峰1 李朝阳2 1.中国电信股份有限公司北京研究院 北京 1000352.中国电信股份有限公司江西分公司 南昌 330046TELECO MM U NICAT IONS T ECHNOLOGY/2011·125www.ttm 解决方案通常采用完全虚拟化技术构建用户专属的虚拟机，并在其上部署桌面版Windows用于提供服务，但也有部分方案对Linux桌面提供支持。
基于S B C 的虚拟桌面解决方案原理是将应用软件统一安装在远程服务器上，用户通过和服务器建立的会话对服务器桌面及相关应用进行访问和操作，而不同用户之间的会话是彼此隔离的。
这类解决方案是在操作系统事件（例如键盘敲击、鼠标点击、视频显示更新等）层和应用软件层之间插入虚拟化层，从而削弱两个层次之间的紧耦合关系，使得应用的运行不再局限于本地操作系统事件的驱使。
其实，这种方式在早先的服务器版W i n d o w s中已有支持，但是在之前的应用中，用户环境被固定在特定服务器上，导致服务器不能够根据负载情况调整资源配给。
另外，之前的应用场景主要是会话型业务，具有局限性，例如不支持双向语音、对视频传输支持较差等，而且服务器和用户端之间的通信具有不安全性。
因此，新型的基于S B C 的虚拟桌面解决方案主要是在服务器版W i n d o w s提供的终端服务能力的基础上对虚拟桌面的功能、性能、用户体验等方面进行改进。
基于VDI和基于SBC的虚拟桌面解决方案的比较见表1。
从表1的比较可以看出，采用基于VDI的解决方案，用户能够获得一个完整的桌面操作系统环境，与传统的本地计算机的使用体验十分接近。
在这类解决方案中，用户虚拟桌面能够实现性能和安全的隔离，并拥有服务器虚拟化技术带来的其他优势，服务质量可以得到保障，但是这类解决方案需要在服务器侧部署服务器虚拟化及其管理软件，对计算和存储资源要求较高，成本较高，因此，基于VDI的虚拟桌面比较适用于对桌面功能需求完善的用户。
采用基于S B C 的解决方案，应用软件可以像传统方式一样安装和部署到服务器上，然后同时提供给多个用户使用，具有较低的资源需求，但是在性能隔离和安全隔离方面只能够依赖于底层的Windows操作系统。
另外，因为这类解决方案在服务器上安装的是服务器版Windows，其界面与用户惯用的桌面版操作系统有所差异，所以为了减少用户在使用时的困扰，当前的解决方案往往只为用户提供应用软件的操作界面而并非完整的操作系统桌面。
因此，基于S B C的虚拟桌面更适合对软件需求单一的内部用户使用。
虚拟桌面关键技术分析3.1 虚拟化技术基于V D I 的虚拟桌面解决方案需要为用户提供专属的虚拟机，并主要提供闭源W i n d o w s 操作系统的桌面。
因此，当前支撑V D I 虚拟桌面的虚拟机普遍基于完全虚拟化技术，例如V M w a r e 的E S X 虚拟机、M i c r o s o f t的H y p e r-V虚拟机、R e d H a t 集成在L i n u x 内核之中的K V M虚拟机以及C i t r i x采用完全虚拟化的X e n 虚拟机等。
总体而言，不同厂商的服务器虚拟化产品在技术本质上逐渐趋于一致，因此单台虚拟机的性能差异并不明显，但是不同的服务器虚拟化管理软件在功能、性能、易用性等方面尚有差距。
对于虚拟桌面而言，主要体现在虚拟机的供给和部署方式以及由此产生的相关差异上，这将成为服表1 基于VDI和基于SBC的虚拟桌面解决方案比较VDISBC服务器能力要求高，需要支持服务器虚拟化软件的运行低，可以以传统方式安装和部署应用软件，无需额外支持用户支持扩展性低，与服务器上能够同时承载的虚拟机个数相关高，与服务器上能够同时支持的应用软件执行实例个数相关方案实施复杂度高，需要在部署和管理服务器虚拟化软件的前提下提供服务低，只需要以传统方式安装和部署应用软件即可提供服务桌面交付兼容性高，支持Windows和Linux桌面及相关应用低，只支持Windows应用桌面安全隔离性高，依赖于虚拟机之间的安全隔离性低，依赖于Windows操作系统进程之间的安全隔离性桌面性能隔离性高，依赖于虚拟机之间的性能隔离性低，依赖于Windows操作系统进程之间的性能隔离性表2 主流虚拟桌面显示协议比较PCoIPRDP SPICE ICA 传输带宽要求高高中低图像展示体验高低中中双向音频支持低中高高视频播放支持低中高中用户外设支持低高低高传输安全性高中高高支持厂商VMwareMicrosoftRed HatCitrixTELECO MM U NICAT IONS T ECHNOLOGY /2011·126务器虚拟化技术选择的关键。
基于S B C 的虚拟桌面解决方案直接利用服务器版Windows的多用户环境，使各用户能够同时在同一服务器上获得属于自己的应用。
因为服务器版Windows已经能够较好地提供相关服务，所以这类解决方案的门槛较低。
当前，主流厂商中的C i t r i x和Microsoft发布有相关产品，其核心是对用于传输视图内容的桌面显示协议进行优化，以获得比其他产品更好的用户体验。
3.2 桌面显示协议桌面显示协议是影响虚拟桌面用户体验的关键，当前主流的显示协议包括PCoIP、RDP、SPICE、ICA等，并被不同的厂商所支持。
它们的比较见表2。
传输带宽要求的高低直接影响了远程服务访问的流畅性。
I C A采用具有极高处理性能和数据压缩比的压缩算法，极大地降低了对网络带宽的需求。
图像展示体验反映了虚拟桌面视图的图像数据的组织形式和传输顺序。
其中PCoIP采用分层渐进的方式在用户侧显示桌面图像，即首先传送给用户一个完整但是比较模糊的图像，在此基础上逐步精化，相比其他厂商采用的分行扫描等方式，具有更好的视觉体验。
双向音频支持需要协议能够同时传输上下行的用户音频数据（例如语音聊天），而当前的PCoIP对于用户侧语音上传的支持尚存缺陷。
视频播放是检测传输协议的重要指标之一，因为虚拟桌面视图内容以图片方式进行传输，所以视频播放时的每一帧画面在解码后都将转为图片从而导致数据量的剧增。
为了避免网络拥塞，I C A 采用压缩协议缩减数据规模但会造成画面质量损失，而SPICE则能够感知用户侧设备的处理能力，自适应地将视频解码工作放在用户侧进行。
用户外设支持能够考查显示协议是否具备有效支持服务器侧与各类用户侧外设实现交互的能力，RDP和ICA 对外设的支持比较齐备（例如支持串口、并口等设备），而PCoIP和SPICE 当前只实现了对U S B设备的支持。
传输安全性是各个协议都很关注的问题，早期的RDP不支持传输加密，但在新的版本中有了改进。
桌面显示协议是各厂商产品竞争的焦点，其中，R D P和I C A拥有较长的研发历史，PCoIP和SPICE相对较新但也日渐成熟，特别是S P I C E作为一个开源协议，在社区的推动下发展尤其迅速。
3.3 用户个性化配置个性化配置是虚拟桌面用户的必然需求。
当前的主流厂商产品普遍采用了Microsoft的AD域控机制进行用户的管理和认证，并将用户身份与包含其个人桌面设置需求的描述文件相关联。
当用户访问虚拟桌面时，在对其身份进行认证后，即可为其交付具有不同安全级别、不同应用权限的个性化虚拟桌面。
在基于S B C 的虚拟桌面解决方案中，因为服务器版Windows已经能够做到以应用的粒度设置用户权限，所以其用户描述文件比较简单。
在基于V D I的虚拟桌面解决方案中，因为每个用户在虚拟机配置、操作系统映像、用户应用部署等多个层次上具有不同的需求，所以用户描述文件非常复杂而且相关的文件规模也比较庞大（例如用户专属的操作系统映像文件）。
当前，各个厂商正在针对如何减少用户数据量进行产品改进，例如VMware的Linked Clone技术能够基于一个主镜像定制出多个虚拟桌面从而减少存储空间。
结束语虚拟桌面技术已经比较成熟，不同厂商的产品各具特色：V M w a r e 具有先进的底层服务器虚拟化架构；M i c r o s o f t拥有在操作系统领域的主导地位；Red Hat的开源策略使得其产品具有较低的成本；C i t r i x则不断地追求用户体验的提升。
当前尚没有哪家厂商的产品能够适用于所有应用场景，因此在应用和部署虚拟桌面解决方案时，必须结合实际需求选择合适的技术和产品，特别是对于一些特殊的用户外设，通常需要定制解决方案。
虚拟桌面未来的发展将主要从改善用户体验入手，其最终目标是提供接近甚至超出使用传统本地计算机桌面所能获得的用户体验。
对此，除了虚拟桌面解决方案厂商需要对虚拟桌面关键技术进行优化和改良外，运营商也能够发挥更大的作用，主要体现在：运营商的数据中心拥有海量的云基础设施，能够高效地提供虚拟桌面部署所需的软硬件资源，按需满足虚拟桌面用户的动态需求；运营商拥有分布广泛的有线和无线宽带网络，能够提供充足的带宽和优良的网络质量，有助于改善用户体验；运营商能够主导终端设备（例如手机、平板电脑、瘦客户机等）的研发，使之针对虚拟桌面进行专门的优化，实现用户的随时随地无缝接入虚拟桌面服务；运营商拥有强大的产品设计和市场营销能力以及丰富的运营管理经验，能够为用户提供精细化、多样化的虚拟桌面业务并提供良好的服务质量和合理的计费手段。
