基于虚拟化技术的私有云实施与推广.docx

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基于虚拟化技术的私有云实施与推广.docx

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基于虚拟化技术的私有云实施与推广

一、项目实施的背景和意义

1.1社会需求

随着信息化技术的不断深入发展，IT在整个经济社会中的重要性益加突出。

与此同时，企业业务正在变得规模化、精细化，对于IT部门来讲，为最终用户安装系统、设置和更新应用程序越来越成为一项繁重的任务。

而且移动办公的需求日益加大，也为企业信息管理提出了新的要求。

另一方面，最终用户日益要求他们的桌面尽可能快速地运行，并希望能够随时随地从终端设备中获得完整的用户体验。

种种因素，使得企业对提升IT管理的需求日益提高，其中，数据安全、统一管控、移动办公、绿色节能等问题越发突出，使得企业亟待一套完整的解决方案。

具体而言，主要存在以下问题：

1）数据安全问题

对于企业来讲，安全性始终是数据管理的首要要求。

除了服务器端的防病毒等措施，桌面也是需要加强管理的环境之一。

在加强桌面环境数据安全的措施中，不少企业通过禁止网络连接、禁止拷贝等措施来限制桌面与外界的沟通，以此防止重要数据的丢失、外泄等。

然而，不法分子仍然可以通过拆盗本地硬盘等措施实施破坏。

因此，企业需要一种有效的解决方案，一方面能够将工作所需的应用交于服务器端集中管控，仅在工作时将相关功能推至客户端，另一方面能够将产生的数据均保留在后台。

这样即使客户端被破坏，数据仍然可以被安全地保存，从而达到了安全性的目的。

这在一些政府部门，如专利审查等方面有着良好的应用空间。

2）统一管控问题

在技术方面，随着企业网络建设的完善，各种入网的终端设备逐渐增多。

而且各桌面的安全策略均由其自身制定，各终端同外界的连接环境也不尽相同。

在这种情况下，错误的设置可能会带来通信的不畅，甚至对安全造成隐患，因此实行严格的统一管控非常必要。

与此同时，在企业局域网中的任何一台电脑只要接入网络，其他机器就都可以访问共享资源，如共享上网等。

尽管共享文件可以加访问密码，但是非常容易被破解，在很多企业中，数据的传输是非常不安全的。

因此，企业需要一套可靠的解决方案，能够解决以下几点问题：

一是保密资料的管理，比如某个硬盘只允许某人进入，而对另一个人拒绝；某个文件只能让某个人看，或者某些人可以看，但不可以删除、修改、移动等。

二是对客户端权限的管理，例如防止公司员工在客户端桌面乱装软件，对客户端的安全造成隐患等。

三是网络资源的集中管理，所有网络资源，包括用户，均是在域控制器上维护，所有用户只要登入到域，均能进行身份验证，管理人员可以统一管理计算机资源，使得网络管理及维护的难度与成本大大降低。

3）异地办公问题

从业务规模扩张来讲，由于业务量的上升及业务范围的扩大，原先单一地点的办公已不能满足日益高涨的业务需求，因此，企业会建立更多的异地分支机构，由此将面对越来越多的员工分散在全国各地、各地工作如何协调统一的问题。

而另一方面各地员工之间的相互流动也将不可避免，将出现更多异地办公的机会。

对于企业来讲，有必要将各地员工的桌面纳入统一化管理，以使得各地拥有统一、规范的桌面环境，同时，异地办公的增加也提高了对桌面快速部署的要求。

对于员工来讲，他们更强调移动办公的重要性，同时，希望在各地之间流动时能够拥有与本地相同的桌面体验，以便尽可能在熟悉的环境中展开工作。

企业业务规模的扩张使得企业与员工双方均对桌面管理提出了更高的需求。

4）能源消耗问题

随着人们环保意识的提高，低碳、低排放、低能耗正成为越来越多的人们工作、生活中的一个要求。

随着国家将碳排放指标纳入十二五规划，绿色经济、低碳经济政策的出台也为企业的IT环境提出了更高的要求。

由于企业级用户IT设备数量庞大，如何尽可能减少IT设备的能源消耗就成为了规划与建设中的一个问题。

因此，企业比以前更需要一种既能够降低系统能耗，同时又能够保证前端需求的解决方案，从而达到降低电能消耗、减少碳排放的目的。

而同时，这一方案也需要能尽可能容易地实施，不对企业的正常运营带来较大的影响。

总之，随着企业业务的快速发展，已不能满足于IT部门及IT服务提供商只提供初级的IT系统支持等工作，而需要IT对业务形成直接而有效的支援。

管理及IT应用成熟的企业会将其视为企业的战略资源，将IT定位为与业务紧密相关的生产力，并要求IT的规划、建设、部署、管理等都能对具体业务形成直接的支持帮助。

1.2项目优势

随着云计算特别是以桌面虚拟化为主的私有云的快速发展，给这一系列问题的解决提供了新的思路。

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。

虚拟桌面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，然后采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，服务器将对用户端的输入进行处理，并随时更新桌面视图的内容。

具体而言，私有云有以下优势：

1）提高数据安全性

由于用户现实终端只是将运行的图像更新通过网络传输，显示在远程设备的显示设备上，数据与文件不会通过网络进行传输，而且由于只需要开一个端口，网络安全性也大大提高，即使不怀好意者截取数据包，图像的差异变化也很难恢复原有数据，利用加密手段，整个系统的安全性将得到大大提高。

2）高效的IT管理

通过私有云管理软件可以将操作系统的安装、运行环境与用户实际的操作环境进行分离，实际实现了管理和使用的分离，管理员只需要分配新的账号，新用户就可以立即通过任何设备访问属于其的桌面系统；管理员可以进行配置，就可以实现用户通过相同设备同时访问多个桌面系统；管理员只需要对后台镜像统一打一次补丁，所有用户下次使用的桌面就是最新的状态，管理员在后台对镜像安装一次程序，下次用户登录桌面，就可以使用此应用。

3）降低成本

减少投资成本：

客户端可以采用瘦客户端或云终端设备，投资成本近传统PC的50%~20%，同时延长现有所有设备使用寿命，能够将年折旧减少50%

减少运维成本：

传统一个专业机房管理员能够管理90台桌面，通过部署私有云解决方案后，一个管理员可以管理几乎所有的桌面，运维成本大大下降

降低运行成本：

瘦客户端或云终端的功率接近传统PC的六分之一，可以减少近80%的电量消耗，每台PC每年消耗电量在750度左右，则瘦客户端或云终端可以每年节省625度电量甚至更多，按照200台PC计算，每度电量1元钱，将节省元每年（以上结果按照功率峰值计算，PC300W，每天开机10小时，一年开机250天计算，瘦客户端类似，所以节省比例不变）。

4）绿色IT

由于耗电量的减少，目前国内火力发电每度电产生500k二氧化碳，部署私有云解决方案后可以使100台PC客户端少产生31.25吨二氧化碳，同时瘦客户端或云终端结构简单，可以延长设备寿命，从而减少电子垃圾的产生数量，更加环保

5）移动办公

用户可以通过网络，在任何时间，任何地点访，通过任何设备访问属于自己的桌面，甚至可以通过PDA及各种移动终端访问自己的桌面。

1.3经济和社会效益

企业在实施一套解决方案时，考虑最多的便是投资所带来的回报，即投资回报率（ROI）问题。

当前，已有国外研究机构开展了桌面虚拟化的投资回报率研究，根据其研究结果，不同行业的私有云解决方案投资回报率在四年内可以达到100%-300%。

在国内，对这一问题的研究也已陆续展开。

以业务较为广泛的金融行业为例，企业对桌面虚拟化方案的成本支出通常包括项目启动成本、软件认证与延续成本、硬件采购成本、人员维护成本等方面，而收益包含了对IT外包的节省、对雇员的削减、对各部门人员的合理调配、对电脑设备更新的节省、对办公空间的节省等，除此以外，收益还包括增强了数据安全、增强了人员的跨部门工作经验、提高了员工的产能、保证了业务连续性等非量化的因素。

在国内若干实施了私有云解决方案的金融机构中，根据某银行公开的资料，测算其投资回报期为17个月，投资回报率达到255%，其内部收益率（IRR）也达到178%。

表1.某企业私有云解决方案收益表

条目

数额

投资回报率（ROI）

255%

回报期（月）

四年期成本

￥3,124,263

四年期收益

￥11,092,403

四年期净利润

￥7,968,140

内部收益率（IRR）

178%

同时，在方案实施后的四年时间里，企业所积累的流动现金呈现递增的趋势。

根据计世资讯的测算，该银行实施私有云解决方案后的支出成本从第二年开始将大幅削减49%，同时收益大幅提升278%，而到随后的第三、四年，企业每年的成本支出均稳定保持在第一年的30%左右，而收益均保持在首年的600%以上。

因此从现有的经验来看，私有云为企业所带来的高额投资回报是量化的、可视的，能够为企业产生显而易见的效益。

由于其回报的价值体现在为企业节省长期的运维成本，因而在发达国家中已受到广受关注，并已在若干示范企业中得到了良好的应用，而在今后一段时间内，由于国内更多企业投资回报价值的显现，也将为国内市场带来机遇。

二、技术发展趋势及国内外发展现状

2.1主要发展方向

当前基于虚拟化的私有云解决方案主要分为三大方向：

VSE（VirtualServerEnvironment，服务器虚拟化）、VDI（VirtualDesktopInfrastructure，桌面虚拟化）和SBC（Server-BasedComputing，应用虚拟化）。

（一）服务器虚拟化

基于VSE的虚拟化解决方案，也即所谓的服务器虚拟化，其原理是将服务器物理资源，以及和它们连接的网络及存储虚拟化，抽象成逻辑资源，然后将它们聚合到一个统一资源池。

在资源池中可以创建和运行多个和硬件无关的独立虚拟机，虚拟机封装完整的操作系统和应用程序，对用户而言是一个具有标准硬件配置的服务器。

图1.服务器虚拟化示意图

其主要的功能有：

✧虚拟机动态迁移功能，可以方便的在不同物理服务器之间不中断业务地迁移虚拟机，极大地方便了物理服务器的故障维修，避免维修过程中的长时间的业务中断。

同时，可以方便的进行业务整合及业务部署调整。

✧虚拟机镜像功能，两台物理服务器之间实时进行虚拟机状态同步，当一台物理服务器或其上的虚拟机发生故障后，另外一台服务器上镜像虚拟机立即接替故障服务器上的虚拟机运行，业务不中断。

虚拟机镜像功能提供了虚拟机和物理服务器的高容错性保障。

✧存储迁移功能，可以实现本地磁盘文件到另外一台物理服务器本地磁盘的迁移，在不中断业务的情况下实现存储迁移，从而实现在没有共享存储的情况下，跨设备的虚拟机备份和克隆，虚拟机迁移等。

✧虚拟机备份及快照功能，管理员可以手工备份虚拟机，也可以配置策略定时备份，同时还可以创建虚拟机快照，保存虚拟机运行状态。

备份和快照功能提供了故障恢复机制，当前虚拟机故障后，可以方便的从快照点或备份点还原。

✧负载均衡功能，实现集群服务器之间根据负载情况的自动的、动态的虚拟机迁移，从而平衡集群之间各物理服务器的负载，充分利用硬件资源保证业务处理性能。

目前国内外在服务器虚拟化领域比较有优势的公司主要有VMware、Citrix、Microsoft以及Redhat等。

其对比如下：

表2.服务器虚拟化产品对比表

VMware

Citrix

Microsoft

Redhat

产品对比

安装配置

很复杂，需要专业人员来部署

安装相对容易，不支持中文，管理不方便

依赖于2008操作系统，配置超复杂

不支持中文安装，配置复杂

实用功能

个性化功能非常少，C/S及半web管理

个性化功能非常少，全球统一研发体系，本土性差

个性化功能非常少，本土性差

个性化功能非常少，全球统一研发体系，本土性差

分权管理

支持

不支持

P2V功能

支持

不支持

备份机制

借助第三方备份软件实现

借助第三方，支持快照

支持快照

操作系统

全系列操作系统

支持

动态迁移

全平台动态迁移

支持同型号CPU的动态迁移

只支持同型号的CPU迁移

全平台支持

高可用性

支持

负载均衡

支持

不支持

容错机制

FT功能，但是对vCPU颗数有限制

不支持

存储迁移

支持本地存储迁移

不支持

内存虚拟化

支持内存预售

支持

支持静态或动态内存配置

不支持

硬盘虚拟化

支持

不支持

虚拟交换机

和其它厂家合作支持

不支持

产品线

从服务器虚拟化到桌面、应用虚拟化

从服务器虚拟化到桌面虚拟化

只有服务器虚拟化

（二）桌面虚拟化

基于VDI的虚拟化解决方案，也即所谓的桌面虚拟化，其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使用。

这样可以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。

图3.桌面虚拟化示意图

具体而言，桌面虚拟化可提供如下功能：

✧支持多终端设备，包括PC机（Windows、Linux）、笔记本、瘦客户机（XPE、WES）、云终端（Linux）等多种终端设备，不同终端设备均能满足办公应用、研发应用（编程、仿真、设备远程调试）、设计应用（2D/3D应用）等。

用户可以根据现有终端设备情况，逐步实施桌面虚拟化、逐步更新终端设备，在获得信息安全保障的同时，逐步节省终端采购成本，节能减排。

✧精细化控制，桌面虚拟化应用对终端外设的远程携带控制有严格的要求，不同的用户可能有不同的使用要求。

比如有的用户需要连接特定的USB设备进行远程调试，但又不希望核心信息资产通过USB渠道泄密；有的用户需要从终端上传文件或者copy信息，但不允许从服务器端虚拟机中向终端copy文件和信息，等等。

为满足用户个性化需求，方物桌面虚拟化解决方案提供桌面连接的精细化控制，在满足用户个性化使用的同时杜绝信息安全隐患。

✧支持两种连接模式，虚拟桌面解决方案在连接模式上提供高穿透模式和高性能模式两种模式，分别对应于广域网应用场景（需穿越防火墙）和局域网应用场景（不需要穿越防火墙）。

其中高穿透模式可以应用于广域网也可以应用于局域网，方便穿越防火墙；高性能模式应用于局域网对时延要求比较高的业务场景（比如串行Modem下载）。

两种连接模式为不同应用场景的应用提供了针对性的优化选择。

✧虚拟机管理方式灵活，虚拟桌面解决方案提供灵活的桌面虚拟机管理方式，管理员可以根据需要创建不同的桌面虚拟机模板，通过虚拟机克隆方式克隆桌面虚拟机。

虚拟机克隆有多种模式可以选择：

完整克隆、Diff克隆、只读克隆。

目前主流的桌面虚拟化产品以VMware和Citrix为主，其产品对比如下：

表3.桌面虚拟化产品对比表

VMware

Citrix

后

台

虚

拟

机

技

术