云计算导论：概念-架构与应用PPT第6章.pptx

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1、1 第 6 章 桌面云云计算导论：概念 架构与应用第6章桌面云人民邮电出版社 21世纪高等院校云计算和大数据人才培养规划教材2 第 6 章 桌面云业务价值和缺点概述发展历史桌面云架构6.16.2内容导航C O N T E N T S虚拟桌面架构（VDI）技术6.36.46.5虚拟桌面交付协议6.6应用发布6.73 第 6 章 桌面云6.1 概述随着云计算发展和应用的深入，在IaaS、PaaS和SaaS这三种服务模式的基础上，还衍生出来一些新的服务，如桌面云（Desktop as a Service，桌面即服务）等。桌面云基于IaaS，通过桌面管理和服务模块，为用户提供良好的桌面服务，使用户可以

2、通过PC、笔记本电脑、平板电脑甚至手机在任何有网络接入的地方访问自己的桌面，包括用户的应用软件、配置和数据。桌面云是符合云计算定义的一种云，也就是把桌面作为一种共享的可配置计算资源以服务的方式提交给用户。IBM对桌面云的定义为“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”。桌面云的定义4 第 6 章 桌面云6.1 概述虚拟桌面是桌面云的核心技术，它可以为用户提供部署在云端的远程计算机桌面服务，即通过在云计算平台服务器上运行用户所需的操作系统和应用软件，采用桌面交付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显示。同时，用户端的输入通过网络传递至

3、服务侧进行处理，并更新桌面视图内容。桌面云的核心技术虚拟桌面的工作原理5 第 6 章 桌面云6.1 概述在后面各节我们将对这些技术分别进行介绍。桌面云除了依赖虚拟桌面技术以外，还需要使用桌面管理技术、桌面远程传送和显示技术以及应用流技术等的支持。另外，由于桌面云降低了对本地终端的要求，瘦终端作为一种新的终端形式，也应纳入桌面云的技术范畴。其中，桌面管理技术主要提供对桌面的部署和管理，接受用户终端的请求，为用户分配相应的“桌面”，并建立与终端之间的“桌面连接”。对于第二代虚拟桌面来讲，应用流（Streaming）是这一领域的关键技术。6 第 6 章 桌面云概述6.1内容导航C O N T E N

4、 T S虚拟桌面架构（VDI）技术业务价值和缺点发展历史桌面云架构6.26.36.46.5虚拟桌面交付协议6.6应用发布6.77 第 6 章 桌面云6.2 业务价值和缺点桌面云的业务价值很多，除了上面所提到的随时随地访问桌面以外还有下面一些重要的业务价值。管理成本包括操作系统安装配置、升级、修复的成本；硬件安装配置、升级、维修的成本；数据恢复、备份的成本；以及各种应用程序安装配置、升级、维修的成本。在传统桌面应用中，这些工作基本上都需要在每个桌面上做一次，工作量非常大。在桌面云解决方案里，管理是集中化的，IT工程师可以通过控制中心管理成千上万的虚拟桌面，所有的更新、打补丁都只需要更新“基础镜像

5、”。（1）集中化管理安全是IT工作中一个非常重要的方面，一方面各单位对自己有安全要求，另一方面政府对安全也有些强制要求，一旦违反，后果非常严重。在桌面云解决方案里，首先，所有的数据以及运算都在服务器端进行，客户端只是显示其变化的影像而已，所以在不需要担心客户端来非法窃取资料。我们在电影里面看到的商业间谍拿着U盘疯狂复制公司商业机密的情况再也不会出现了。其次，IT部门根据安全挑战制作出各种各样新规则，这些新规则可以迅速地作用于每个桌面。（2）安全性高8 第 6 章 桌面云6.2 业务价值和缺点传统个人计算机的耗电量是非常大的。一般来说，每台传统个人计算机的功耗在200W左右，即使它处于空闲状态时

6、耗电量也至少在100W左右，每台计算机桌面的耗电量在480度左右，非常惊人。此外，为了冷却这些计算机使用产生的热量，还必须使用一定的空调设备，这些能量的消耗也是非常大的。采用云桌面解决方案以后，每个瘦客户端的电量消耗在16W左右，只有原来传统个人桌面的8%，所产生的热量也大大减少了。（3）绿色环保相比传统个人桌面而言，桌面云在整个生命周期里的管理、维护、能量消耗等方面的成本大大降低了。从硬件成本来看，桌面云在初期硬件上的投资是比较大的，因为需要购买新的服务器来运行云服务，但是由于传统桌面的更新周期是3年，而服务器的更新周期是5年，所以硬件上的成本基本相当。但是由于软成本的大大降低，而且软成本在

7、TCO中占有非常大的比重，所以采用云桌面方案总体 TCO（Total Cost Overhead，人均总成本）大大减少了。根据 Gartner 公司的预计，云桌面的TCO相比传统桌面可以减少40%。（4）总拥有成本减少9 第 6 章 桌面云概述6.1内容导航C O N T E N T S业务价值和缺点6.2虚拟桌面架构（VDI）技术发展历史桌面云架构6.36.46.5虚拟桌面交付协议6.6应用发布6.710 第 6 章 桌面云6.3 发展历史虚拟桌面技术的发展与整个计算机产业的进步息息相关。在20世纪80年代前计算机出现的早期阶段，因为庞大的机器规格和高昂的制造代价，当时计算机的访问通常都是采

8、用集中式处理方式，用户通过主机/哑终端模式使用计算资源。这种访问方式与虚拟桌面采用的远程访问模式很相似。在20世纪70年代末期至20世纪90年代，随着人们对计算机操作体验要求的提升，基于图形用户界面（GUI）的计算机桌面技术开始出现和兴起，施乐、苹果、Microsoft等先后推出了具有GUI桌面的操作系统。进入21世纪后，在个人计算机的日益推广和广泛应用中存在的诸多问题开始显现，特别是系统运维复杂度的剧增，更使人们把目光重新聚焦于集中部署的计算资源交付方式上，这一需求与云计算的理念不谋而合，虚拟桌面技术也进入了新的黄金发展期。虚拟桌面技术的发展历程11 第 6 章 桌面云6.3 发展历史从虚拟

9、桌面技术的发展来看，其与传统计算机使用方式的重要区别之一是将远程服务器提供的桌面内容显示到用户的本地终端上，而这种远程显示能力最早可追溯到20世纪80年代推出的UNIX X Window系统提供的远程显示功能。X Window是网络透明的窗口显示系统，由相关的计算机软件和网络协议组成，能够用于位图显示，为联网的计算机提供基本的图形用户接口。X Window中的“客户端”和“服务器”等术语的定义是从程序的角度出发，而不是从用户的角度出发。X Window的技术架构X11的技术架构12 第 6 章 桌面云6.3 发展历史（1）Ed Iacobucci于1989年创建Citrus Systems（思

10、杰）。1993年，Citrix推出了名为“WinView”的产品。1994年，Citrix在WinView中增加了对TCP/IP协议栈的支持。（2）随着Microsoft在IT行业异军突起，Citrix开始与Microsoft合作，并于1995年推出了WinFrame。Microsoft在1997年开始研发RDP（Remote Desktop Protocol）协议，用于在提供终端服务的服务器和客户端之间交换数据。（3）面对虚拟桌面市场的广阔前景，VMware（威睿）于2007年发布了业界第一款基于VDI技术的虚拟桌面产品VDM 1.0（Virtual Desktop Manager 1.0）

11、，进而在2008年1月发布VDM 2.0，并在同年12月发布了第三个正式版本，同时将产品名称改为View。市场上主流的虚拟桌面方案提供商从发展历史可以看出，真正的桌面虚拟化技术，是在服务器虚拟化技术成熟之后才出现的。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起来，使得桌面虚拟化的企业应用成为了可能。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、应用与桌面拆分、应用与配置文件拆分，从而大大降低了管理复杂度与成本，提高了管理效率。新型的虚拟桌面模式目前Citrix、VMware和Microsoft的虚拟桌面均达到了第二代的水平，而一些

12、利用开源软件开发的桌面云产品还属于第一代水平。13 第 6 章 桌面云概述6.1内容导航C O N T E N T S业务价值和缺点6.2发展历史6.3虚拟桌面架构（VDI）技术桌面云架构6.46.5虚拟桌面交付协议6.6应用发布6.714 第 6 章 桌面云6.4 桌面云架构桌面云的核心技术是桌面虚拟化基础架构（Virtual Desktop Infrastructure，VDI）。它不是给每个用户都配置一台运行Windows的桌面PC，而是在数据中心部署桌面虚拟化服务器来运行个人操作系统，通过特定的传输协议将用户在终端设备上键盘和鼠标的动作传输给服务器，并在服务器接收指令后将运行的屏幕变化

13、传输到瘦终端设备。桌面云不能简单地理解为是一个产品，而应该是一种基础设施，其组成架构较为复杂，通常可以分为终端设备层、网络接入层、桌面云控制层、虚拟化平台层、硬件资源层和应用层6个部分，如下图所示。15 第 6 章 桌面云6.4 桌面云架构虚拟桌面终端主要负责给用户显示虚拟桌面视图，并通过外设接收用户侧的输入，再将其发送到服务侧。虚拟桌面客户端的主要功能是进行桌面交付协议的解析，主要分为瘦终端和软终端两大类。瘦终端主要是指根据实际需求定制的硬件终端及相关外设，软终端则指以客户端软件或者浏览器插件的形式存在的应用软件。终端设备层对终端设备类型的广泛兼容性保障了企业办公终端的自由性，终端用户可根据

14、不同的场景选择不同的终端方式，真正实现BYOD移动办公。（1）终端设备层网络接入层将远程桌面输出到显示器，以及将键盘、鼠标以及语音等输入传递到虚拟桌面。桌面云提供了各种接入方式供用户连接。桌面云用户可以通过有线、无线、VPN网络接入，这些网络既可以是局域网，也可以是广域网，连接的时候即可以使用普通的连接方式，也可以使用安全连接方式。在网络接入层里，网络设备除了提供基础的网络接入承载功能外，还提供了对接入终端的准入控制、负载均衡和带宽保障等。（2）网络接入层16 第 6 章 桌面云6.4 桌面云架构桌面云控制层负责整个桌面云系统的调度，例如新虚拟桌面的注册以及将虚拟桌面的请求指向可用的系统。用户

15、通过与控制器交互进行身份认证，最终获得授权使用的桌面。虚拟桌面提供统一的Web登录界面服务以及与后方基础架构的通信能力，其自身也提供高可用性和负载均衡的能力。桌面云控制层以企业作为独立的管理单元为企业管理员提供桌面管理的能力。管理单元则由桌面云的系统级管理员统一管理。除此以外，桌面云控制层为了能够支持更大规模、更高的可用性和可靠性，通常还需要具备负载均衡、高可用性、高安全性等功能。（3）桌面云控制层虚拟化平台是云计算平台的核心，也是虚拟桌面的核心，承担着虚拟桌面的“主机”功能。对于云计算平台上的服务器，通常都是将相同或者相似类型的服务器组合在一起作为资源分配的母体，即所谓的服务器资源池。虚拟化

16、平台可以实现动态的硬件资源分配和回收。在创建虚拟桌面的时候，企业级别管理员可以提供虚拟机对物理服务器的类型要求，比如必须支持图形卡虚拟化，虚拟化平台会自动在满足条件的服务器上分配资源给新建的虚拟桌面。（4）虚拟化平台层17 第 6 章 桌面云6.4 桌面云架构硬件平台层由多台服务器、存储和网络设备组成，为了保证桌面云系统正常工作，硬件基础设施组件应该同时满三个要求：高性能、大规模、低开销。服务器技术是桌面云系统中最为成熟的技术之一，因为中央处理器和内存原件的更新换代速度很快。这些资源使得服务器成为桌面云系统的核心硬件部件，对于桌面云部署来说，合理规划服务器的规模尤其重要。在桌面云平台中，由于存

17、储系统对保证数据访问是至关重要的，存储系统的性能和可靠性是基本考虑要素。（5）硬件平台层应用层主要用于向虚拟桌面部署和发布各类用户所需的软件应用，从而节约系统资源，提高应用灵活性。应用流技术是虚拟桌面应用层的一个重要方面，它使得传统个人计算机应用不经修改就可以直接用于虚拟桌面场景中，消除了应用软件对底层操作系统的依赖。利用应用流技术，软件不再需要在虚拟桌面上安装，同时其升级管理可以集中进行，实现了动态的应用交付。（6）应用层18 第 6 章 桌面云概述6.1内容导航C O N T E N T S业务价值和缺点6.2发展历史6.3桌面云架构6.4虚拟桌面架构（VDI）技术6.5虚拟桌面交付协议6

18、.6应用发布6.719 第 6 章 桌面云6.5 虚拟桌面架构（VDI）技术基于VDI架构的虚拟桌面解决方案的原理就是在服务器侧为每个用户准备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用户使用。因此，VDI架构的基础是服务器虚拟化。VDI的基本架构 VDI基本架构20 第 6 章 桌面云6.5 虚拟桌面架构（VDI）技术（1）用户访问层（End User Access Layer）用户访问层是用户进入VDI的入口。用户通过支持VDI访问协议的各种设备，如计算机、瘦客户端、上网本和手持移动设备等来访问。（2）虚拟架构服务层（Virtua

19、l Infrastructure Service Layer）虚拟架构服务层为用户提供安全、规范和高可用的桌面环境，如VMware使用的是RDP和PCoIP，Citrix使用ICA/HDX，RedHat使用SPICE等。（3）存储服务层（Storage Service Layer）存储服务层存储用户的个人数据、属性、镜像和实际的虚拟桌面镜像。虚拟架构服务调用存储协议来访问数据。VDI里面常用到的存储协议有NFS（Network File System）、CIFS（Common Internet File System）、iSCSI和Fibre Channel等。VDI基本架构的层次21 第 6

20、 章 桌面云6.5 虚拟桌面架构（VDI）技术Hypervisor：Hypervisor为虚拟桌面的虚拟机提供虚拟化运行环境。这些虚拟机就称为用户虚拟桌面。用户虚拟桌面（Hosted Virtual Desktop）：虚拟机里面运行的桌面操作系统和应用就是一个用户虚拟桌面。连接管理器（Connection Broker）：用户的访问设备通过连接管理器来请求虚拟桌面。它管理访问授权，确保只有合法的用户才能够访问VDI。管理和提供服务（Management and Provisioning Service）：管理和提供服务集中化管理虚拟架构，它提供单一的控制界面来管理多项任务。高可用性服务（Hig

21、h Availability Service）：高可用性（HA）服务保证虚拟机在关键的软件或者硬件出现故障时能够正常运行。HA可以是连接管理器功能的一个部分，为无状态HVD提供服务，也可以为全状态HVD提供单独的故障转移服务。此外，有两种类型的HVD虚拟机分配模式：永久和非永久。虚拟架构服务层的组件和功能22 第 6 章 桌面云概述6.1内容导航C O N T E N T S业务价值和缺点6.2发展历史6.3桌面云架构6.4虚拟桌面架构（VDI）技术6.5虚拟桌面交付协议6.6应用发布6.723 第 6 章 桌面云6.6 虚拟桌面交付协议随着云计算的不断发展，虚拟桌面解决方案VDI日益成熟，桌

22、面虚拟化成为典型的云计算应用。虚拟桌面技术能够有效地解决传统个人计算机使用过程中存在的多种问题，降低企业的运维成本。虚拟桌面的核心与关键，不是后台服务器虚拟化技术，将桌面虚拟化，而是让用户通过各种手段，在任何时间、任何地点，通过任何可联网设备都能够访问到自己的桌面，即虚拟桌面交付协议。24 第 6 章 桌面云6.6.1 概述虚拟桌面交付协议工作在OSI七层网络协议架构中的表示层，和其他表示层协议一样，其主要工作是作为上层的应用程序和底层网络之间的翻译层。虚拟桌面交付协议的关键任务是对远程操作系统桌面输出以及对客户端设备输入的编码和解码。当前虚拟桌面交付协议的主流实现方案通常都是采用多通道（Mu

23、lti-Channel）架构，即协议中针对虚拟桌面应用场景中的图像、键盘/鼠标输入、设备通信、文件系统访问、音频、视频等不同内容设置专门的、彼此隔离的虚拟通道传输相关数据。虚拟桌面交付协议的另一个关键功能就是重定向（Redirection），它主要是针对用户终端连接的外部设备的使用。经过多年的发展，当前各主流虚拟桌面提供商已经研发了自己的虚拟桌面交付协议。不同的协议在应用效果、用户体验QoE方面各有特色。使用的远程访问协议主要有四种：RDP协议、ICA/HDX协议、PCoIP协议和SPICE协议。25 第 6 章 桌面云6.6.2 RDP协议RDP协议是Microsoft虚拟桌面产品中采用的交

24、付协议。在其应用过程中，在服务器侧用于生成远程桌面屏幕显示内容的图像设备接口GDI指令被RDP驱动截获，在服务器侧进行渲染，然后以光栅图像（位图）的形式传送到用户终端上输出。RDP协议是在国际电信联盟ITU-T T.120协议族的基础上进行的扩展，通过建立多个独立的虚拟通道，承载不同的数据传输和设备通信，其总体架构如图所示。RDP协议架构RDP协议架构26 第 6 章 桌面云6.6.2 RDP协议01OPTION02OPTION03OPTION04OPTION传输层：也叫传送层，用于处理数据传输，管理连接过程。安全层：由加密和签名算法以及服务组成。虚拟通道复用层：多个虚拟通道可以复用同一个RD

25、P连接。压缩层：利用压缩算法（比如Microsoft的点对点压缩协议）针对各个虚拟通道的数据进行压缩操作，通过压缩可以节约30%80%的带宽。RDP协议分层模型RDP协议为不同的桌面内容和外设数据的传输提供专用的通道，并且可以支持最多64000个虚拟通道的通信。RDP协议在设计中具有分层结构，具体如下。27 第 6 章 桌面云6.6.2 RDP协议GPU虚拟化是RemoteFX增强技术的核心，当虚拟机中的应用通过DirectX或GDI调用图像处理操作时，相关命令将传递给虚拟GPU，然后由虚拟GPU将命令从子分区传递给Hyper-V的父分区并在物理GPU上高效处理。用户对虚拟桌面体验的要求在不断

26、提高，Microsoft在Windows Server 2008 R2的远程桌面服务（Remote Desktop Service，RDS）产品中提出了RemoteFX技术，对RDP协议进行增强。RemoteFX技术通过提供虚拟3D显示适配器、智能编码/解码和USB重定向等技术为用户提供良好的桌面体验，已经应用在Microsoft的VDI和SBC虚拟桌面解决方案中。VDI解决方案对RemoteFX的应用能全面体现RemoteFX的技术特征。RemoteFX技术架构28 第 6 章 桌面云6.6.3 ICA/HDX协议1历史Citrix的ICA（Independent Computing Arc

27、hitecture，独立计算体架构）协议是最老牌的虚拟桌面交付协议之一，在Citrix的应用虚拟化以及后期的虚拟桌面解决方案中被开发和使用。ICA 2.0版本1992年Citrix发布了第一个拥有图形界面的ICA 2.0版本，并将Citrix WinCredible技术集成到ICA协议当中以支持多用户。ICA 3.0版本1995年8月Citrix发布的WinFrame产品，在基于Window NT的架构上构建远程访问Windows服务器。相应的远程访问协议ICA就升级到了3.0版本。PortICA由于虚拟化技术的出现，Citrix在原先ICA协议的基础之上，修改ICA协议的显示技术，增加一些适

28、宜的功能提供给XenDesktop桌面虚拟化使用，在内部称之为PortICA。在最新版本的Citrix产品中，Citrix将XenApp和XenDesktop进行了融合，将原先XenApp和XenDesktop 4.0的IMA架构集成到了XenDesktop新版本的FMA架构中。29 第 6 章 桌面云6.6.3 ICA/HDX协议2工作原理ICA协议为桌面内容和外设数据在服务器和用户终端之间的传输提供了多种独立的虚拟通道，每个通道可以采用不同的交互时序、压缩算法、安全设置等。这种通道架构具有极强的灵活性和可扩展性，并被后续的虚拟桌面交付协议普遍采用。ICA虚拟通道是在服务器和用户终端之间建立

29、双向连接，可用于传输声音、图像、打印数据、外设驱动等信息。ICA虚拟通道实现原理如图所示。ICA协议虚拟通道架构30 第 6 章 桌面云6.6.3 ICA/HDX协议虚拟通道的客户端与服务器的连接方式操作系统分为用户模式和内核模式。在ICA虚拟通道中，有些虚拟通道工作于用户模式，有些虚拟通道工作于内核模式。所有客户虚拟通道上层通过WinStation驱动进行数据的传输，如果安装了ICA客户端，在服务器端和客户端上，都有相应的WinStation驱动，在服务端上内置到了Wdica.sys中，在客户端中内置到wfica32.exe。虚拟通道是由一个客户端的虚拟驱动与服务器端的驱动程序进行通信的。3

30、1 第 6 章 桌面云6.6.3 ICA/HDX协议（1）客户端连接到Citrix后端的服务器进行服务的获取，比如启动一个应用程序。（2）服务器端应用程序启动时，获得一个虚拟通道句柄，该虚拟通道需要将应用程序的启动显示图形界面信息推送到前端的客户端。（3）在数据和命令到达WinStation驱动之后，WinStation驱动的处理模式有两种，轮询模式和直接模式。（4）客户端接收到数据包之后，在客户端上安装的ICA接受模块就会对数据进行反解析，解码出相应的数据与命令，然后通过客户端OS向特定的驱动调用相应接口实现对应的功能。（5）当服务器通过虚拟通道将应用程序显示推送完成并使用完成后，关闭虚拟通

31、道，并释放所有分配的资源。客户端与服务器使用虚拟通道进行数据交换的过程概述32 第 6 章 桌面云6.6.3 ICA/HDX协议3优势ICA协议经过多年的不断开发与改进，技术成熟度很高，应用场景也相当广泛，具有以下4个优势。01OPTION02OPTION03OPTION04OPTION广泛的终端设备支持。ICA协议可以支持各种类型的客户端设备。低网络带宽的支持。采用高效的压缩算法，能够有效地降低网络传输带宽需求。平台无关性的支持。与交付虚拟桌面的底层服务器虚拟化软件和虚拟机中部署的虚拟桌面操作系统无关。协议无关性的支持。ICA协议可以工作于各种标准的网络协议上。33 第 6 章 桌面云6.6

32、.3 ICA/HDX协议4HDX协议在ICA协议的基础上，Citrix在2009年发布了HDX（High Definition eXperience）技术，对ICA协议进行了改进和增强。其目标是针对桌面领域的多媒体、语音、视频和3D图形等内容为虚拟桌面提供更好的高清使用体验。HDX的整体架构及其组成部分之间的关联关系如下图所示HDX核心技术共有8个类别，它们协同工作，在各种用户情境下提供最佳使用体验。（1）HDX Plug-n-Play（2）HDX RichGraphics（3）HDX MediaStream（4）HDX RealTime（5）HDX Broadcast（6）HDX WAN O

33、ptimization（7）HDX Smart Access（8）HDX Adaptive Orchestration34 第 6 章 桌面云6.6.4 PCoIP协议PCoIP协议的应用情况PCoIP协议是Teradici在现有的标准IP网络的基础上研发的以显示压缩方式连接远程虚拟桌面的协议。从2008年起，VMware开始与Teradici合作，并在其虚拟桌面产品VMware View中实现了利用服务器侧的通用处理器进行的基于软件的PCoIP协议处理。PCoIP的最大特点就是，将用户的会话以图像的方式进行压缩传输，对于用户的操作，只传输变化部分，保证在低带宽下也能高效的使用。在用户终端侧，

34、有多种类型的设备可以用于访问虚拟桌面，其中有很多设备是整合了PCoIP客户端处理能力的专用虚拟桌面访问设备。PCoIP协议在VMware虚拟桌面产品View中的应用情况35 第 6 章 桌面云6.6.4 PCoIP协议（1）服务器侧渲染PCoIP协议是典型的主机端渲染协议，兼容性较好。（2）只传输像素，而不是传输数据文件。（3）多样化编码、解码。（4）PCoIP协议是基于UDP的底层传输。（5）动态适应网络状态。应用于VMware虚拟桌面产品的PCoIP协议的主要特征36 第 6 章 桌面云6.6.5 SPICE协议SPICE（Simple Protocol for Independent C

35、omputing Environment）协议最早由Qumranet开发，同时Qumranet还创建了KVM虚拟化技术。SPICE是一个具有三层架构的协议。（1）QXL驱动。（2）SPICE客户端。（3）QXL设备。SPICE协议的设计理念是充分利用用户终端的计算能力。SPICE协议的传输内容主要包括两种命令流：一种是图形命令数据流，另一种是代理命令数据流。SPICE协议图形命令数据流37 第 6 章 桌面云6.6.5 SPICE协议（1）虚拟机操作系统上一个用户应用请求操作系统的图形引擎发出请求，希望进行一个渲染操作。（2）图形引擎把相关图像处理命令请求传送给部署在虚拟操作系统中的QXL驱动

36、。（3）QXL驱动推送QXL命令到QXL设备的命令循环队列缓冲中，然后由libspice库将其从队列中取出，放入图形命令树中。（4）图形命令树包含一组操作命令，这些命令的执行会产生显示内容。（5）经过图形命令树优化的QXL命令被放入发送队列（6）当命令从libspice的发送队列发送给客户端时，首先通过QXL到Red的转换器，形成SPICE协议消息，然后被转送到SPICE客户端进行处理。（7）当客户端从libspice接收到一个命令时，客户端在本地进行命令处理，更新显示内容。图形命令数据流的传输流程38 第 6 章 桌面云6.6.5 SPICE协议SPICE协议的代理命令数据流，也就是从用户客

37、户端侧流向服务器侧的数据流，其传输如图所示。图中的SPICE客户端和服务器与虚拟机中的SPICE代理模块通过VDI PORT设备及其驱动进行通信的过程中，共存在3种消息类型：客户端消息、服务器消息和代理消息。SPICE协议也支持多通道设置，利用不同的通道传输不同的内容。SPICE协议的客户端和服务器端通过通道进行通信，每一个通道类型对应着特定的数据类型。Main（主通道）DisplayChannel（显示通道）InputsChannel（输入通道）CursorChannel（光标通道）PlaybackChannel（播放通道）RecordChannel（录音通道）SPICE协议代理命令流39

38、第 6 章 桌面云6.6.6 对比分析RDPICAPCoIPSPICE传输带宽要求高低高中图像展示要求低中高中双向语音支持中高低高视频播放支持中中低高用户外设支持中高中高传输安全性中高高高支持厂商Microsoft H3CCitrixVMwareH3C虚拟桌面交付协议对比 虚拟桌面交付协议的效率决定了使用虚拟桌面的用户体验，而用户体验是决定桌面产品生命力的关键。上文所述的几种主流桌面连接协议的比较如表所示。40 第 6 章 桌面云6.6.7 小结S u m m a r y虚拟桌面交付协议的主要工作是传输虚拟桌面上显示的内容。根据传输方式的不同，虚拟桌面交付协议可以分为桌面位图传输和图形指令传输

39、两大类型。在介绍这两大类型的区别之前，我们先来认识一下个人计算机桌面显示内容的生成和传输，如图所示。41 第 6 章 桌面云6.6.7 小结S u m m a r y对应于虚拟桌面应用场景来讲，最终的位图信息是要显示在用户终端的显示器上。但是，执行图像处理命令的位置既可以在服务器侧完成，也可以在用户终端完成，从而形成了桌面位图传输和图像指令传输两大类型的虚拟桌面交付协议。总之，虚拟桌面交付协议是桌面云的核心技术，不同的桌面交付协议在实现架构和传输层协议选择方面各不相同，可以使用于不同的应用场景。Citrix的HDX交付协议无论是在实现的架构上，还是传输层协议上均可以根据应用场景自动、灵活选择，

40、提供了一个可以适用于多种场合的解决方案。42 第 6 章 桌面云概述6.1内容导航C O N T E N T S业务价值和缺点6.2发展历史6.3桌面云架构6.4虚拟桌面架构（VDI）技术6.5虚拟桌面交付协议6.6应用发布6.743 第 6 章 桌面云6.7应用发布应用发布是桌面云的另一个核心技术。能否动态地为用户发布应用到基本虚拟桌面从而形成个性化用户桌面是区分虚拟桌面系统是属于第一代还是第二代的重要标志。第一代虚拟桌面技术与传统个人计算机使用方式的最大不同是将前端个人计算机资源移植到服务器侧；服务器上的虚拟桌面操作系统上要安装各种应用，桌面与应用绑定在一起，每个用户都有独立维护的虚拟桌面

41、，大量维护和存储依然存在。与第一代技术相比，第二代虚拟桌面技术多了三个组件：用户配置管理器、应用发布服务器和操作系统供应服务器。这三个组件保障了应用、用户配置和操作系统独立存储和动态组合，满足了前端用户的使用需求，又降低了存储成本、管理成本和投资成本。动态虚拟桌面形成过程44 第 6 章 桌面云6.7应用发布Citrix的XenDesktop 2.0以后的版本就是第二代虚拟桌面技术的代表。其主要特点可以概括为“以一当十、动态组合”。应用软件发布是确保用户桌面能够被充分个性化的重要手段，其关键在于如何根据实际需要及时、有效地在操作系统桌面上发布应用软件。应用流（Application Strea

42、ming）和应用虚拟化（Application Virtualization）是这一领域的两大关键技术。45 第 6 章 桌面云6.7.1 应用流应用流（Application Streaming）技术是一个集中的按需软件传送模式，其主要功能就是将应用程序及其运行环境打包成不需要安装即可运行的单一可执行程序，实现瘦客户端和应用程序的快速部署及管理，从而降低应用程序交付的成本或复杂性。应用流技术需要专门的应用流服务器将传统的应用进行打包和存储。其中，应用打包是指将应用做成一个应用映像文件。在打包过程中，打包程序需要监测和记录应用软件在安装和执行过程中与操作系统之间的交互行为，并对哪些操作系统部件

43、会被应用所依赖和使用进行分析（如动态链接库的版本等）。当用户需要启动某个应用时，可以自动从应用流服务器上将虚拟应用映像下载到客户端，不需要安装就可以执行。其工作原理如图所示。应用流能够实现应用的中心化管理，从而将使用与管理分开。所以，第二代虚拟桌面技术可以使用应用流技术实现给虚拟桌面动态发布应用。应用流技术的一个致命缺点就是并非所有的应用程序都可以流化。46 第 6 章 桌面云6.7.2 应用虚拟化应用虚拟化（Virtual Application）技术提供了一种使应用无须在本地计算机进行安装，就可被使用的能力，并且可以为用户提供有着与本地应用相近的用户体验。应用虚拟化的原理是基于应用/服务器

44、计算架构，采用类似虚拟终端的技术，把应用程序的人机交互逻辑（应用程序界面、键盘及鼠标的操作、音频输入输出、读卡器、打印输出等）与计算逻辑隔离开来。在用户访问被应用虚拟化后的应用时，用户客户端只需要把人机交互逻辑传送到服务器端，再把变化后的人机交互逻辑传送给客户端，并且在客户端相应设备展示出来，从而使用户获得如同运行本地应用程序一样的访问感受。其工作原理如图所示。应用虚拟化技术的一个缺点就是不能够进行离线使用，这是因为实际的应用是安装在应用服务器侧，用户只能通过网络使用应用。47 第 6 章 桌面云总 结S u m m a r y当前，桌面虚拟化的主要研发焦点有两个：一个是以提升用户体验为目标；

45、另一个是以降低服务器侧的资源成本和简化虚拟桌面镜像管理为目标。为了提升虚拟桌面的用户体验，各个厂商一直在改进虚拟桌面交付协议技术，为了能够降低服务器侧的资源成本以及简化虚拟桌面镜像的管理，以动态应用发布技术为核心的第二代虚拟桌面系统的研发将成为虚拟桌面厂商竞争的焦点。相比其他云计算技术和服务，桌面云具有其特有的复杂性，它全面覆盖了云计算资源池、虚拟桌面提供和管理、虚拟桌面交付协议、应用虚拟化等方面的关键技术，具有相当高的技术门槛。当前的虚拟桌面解决方案已经得到了相当广泛的应用。随着虚拟桌面交付协议性能的不断提升，以及动态桌面生成技术的迅速发展，虚拟桌面将会逐渐成为个人计算机使用的“常态”。48 第 6 章 桌面云THANKS