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摘 要 按照软件生命周期进行设计的，通过系统分析、系统设计、系统实现和系统测试等环节详细讨论了桌面虚拟化系统的开发过程。分析了系统的业务功能需求，其中重点分析了镜像管理、客户端设置、客户端操作等业务功能。
关键字 桌面虚拟化 全网集中管理 虚拟化本地缓存机制
中图分类号：TP3 文献标识码：A
电子阅览有他特有的简单高效的利用，在客户端上可以比较简单和快捷的进入阅览模式，虚拟的桌面采用的是服务器从网络来推送的模式，在服务器端安装各种用户所需要的操作系统和应用程序的系统镜像，所有客户机均采用网络启动模式，开机后由服务器推送操作系统与服务到客户机。该系统的技术原理架构如下图 所示：
系统技术原理模式
操作系统容器（OSContainer）处在最上层。在容器中可以容纳多个操作系统包。例如 winxp 系统包，win7 系统包等，放在服务器端。 操作系统推送器（OS Delivery Layer），操作系统包通过操作系统推送器进行服务器和客户机之间的系统推送，也就是将系统发送到客户机。局域网（LAN）代表服务器将操作系统包推送到客户机的网络是本地局域网。例如是在本校区内。互联网（Internet）代表服务器将操作系统包推送到客户机的网络是广域网，例如横跨地理分散的两个校区之间。 操作系统执行器（OS Executive）是安装在客户端的程序，负责接收服务器发来的系统并执行相应的操作，和 OS Delivery Layer 联系。主要接收的是非微软的系统包。 虚拟机（VMS）是安装在客户端的程序，负责接收服务器发来的系统并执行相应的操作，和 OS Delivery Layer 联系。主要接收的是微软的系统包。 硬件（Hardware）是客户端本身。
以下几个基本原则是划分功能模块时主要考虑的：
（1）在模块化分析时首先要对系统的主要功能抽象化，就是将一些具体的问题进行抽象化，然后对系统进行分层考虑，一层一层地从最高层次到最低的层次，最后采用从抽象到现实的方式来解决问题。
（2）逐步求精，把问题的求解过程分成多个步骤或阶段，每一步都比前一步更接近问题的解法。如果说抽象使得设计者能够描述过程和数据而忽略低层的细节，那么求精有助于设计者在设计过程中揭示低层的细节。
（3）模块化，即把软件按照已经定好的原则划分为一个个较小的、相互独立的但又相互关联的部件，实际上是系统分解和抽象的过程。
（4）每个模块的实现细节对于其它模块来说应该是隐蔽的。块中所包含的信息不允许其它不需要这些信息的模块使用。
（5）模块独立，模块间关联和依赖程度尽可能小。
本系统需要实现的基础功能如下：
① 全网更新一劳永逸
无论系统、软件、补丁新增及更新，真正实现在一台工作站上操作一次，弹指间，网内所有客户机即已更新。完全无需对其它机器进行任何配置与操作，让管理人员真正从繁杂枯燥的重复性工作中解放出来。
② 个性需求应付自如
无上限的镜像关联分配，满足任何对系统有复杂要求的环境，彻底解决个性化要求。此外，还能为教师提供个性化桌面、课件等服务，当老师走进教室，电脑已自动开机并自动准备好其备课内容及教学所需的操作系统。教师的课件或学生的个人资料存放采用集中存放统一管理的账户控制方式，在 IP 可达的任意机器即可自由存取，而且上传内容自动加密保证内容安全。
③ 集中管理 智能监控
桌面虚拟化系统采用全网多点集中式管理，让异地远程维护成为可能，管理人员无需奔走于各教学楼及校区之间，界面简洁操作方便快捷。服务器端有全功能智能监控软件，发信息、传文件、硬件信息查看、数据包及桌面实时监控等一应俱全。
④ 容灾备份 高枕无忧
网卡热备份、服务器双机热备份、本地客户机硬盘加虚拟系统双重备份等竭尽所能的容灾保障。
⑤ 快速部署 轻松维护
系统部署一站式完成，与更新内容无异，其它机器仅需修改 BIOS 后通过 PXE引导即可以多种模式加入桌面虚拟化系统。部署后将大量节省维护人员的时间成本，极大地提升工作效率，再也无需疲于分身焦头烂额，一切由桌面虚拟化系统来完成。
在设计虚拟化系统时主要工作是完成两个模块：文件镜像管理和数据库的设计和部署，镜像管理在桌面虚拟化系统中非常重要，因为计算机客户端要获取的系统在服务器上是以镜像形式存在的，根据不同的系统、不同的应用需求，可以制作许多不同的镜像，方便客户端的调用。因为一个镜像制做好使用后，经常要做些小的修改，所以在镜像的基础上要增加一些镜像的快照。基于镜像下的客户端设置模块是子系统的重要部分，客户端设置模块包括了服务器端和客户端的一些功能，是使用率非常高的。客户端设置模块用以设置客户端的一些基本参数例如本机 IP 地址，服务端 IP地址，网关等，还有设置客户端的启动方式是本地还是网络，是网络方式启动的话可以设置本地的启动菜单，还有可以将客户端系统作为镜像上传到服务器，还可以重建客户端的本地缓存，对客户端的一些功能设置。虚拟化系统采用虚拟系统加本地系统互为备份、相互更新，正常运作时本地硬盘可作为回写缓存使用降低网络负担。当虚拟系统出现网络故障或者服务器出现故障时，可完全抛开服务器并使用本地系统进入，且该系统完全处于本地磁盘保护状态，无需担心恶意破坏。当客户端存在本地系统及虚拟系统的情况下，系统在启动时会自动判断本地系统是否为最新状态，当本地系统缓存已被更新则优先进入本地缓存系统，减轻网络负担从而合理利用本地资源，减轻服务器压力。当虚拟系统被更新则优先进入虚拟系统，并在后台进行对比、穿透更新。并且支持客户端多虚拟系统引导，根据需要进入不同的虚拟系统。 另一个重要部分是数据库的设计和部署，数据库设计任务是根据给定的软件系统应用需求，设计出合理的系统数据库结构。下面进行桌面虚拟化系统的数据库设计：
客户端：客户端就是计算机，物理地址是客户端中的主键，所属群组为该表的外键。
镜像表：镜像表描述的是教学楼多媒体教室客户端所使用的系统镜像信息，它的属性有镜像名称、镜像位置、镜像大小、映射状态和镜像描述等。其中，镜像名称是该数据表的主键。
快照表：快照表用来存放在原有镜像基础上所做修改后的镜像快照信息，其中，快照名称是主键，镜像路径是外键。
客户端状态表：客户端状态表用来存放客户端当前的状态，如 I/O 服务器，网络 I/O 字节，缓存 I/O 字节等。
桌面漫游用户：桌面漫游用户主要对应的是给使用者用户名和密码登录的用户，是桌面漫游用户的一些基本信息。包括的属性有用户编号、用户姓名、用户密码、镜像使用状态、系统还原、缓存路径等。
群组表：群组表用来存放客户端所属群组的信息，包括的属性有电脑名、网卡物理地址、分配的 IP、详细描述、所属群组。
桌面漫游用户和镜像表是一对多的关系，理解为 1 个桌面用户可以加载多个系统，也就是可以自由选择系统。此外，还表示出了镜像表与快照表之间的关系，两个表一对多的关系表示一个镜像可以生成很多快照。此外，客户端与客户端状态表存在着 1 对 1 的关系，理解为一个客户端在客户端状态表里有一个状态。还有客户端与群组表存在着多对多的关系，可以理解为 1 个客户端可以加入多个群组，而每个群组里有多个客户端。还有客户端和镜像表也是多对多的关系，可以理解为 1 个客户端加载多个镜像，而一个镜像可以给多个客户端加载。
与传统的管理模式相比，桌面虚拟化的好处就是可以对系统桌面进行统一的升级和管理，既能节约响应问题的时间，又能节省人力，这对学校 IT 部门进行计算机的统一管理带来了一定的好处，尤其是那些分散在学校各个角落里的计算机。现在桌面虚拟化技术逐渐成熟，借着高校计算机应用需求、管理需求的不断上升的热潮，桌面虚拟化迎来了发展的契机，相信以后桌面虚拟化的成熟必将为学校的 IT 管理提供更加便捷的方法。
参考文献
[1] 《虚拟化与云计算》小组. 虚拟化与云计算[M]. 北京：电子工业出版社， 2009，48-49.
[2] 顾宏久. 浅谈虚拟化与云计算的关系[J]. 科学咨询（科技·管理）， 2011，（8）：68-69.
[3] Mark Bowker.桌面虚拟化的动因[R]. 北京： DOIT 传媒集团，存储在线网站，2009 . 12 .
[4] Ccw research.桌面虚拟化：新技术应用，评估与规划是关键[EB/OL].
[5] 中国计算机报编辑部. 锐起商业标准桌面软件（BSD）[J]. 中国计算机报， 2009，（47）：41 .
[6] 章永晶. PNS 虚拟桌面系统应用与管理[J]. 岁月（下半月），2012，（6）：169.
关键字 桌面虚拟化 全网集中管理 虚拟化本地缓存机制
中图分类号：TP3 文献标识码：A
电子阅览有他特有的简单高效的利用，在客户端上可以比较简单和快捷的进入阅览模式，虚拟的桌面采用的是服务器从网络来推送的模式，在服务器端安装各种用户所需要的操作系统和应用程序的系统镜像，所有客户机均采用网络启动模式，开机后由服务器推送操作系统与服务到客户机。该系统的技术原理架构如下图 所示：
系统技术原理模式
操作系统容器（OSContainer）处在最上层。在容器中可以容纳多个操作系统包。例如 winxp 系统包，win7 系统包等，放在服务器端。 操作系统推送器（OS Delivery Layer），操作系统包通过操作系统推送器进行服务器和客户机之间的系统推送，也就是将系统发送到客户机。局域网（LAN）代表服务器将操作系统包推送到客户机的网络是本地局域网。例如是在本校区内。互联网（Internet）代表服务器将操作系统包推送到客户机的网络是广域网，例如横跨地理分散的两个校区之间。 操作系统执行器（OS Executive）是安装在客户端的程序，负责接收服务器发来的系统并执行相应的操作，和 OS Delivery Layer 联系。主要接收的是非微软的系统包。 虚拟机（VMS）是安装在客户端的程序，负责接收服务器发来的系统并执行相应的操作，和 OS Delivery Layer 联系。主要接收的是微软的系统包。 硬件（Hardware）是客户端本身。
以下几个基本原则是划分功能模块时主要考虑的：
（1）在模块化分析时首先要对系统的主要功能抽象化，就是将一些具体的问题进行抽象化，然后对系统进行分层考虑，一层一层地从最高层次到最低的层次，最后采用从抽象到现实的方式来解决问题。
（2）逐步求精，把问题的求解过程分成多个步骤或阶段，每一步都比前一步更接近问题的解法。如果说抽象使得设计者能够描述过程和数据而忽略低层的细节，那么求精有助于设计者在设计过程中揭示低层的细节。
（3）模块化，即把软件按照已经定好的原则划分为一个个较小的、相互独立的但又相互关联的部件，实际上是系统分解和抽象的过程。
（4）每个模块的实现细节对于其它模块来说应该是隐蔽的。块中所包含的信息不允许其它不需要这些信息的模块使用。
（5）模块独立，模块间关联和依赖程度尽可能小。
本系统需要实现的基础功能如下：
① 全网更新一劳永逸
无论系统、软件、补丁新增及更新，真正实现在一台工作站上操作一次，弹指间，网内所有客户机即已更新。完全无需对其它机器进行任何配置与操作，让管理人员真正从繁杂枯燥的重复性工作中解放出来。
② 个性需求应付自如
无上限的镜像关联分配，满足任何对系统有复杂要求的环境，彻底解决个性化要求。此外，还能为教师提供个性化桌面、课件等服务，当老师走进教室，电脑已自动开机并自动准备好其备课内容及教学所需的操作系统。教师的课件或学生的个人资料存放采用集中存放统一管理的账户控制方式，在 IP 可达的任意机器即可自由存取，而且上传内容自动加密保证内容安全。
③ 集中管理 智能监控
桌面虚拟化系统采用全网多点集中式管理，让异地远程维护成为可能，管理人员无需奔走于各教学楼及校区之间，界面简洁操作方便快捷。服务器端有全功能智能监控软件，发信息、传文件、硬件信息查看、数据包及桌面实时监控等一应俱全。
④ 容灾备份 高枕无忧
网卡热备份、服务器双机热备份、本地客户机硬盘加虚拟系统双重备份等竭尽所能的容灾保障。
⑤ 快速部署 轻松维护
系统部署一站式完成，与更新内容无异，其它机器仅需修改 BIOS 后通过 PXE引导即可以多种模式加入桌面虚拟化系统。部署后将大量节省维护人员的时间成本，极大地提升工作效率，再也无需疲于分身焦头烂额，一切由桌面虚拟化系统来完成。
在设计虚拟化系统时主要工作是完成两个模块：文件镜像管理和数据库的设计和部署，镜像管理在桌面虚拟化系统中非常重要，因为计算机客户端要获取的系统在服务器上是以镜像形式存在的，根据不同的系统、不同的应用需求，可以制作许多不同的镜像，方便客户端的调用。因为一个镜像制做好使用后，经常要做些小的修改，所以在镜像的基础上要增加一些镜像的快照。基于镜像下的客户端设置模块是子系统的重要部分，客户端设置模块包括了服务器端和客户端的一些功能，是使用率非常高的。客户端设置模块用以设置客户端的一些基本参数例如本机 IP 地址，服务端 IP地址，网关等，还有设置客户端的启动方式是本地还是网络，是网络方式启动的话可以设置本地的启动菜单，还有可以将客户端系统作为镜像上传到服务器，还可以重建客户端的本地缓存，对客户端的一些功能设置。虚拟化系统采用虚拟系统加本地系统互为备份、相互更新，正常运作时本地硬盘可作为回写缓存使用降低网络负担。当虚拟系统出现网络故障或者服务器出现故障时，可完全抛开服务器并使用本地系统进入，且该系统完全处于本地磁盘保护状态，无需担心恶意破坏。当客户端存在本地系统及虚拟系统的情况下，系统在启动时会自动判断本地系统是否为最新状态，当本地系统缓存已被更新则优先进入本地缓存系统，减轻网络负担从而合理利用本地资源，减轻服务器压力。当虚拟系统被更新则优先进入虚拟系统，并在后台进行对比、穿透更新。并且支持客户端多虚拟系统引导，根据需要进入不同的虚拟系统。 另一个重要部分是数据库的设计和部署，数据库设计任务是根据给定的软件系统应用需求，设计出合理的系统数据库结构。下面进行桌面虚拟化系统的数据库设计：
客户端：客户端就是计算机，物理地址是客户端中的主键，所属群组为该表的外键。
镜像表：镜像表描述的是教学楼多媒体教室客户端所使用的系统镜像信息，它的属性有镜像名称、镜像位置、镜像大小、映射状态和镜像描述等。其中，镜像名称是该数据表的主键。
快照表：快照表用来存放在原有镜像基础上所做修改后的镜像快照信息，其中，快照名称是主键，镜像路径是外键。
客户端状态表：客户端状态表用来存放客户端当前的状态，如 I/O 服务器，网络 I/O 字节，缓存 I/O 字节等。
桌面漫游用户：桌面漫游用户主要对应的是给使用者用户名和密码登录的用户，是桌面漫游用户的一些基本信息。包括的属性有用户编号、用户姓名、用户密码、镜像使用状态、系统还原、缓存路径等。
群组表：群组表用来存放客户端所属群组的信息，包括的属性有电脑名、网卡物理地址、分配的 IP、详细描述、所属群组。
桌面漫游用户和镜像表是一对多的关系，理解为 1 个桌面用户可以加载多个系统，也就是可以自由选择系统。此外，还表示出了镜像表与快照表之间的关系，两个表一对多的关系表示一个镜像可以生成很多快照。此外，客户端与客户端状态表存在着 1 对 1 的关系，理解为一个客户端在客户端状态表里有一个状态。还有客户端与群组表存在着多对多的关系，可以理解为 1 个客户端可以加入多个群组，而每个群组里有多个客户端。还有客户端和镜像表也是多对多的关系，可以理解为 1 个客户端加载多个镜像，而一个镜像可以给多个客户端加载。
与传统的管理模式相比，桌面虚拟化的好处就是可以对系统桌面进行统一的升级和管理，既能节约响应问题的时间，又能节省人力，这对学校 IT 部门进行计算机的统一管理带来了一定的好处，尤其是那些分散在学校各个角落里的计算机。现在桌面虚拟化技术逐渐成熟，借着高校计算机应用需求、管理需求的不断上升的热潮，桌面虚拟化迎来了发展的契机，相信以后桌面虚拟化的成熟必将为学校的 IT 管理提供更加便捷的方法。
参考文献
[1] 《虚拟化与云计算》小组. 虚拟化与云计算[M]. 北京：电子工业出版社， 2009，48-49.
[2] 顾宏久. 浅谈虚拟化与云计算的关系[J]. 科学咨询（科技·管理）， 2011，（8）：68-69.
[3] Mark Bowker.桌面虚拟化的动因[R]. 北京： DOIT 传媒集团，存储在线网站，2009 . 12 .
[4] Ccw research.桌面虚拟化：新技术应用，评估与规划是关键[EB/OL].
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[6] 章永晶. PNS 虚拟桌面系统应用与管理[J]. 岁月（下半月），2012，（6）：169.