1.引言
桌面云技術(shù)近幾年逐漸被企業(yè)單位所接受，并普及應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。桌面云是利用虛擬化技術(shù)，將個(gè)人工作終端的計(jì)算能力從用戶前臺(tái)向后臺(tái)轉(zhuǎn)移，形成一種集中式的、可管理的、按需使用的云計(jì)算業(yè)務(wù)。桌面云解決了企業(yè)中工作終端難于管理的問題。實(shí)現(xiàn)了對(duì)企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有效保障，也便于實(shí)現(xiàn)終端軟件環(huán)境的統(tǒng)一；桌面云還實(shí)現(xiàn)了資源的按需使用，可以根據(jù)不同用戶需求，靈活配置虛擬機(jī)性能，可以方便資源的分配、回收和遷移，實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算的良好特性。由于具備以上兩項(xiàng)核心價(jià)值，桌面云受到企事業(yè)單位管理層的青睞。桌面云還有利于資源利用率的提高，也較傳統(tǒng)終端更加節(jié)能、環(huán)保。
桌面云在企業(yè)中的建設(shè)部署使數(shù)據(jù)中心的虛擬終端和用戶側(cè)的瘦終端數(shù)量逐漸增加，同時(shí)也使運(yùn)維管理和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題13漸突出。參照一些大公司的前期實(shí)踐經(jīng)歷．桌面云部署一般采用分批分階段地逐漸推進(jìn)：初期先進(jìn)行試點(diǎn)，規(guī)模較小；推廣階段，逐漸安裝到幾百臺(tái)至幾千臺(tái)的規(guī)模；全面建設(shè)階段，可能會(huì)達(dá)到萬臺(tái)以上的規(guī)模。隨著規(guī)模不斷擴(kuò)大，初始的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不再適用于新的規(guī)模狀況．需要技術(shù)人員根據(jù)終端業(yè)務(wù)訪問需求重新規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，配備適合的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備．進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源。
2.桌面云系統(tǒng)
2.1桌面云系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
典型的桌面云架構(gòu)模型如圖1所示。桌面云系統(tǒng)利用虛擬機(jī)技術(shù)將用戶桌面的鏡像文件存放在數(shù)據(jù)中心，每個(gè)桌面鏡像就是一個(gè)帶有應(yīng)用程序的操作系統(tǒng)，終端用戶通過一個(gè)遠(yuǎn)程桌面協(xié)議來訪問他們的桌面系統(tǒng)，這樣用戶能夠同使用PC一樣操作虛擬桌面。當(dāng)用戶關(guān)閉桌面操作系統(tǒng)時(shí)，通過桌面云系統(tǒng)配置文件管理，可以實(shí)現(xiàn)用戶個(gè)性化定制的保存，用戶的任何設(shè)置都將被保留。
圖1 典型的桌面云架構(gòu)模型
桌面云對(duì)比原PC終端帶來的優(yōu)點(diǎn)介紹如下。
(1)用戶桌面的更新和增長
在桌面云環(huán)境下，由于新的操作系統(tǒng)和應(yīng)用能夠及時(shí)、按需地被交付，虛擬桌面的硬件設(shè)備需求就不會(huì)隨著人員的變動(dòng)而臨時(shí)采購，可以按計(jì)劃升級(jí)計(jì)算能力滿足需求。
(2)法規(guī)遵從和數(shù)據(jù)安全
桌面云提供從數(shù)據(jù)中心遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)的能力，避免了數(shù)據(jù)保留在用戶的機(jī)器上，對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)形成保護(hù)作用。
(3)桌面總體成本降低
利用現(xiàn)有的硬件資源，將原來分散的復(fù)雜客戶端環(huán)境匯聚在數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行集中管理，使資源得以最優(yōu)調(diào)配，管理變得輕松和簡便。
(4)業(yè)務(wù)連續(xù)性
終端用戶訪問的虛擬桌面，跟物理位置或設(shè)備無關(guān)。
2.2典型桌面云網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
桌面云以瘦終端與虛擬機(jī)的組合代替了傳統(tǒng)PC的功能，網(wǎng)絡(luò)部署和流量情況發(fā)生了很大的變化。以前的終端訪問流量都集中在用戶本地局域網(wǎng)，由桌面云代替之后，網(wǎng)絡(luò)流量大量后移，集中到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，用戶本地的網(wǎng)絡(luò)需求反而有所降低。這樣，以前主要對(duì)終端網(wǎng)絡(luò)的一些設(shè)置(如網(wǎng)絡(luò)端口帶寬限制、網(wǎng)絡(luò)訪問地址限制等)不再有效，而轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)或虛擬網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。因此增加了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
桌面云系統(tǒng)主要包括瘦終端機(jī)、承載虛擬機(jī)的X86服務(wù)器、桌面云平臺(tái)調(diào)度管理服務(wù)器以及中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。桌面云要實(shí)現(xiàn)完全代替PC的網(wǎng)絡(luò)能力，要求其系統(tǒng)可以訪問各種應(yīng)用服務(wù)器，訪問互聯(lián)網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)，還必須支持本地操作系統(tǒng)中各種應(yīng)用軟件的網(wǎng)絡(luò)互連以及連接本地網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等外部設(shè)備的能力。桌面云系統(tǒng)比起以往的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要復(fù)雜得多。
3.典型桌面云網(wǎng)絡(luò)流量構(gòu)成與需求
3.1桌面云網(wǎng)絡(luò)流量構(gòu)成
典型桌面云網(wǎng)絡(luò)流量示意如圖2所示。典型的桌面云目前主要推出的是企業(yè)私有云業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)流量一般包含桌面云遠(yuǎn)程桌面訪問流量、虛擬機(jī)訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量、虛擬機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)流量、虛擬機(jī)間相互訪問流量等。
圖2 典型桌面云網(wǎng)絡(luò)流量示意
(1)桌面云遠(yuǎn)程桌面訪問流量
桌面云遠(yuǎn)程桌面訪問流量是指用戶端瘦終端到虛擬桌面間的流量。
桌面云遠(yuǎn)程訪問協(xié)議一般主要傳輸?shù)氖翘摂M桌面的圖像信息，圖像信息主要包括桌面圖像的像素點(diǎn)編碼以及圖像變化的變化量編碼信息。桌面云遠(yuǎn)程桌面訪問流量與遠(yuǎn)程桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議有關(guān)，目前主流的協(xié)議有RDP，ICA，PCoIP，SPICE等，不同協(xié)議通信的訪問流量不同。
(2)虛擬機(jī)訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量
傳統(tǒng)終端的訪問模式有B/S和C/S模式，不同的業(yè)務(wù)場景要求終端側(cè)網(wǎng)絡(luò)帶寬情形不同。如文檔處理類用戶，主要的網(wǎng)絡(luò)流量來自郵件、辦公OA系統(tǒng)，發(fā)生在虛擬機(jī)與郵件系統(tǒng)或辦公OA系統(tǒng)之間;軟件開發(fā)類用戶主要的網(wǎng)絡(luò)流量可能是虛擬機(jī)與軟件版本控制服務(wù)器之間的流量，或虛擬機(jī)之間的軟件傳輸;系統(tǒng)維護(hù)類用戶的主要流量是虛擬機(jī)與運(yùn)維管理系統(tǒng)間的訪問流量，如實(shí)時(shí)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)等。桌面云與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的流量應(yīng)根據(jù)桌面云業(yè)務(wù)的類型特別考慮。
(3)虛擬機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)流量
桌面云用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)時(shí)與目前PC終端用戶的需求很相似。在特殊的任務(wù)場景中，一般的工作終端允許用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)資源，如信息檢索、新聞瀏覽、即時(shí)消息、網(wǎng)絡(luò)視頻、P2P下載等，這些互聯(lián)網(wǎng)訪問會(huì)帶來巨大的網(wǎng)絡(luò)壓力。以前，這些網(wǎng)絡(luò)流量是各分散用戶PC終端通過企業(yè)統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)出口實(shí)現(xiàn)進(jìn)出的。桌面云將用戶的互聯(lián)網(wǎng)流量直接匯聚到桌面云平臺(tái)交換機(jī)，通過桌面云系統(tǒng)所在的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)出口匯聚交換。
(4)虛擬機(jī)間相互訪問流量
虛擬機(jī)間相互訪問流量反映到桌面云網(wǎng)絡(luò)中，可能是一臺(tái)服務(wù)器內(nèi)部虛擬網(wǎng)絡(luò)的流量，也可能是服務(wù)器間、虛擬機(jī)間的流量。這種流量一般是用戶以P2P方式互相訪問或傳遞文件。
3.2用戶端網(wǎng)絡(luò)帶寬需求分析
用戶端網(wǎng)絡(luò)帶寬需求主要考慮遠(yuǎn)程桌面協(xié)議、工作任務(wù)場景以及外部設(shè)備使用情況，表1是通過一組相同測試樣本、不同遠(yuǎn)程桌面協(xié)議得出的測試結(jié)果。
表1 不同協(xié)議下的文檔操作帶寬
從表1可以看出，不同業(yè)務(wù)場景對(duì)瘦終端接人帶寬要求是不同的。營業(yè)廳場景以Web查詢、操作處理為主，帶寬需求為每用戶512 kbit/s基本能夠滿足；會(huì)議演示場景以PPT播放為主，用戶終端接人帶寬應(yīng)該在2}4 Mbit/s;客服場景，客服話音打包在遠(yuǎn)程桌面數(shù)據(jù)分組中傳輸，帶寬及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量必須滿足話音通信要求。用戶帶寬還與遠(yuǎn)程桌面協(xié)議效率相關(guān)，相比較PCoIP與ICA協(xié)議終端接人帶寬要求較小，RDP與SPICE協(xié)議終端接人帶寬要求較大。另外，部分外部設(shè)備訪問帶寬需求較大，如打印機(jī)，打印數(shù)據(jù)傳輸要從數(shù)據(jù)中心發(fā)回本地打印機(jī)，帶寬占用較大。
3.3桌面云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬需求
數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)流量包括虛擬機(jī)訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量、虛擬機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)流量、虛擬機(jī)間相互訪問流量，其中虛擬機(jī)間相互訪問流量一部分隱藏在承載服務(wù)器虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，另一部分通過接人交換機(jī)完成，流量不會(huì)向外暴露，網(wǎng)絡(luò)帶寬需求較小。桌面云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)計(jì)的主要關(guān)注點(diǎn)是虛擬機(jī)訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量和虛擬機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)流量。
(1)虛擬機(jī)訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量
虛擬機(jī)訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量與辦公局域網(wǎng)內(nèi)傳統(tǒng)PC訪問情形相似，一般訪問企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)或業(yè)務(wù)系統(tǒng)處于企業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。目前，本地辦公局域網(wǎng)一般以100 Mbit/s共享為主，網(wǎng)絡(luò)狀況受到業(yè)務(wù)并發(fā)量的影響。從理論上來說，保障了數(shù)據(jù)中心的帶寬，用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)訪問速度應(yīng)該快于傳統(tǒng)PC方式。一般辦公局域網(wǎng)規(guī)模100Mbit/s交換機(jī)擁有的網(wǎng)絡(luò)端口為24口或48口，通過一個(gè)匯聚交換機(jī)上聯(lián)到核心交換機(jī)，傳統(tǒng)終端的網(wǎng)絡(luò)接入模型如圖3所示。
圖3 傳統(tǒng)終端的網(wǎng)絡(luò)接人模型
桌面云虛擬機(jī)接人網(wǎng)絡(luò)相對(duì)更加扁平，以現(xiàn)在的PC服務(wù)器，典型配置如：2路8核、256 MB內(nèi)存；4路6核、128 MB內(nèi)存PC服務(wù)器。每臺(tái)服務(wù)器部署的虛擬桌面數(shù)量為50100臺(tái)的規(guī)模，虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)出口先匯聚到PC服務(wù)器網(wǎng)卡出口，然后接人交換機(jī)。可以推知，一般桌面云平臺(tái)配備接人交換機(jī)端口配置應(yīng)以1000Mbit/s為宜，而且形成的虛擬機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)比PC局域網(wǎng)絡(luò)更密集。為了提高服務(wù)器網(wǎng)卡出口帶寬，也采用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口綁定的方式提供網(wǎng)絡(luò)接入。一個(gè)千兆端口，如果承載虛擬桌面達(dá)到100臺(tái)，那么，平均到每虛擬桌面的帶寬也僅10Mbit/s。對(duì)交換機(jī)上聯(lián)接口，按此規(guī)模，應(yīng)考慮10 Gbit/s。因此，桌面云系統(tǒng)相較傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，帶寬設(shè)計(jì)除考慮業(yè)務(wù)系統(tǒng)帶寬外，還需疊加用戶帶寬需求。桌面云也由此帶來好處，縮短了用戶終端(虛擬桌面)與各應(yīng)用服務(wù)器的距離。
(2)虛擬機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)流量
一般用于任務(wù)型終端，虛擬桌面可能不需要訪問互聯(lián)網(wǎng)，但在很多場景，互聯(lián)網(wǎng)訪問也是必須的。用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)帶來很多不可控的因素，互聯(lián)網(wǎng)訪問的流量也比較復(fù)雜，按照目前終端網(wǎng)絡(luò)的管理辦法，一種是對(duì)終端接人網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行限速，如每端口最高3 Mbit/s；另一種是對(duì)IP分組流量進(jìn)行限制，如禁止下載視頻流、禁止即時(shí)通信軟件連接、禁止P2P軟件下載等。這些終端管理功能對(duì)桌面云都構(gòu)成新的要求。互聯(lián)網(wǎng)接人帶寬按照目前寬帶普及的要求，10 Mbit/s/20 Mbit/s逐漸成為主流，虛擬桌面要達(dá)到現(xiàn)階段的寬帶要求，也會(huì)帶來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)成本的提高。幸運(yùn)的是，虛擬桌面池之間也是一個(gè)資源共享的環(huán)境，所有承載用戶不太可能同時(shí)按照上限要求使用系統(tǒng)，分時(shí)使用會(huì)大大降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。從這個(gè)角度看，現(xiàn)有的小區(qū)共享寬帶接人經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)桌面云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)估算是有效的。
3.4其他網(wǎng)絡(luò)問題研究
(1)大二層網(wǎng)絡(luò)和ARP廣播風(fēng)暴
桌面云網(wǎng)絡(luò)為了實(shí)現(xiàn)靈活地遷移和虛擬桌面網(wǎng)絡(luò)配置不變，在數(shù)據(jù)中心構(gòu)建成一個(gè)大的二層網(wǎng)絡(luò)。但是大二層網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來一些問題，如虛擬機(jī)MAC可能造成沖突。這是因?yàn)樽烂嬖茣?huì)創(chuàng)建出許多虛擬網(wǎng)卡，對(duì)于每個(gè)虛擬網(wǎng)卡都需要分配一個(gè)MAC地址，現(xiàn)在的做法是MAC地址采用隨機(jī)算法生成。當(dāng)虛擬機(jī)的數(shù)量較大時(shí)，可能造成MAC地址重復(fù)，這樣就會(huì)給桌面云網(wǎng)絡(luò)帶來故障。在虛擬機(jī)創(chuàng)建過程中，需要注意對(duì)MAC地址進(jìn)行排重。
桌面云網(wǎng)絡(luò)同樣會(huì)造成ARP廣播風(fēng)暴，當(dāng)很多虛擬機(jī)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中都發(fā)送ARP廣播分組時(shí)，會(huì)帶來大量網(wǎng)絡(luò)開銷。尤其由于某臺(tái)虛擬桌面中病毒造成ARP攻擊，造成的網(wǎng)絡(luò)影響是致命的。
對(duì)于桌面云網(wǎng)絡(luò)通過劃分VLAN進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離，對(duì)于桌面云運(yùn)營是有利的。
(2)虛擬桌面作為公有云業(yè)務(wù)
虛擬桌面作為電信行業(yè)向公眾用戶提供終端服務(wù)有廣闊的前景。隨著智能終端及智能電視的普及，個(gè)人電腦將成為小眾需求。將虛擬桌面作為寬帶業(yè)務(wù)的延伸，便捷地交付給用戶使用，在用戶需要使用個(gè)人電腦業(yè)務(wù)時(shí)，能隨時(shí)利用智能設(shè)備接人運(yùn)營商提供終端計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)將計(jì)算資源如同網(wǎng)絡(luò)、話音類似的業(yè)務(wù)模式出租使用，是桌面云發(fā)展的一個(gè)方向。
目前，虛擬桌面作為公有云業(yè)務(wù)，也存在一些網(wǎng)絡(luò)問題。虛擬桌面是對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求較高的業(yè)務(wù)，雖然帶寬要求不高，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)分組丟失、時(shí)延抖動(dòng)要求較高。通過測試觀測，當(dāng)分組丟失率高于0.1%，200 ms時(shí)延的情況下，用戶體驗(yàn)將變得很差。現(xiàn)有用戶寬帶網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量千差萬別，IP網(wǎng)絡(luò)的QoS保障大多比較欠缺，對(duì)桌面云開展公有云業(yè)務(wù)提供電信級(jí)服務(wù)帶來挑戰(zhàn)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全問題也是需要考慮的。
4.結(jié)束語
桌面云在現(xiàn)代企業(yè)管理中，企業(yè)管理層通過桌面云實(shí)現(xiàn)了對(duì)辦公終端的有效管理、對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的切實(shí)保護(hù)，有效利用了資源并提升了工作效率。同時(shí)，桌面云也實(shí)現(xiàn)了一種終端外包的模式，降低了公司運(yùn)營成本。桌面云系統(tǒng)集中化部署，規(guī)模越來越大且要實(shí)現(xiàn)平滑擴(kuò)容，因此網(wǎng)絡(luò)的容量設(shè)計(jì)和QoS保障是桌面云賴以正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，通過合理優(yōu)化配置，真正實(shí)現(xiàn)優(yōu)于PC服務(wù)的用戶體驗(yàn)。
本文主要關(guān)注桌面云系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)流量、帶寬和網(wǎng)絡(luò)需求，通過對(duì)終端接人、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量構(gòu)成等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，研究桌面云系統(tǒng)建設(shè)和使用過程中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的帶寬需求。文中還分析了桌面云網(wǎng)絡(luò)中可能潛在的問題，希望可以對(duì)桌面云系統(tǒng)設(shè)計(jì)及部署提供一些經(jīng)驗(yàn)。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：桌面云系統(tǒng)中的帶寬及網(wǎng)絡(luò)需求研究
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