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)，將個人工作終端的計算能力從用戶前臺向后臺轉(zhuǎn)移，形成一種集中式的、可管理的、按需使用的云計算業(yè)務(wù)。桌面云解決了企業(yè)中工作終端難于管理的問題。實現(xiàn)了對企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)的有效保障，也便于實現(xiàn)終端軟件環(huán)境的統(tǒng)一；桌面云還實現(xiàn)了資源的按需使用，可以根據(jù)不同用戶需求，靈活配置虛擬機性能，可以方便資源的分配、回收和遷移，實現(xiàn)了云計算的良好特性。由于具備以上兩項核心價值，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，同時也使運維管理和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題13漸突出。參照一些大公司的前期實踐經(jīng)歷．桌面云部署一般采用分批分階段地逐漸推進：初期先進行試點，規(guī)模較�。煌茝V階段，逐漸安裝到幾百臺至幾千臺的規(guī)模；全面建設(shè)階段，可能會達(dá)到萬臺以上的規(guī)模。隨著規(guī)模不斷擴大，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，配備適合的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備．進一步優(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

    典型的桌面云架構(gòu)模型如圖1所示。桌面云系統(tǒng)利用虛擬機技術(shù)將用戶桌面的鏡像文件存放在數(shù)據(jù)中心，每個桌面鏡像就是一個帶有應(yīng)用程序的操作系統(tǒng)，終端用戶通過一個遠(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，通過桌面云系統(tǒng)配置文件管理，可以實現(xiàn)用戶個性化定制的保存，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

    桌面云對比原PC終端帶來的優(yōu)點介紹如下。

    (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、按需地被交付，虛擬桌面的硬件設(shè)備需求就不會隨著人員的變動而臨時采購，可以按計劃升級計算能力滿足需求。

    (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)保留在用戶的機器上，對企業(yè)數(shù)據(jù)形成保護作用。

    (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)中實現(xiàn)。因此增加了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜度。

    桌面云系統(tǒng)主要包括瘦終端機、承載虛擬機的X86服務(wù)器、桌面云平臺調(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、虛擬機訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量、虛擬機訪問互聯(lián)網(wǎng)流量、虛擬機間相互訪問流量等。

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)流量可能是虛擬機與軟件版本控制服務(wù)器之間的流量，或虛擬機之間的軟件傳輸;系統(tǒng)維護類用戶的主要流量是虛擬機與運維管理系統(tǒng)間的訪問流量，如實時的監(jiān)控數(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)虛擬機訪問互聯(lián)網(wǎng)流量

    桌面云用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)時與目前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、即時消息、網(wǎng)絡(luò)視頻、P2P下載等，這些互聯(lián)網(wǎng)訪問會帶來巨大的網(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)出口實現(xiàn)進出的。桌面云將用戶的互聯(lián)網(wǎng)流量直接匯聚到桌面云平臺交換機，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)虛擬機間相互訪問流量

    虛擬機間相互訪問流量反映到桌面云網(wǎng)絡(luò)中，可能是一臺服務(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，打印數(shù)據(jù)傳輸要從數(shù)據(jù)中心發(fā)回本地打印機，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)流量包括虛擬機訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量、虛擬機訪問互聯(lián)網(wǎng)流量、虛擬機間相互訪問流量，其中虛擬機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完成，流量不會向外暴露，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)計的主要關(guān)注點是虛擬機訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量和虛擬機訪問互聯(lián)網(wǎng)流量。

    (1)虛擬機訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)流量

    虛擬機訪問業(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交換機擁有的網(wǎng)絡(luò)端口為24口或48口，通過一個匯聚交換機上聯(lián)到核心交換機，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

    桌面云虛擬機接人網(wǎng)絡(luò)相對更加扁平，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。每臺服務(wù)器部署的虛擬桌面數(shù)量為50100臺的規(guī)模，虛擬機網(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�？梢酝浦�，一般桌面云平臺配備接人交換機端口配置應(yīng)以1000Mbit/s為宜，而且形成的虛擬機局域網(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，也采用多個網(wǎng)絡(luò)端口綁定的方式提供網(wǎng)絡(luò)接入。一個千兆端口，如果承載虛擬桌面達(dá)到100臺，那么，平均到每虛擬桌面的帶寬也僅10Mbit/s。對交換機上聯(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，一種是對終端接人網(wǎng)絡(luò)端口進行限速，如每端口最高3 Mbit/s；另一種是對IP分組流量進行限制，如禁止下載視頻流、禁止即時通信軟件連接、禁止P2P軟件下載等。這些終端管理功能對桌面云都構(gòu)成新的要求�；ヂ�(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，也會帶來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計成本的提高。幸運的是，虛擬桌面池之間也是一個資源共享的環(huán)境，所有承載用戶不太可能同時按照上限要求使用系統(tǒng)，分時使用會大大降低對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。從這個角度看，現(xiàn)有的小區(qū)共享寬帶接人經(jīng)驗數(shù)據(jù)對桌面云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計估算是有效的。

    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)建成一個大的二層網(wǎng)絡(luò)。但是大二層網(wǎng)絡(luò)會帶來一些問題，如虛擬機MAC可能造成沖突。這是因為桌面云會創(chuàng)建出許多虛擬網(wǎng)卡，對于每個虛擬網(wǎng)卡都需要分配一個MAC地址，現(xiàn)在的做法是MAC地址采用隨機算法生成。當(dāng)虛擬機的數(shù)量較大時，可能造成MAC地址重復(fù)，這樣就會給桌面云網(wǎng)絡(luò)帶來故障。在虛擬機創(chuàng)建過程中，需要注意對MAC地址進行排重。

    桌面云網(wǎng)絡(luò)同樣會造成ARP廣播風(fēng)暴，當(dāng)很多虛擬機在一個網(wǎng)絡(luò)中都發(fā)送ARP廣播分組時，會帶來大量網(wǎng)絡(luò)開銷。尤其由于某臺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。

    對于桌面云網(wǎng)絡(luò)通過劃分VLAN進行網(wǎng)絡(luò)隔離，對于桌面云運營是有利的。

    (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，在用戶需要使用個人電腦業(yè)務(wù)時，能隨時利用智能設(shè)備接人運營商提供終端計算和存儲服務(wù)，實現(xiàn)將計算資源如同網(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，但對網(wǎng)絡(luò)分組丟失、時延抖動要求較高。通過測試觀測，當(dāng)分組丟失率高于0.1%，200 ms時延的情況下，用戶體驗將變得很差。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，對桌面云開展公有云業(yè)務(wù)提供電信級服務(wù)帶來挑戰(zhàn)。同時，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現(xiàn)了對辦公終端的有效管理、對知識產(chǎn)權(quán)的切實保護，有效利用了資源并提升了工作效率。同時，桌面云也實現(xiàn)了一種終端外包的模式，降低了公司運營成本。桌面云系統(tǒng)集中化部署，規(guī)模越來越大且要實現(xiàn)平滑擴容，因此網(wǎng)絡(luò)的容量設(shè)計和QoS保障是桌面云賴以正常運行的基礎(chǔ)，通過合理優(yōu)化配置，真正實現(xiàn)優(yōu)于PC服務(wù)的用戶體驗。

    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，希望可以對桌面云系統(tǒng)設(shè)計及部署提供一些經(jīng)驗。
 

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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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