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                容错桌面虚拟化方案

                 项目简介

                       随着XXX信息化的╲飞速发展,为了▽能够更好的保障厅内IT系统的可靠性和安全性,经过系统周密的调研评估,XXX决定采用桌面虚拟①化技术来更新现有的PC终端。
                       容错容错桌面虚拟化软件是业内知名的虚拟桌面产品,能够为用户提供可靠的业务支撑以及更高的附加功能,我们可以为XXX的桌面虚拟化项目带来以下好处:
                1)终端→桌面系统管理维护简单 
                       所有的终端设备使用的操作∑系统全部来自一个由管理员定制的标准化操作系统,该镜像中已安装了业务所需要的应用程序及应用客户端软件,对于前端的多个客户端的桌面与应用维护工作量就大大缩小到对一个镜像的维护即可。桌』面和应用的安装和升级等全部在集中数据中心进行,IT管理无需接触最终用户的客户端,就可以完成应用的配置和维护工作,可见,维护过程极其简单、容易。
                 
                2)增强业务的持√续性
                       通过容错的解决方案完全限制用户对终端设备本地操作系统的访问,这极大的降低●了由于病毒入侵或是用户对操作系统的非法操作㊣ 引起的网络崩溃或是系统宕机的风险,这就极大的提高了业务系︾统的高可用性及高●可靠性,增强了业务的持续性。即使用户使用部署在数据中心的桌面系统中病毒(数据中心中的桌面系统↓是不可改写的,中病毒几乎是不可能),或者是物理服∏务器宕机引起桌面系统宕@机问题从而导致业务中断,用户只需要重新启动终端设备就又能得到在一个干净的操作系统。只要在数据中心中降低托管虚拟桌面的物理服务器宕机的风险,那么用户使用的桌面系统宕机风险也就降低了,业务连续性就得到了提高。
                 
                3)保证业务①数据不会泄露
                       所有用户使用的桌面系统及业务系统都集中在◤数据中心运行,所有业务工作实际保存、运行在数据中心的服务器,用户只能远程看到运行程序的图像,大大保证数据的安全;管☉理员通过应用内置的安全策略,可以让用户无法将文件和信息保存在本地的各种设备上,防止机密数据随便被拷贝造成的泄↓↓露。
                 
                4)防止数据丢失◥与损坏
                       所有业务数据文件都统一保存在数据中心,由IT人员统一进行管理、定期备份与恢复,从而避免终端用户个人保管不当造成的数据损坏和丢失;
                 
                5)提升桌面系统安全
                       虚拟桌面的≡操作系统都放置于数据∴中心中,管理员可以进行统一的安全管理及安全保护,相对于传统的PC,大大减少遭受恶意攻击的风险№№。

                6)降低终端硬件带来的风险:
                当桌面硬件被其他“瘦设备”代替时,它可以通过禁止使用如USB
                等可移动存储设备,降低使用者偷取信息和引入计算机病毒的可能;
                 
                ?控制用户的访【问能力
                管理员可以》根据用户的角色和管理策略,灵活、动态地对用户进行访问能力的指派;通过后台的配置,可以做到用户按照需求获得仔细需要的服务,同时随时可以取消客户的访问能力∩;
                 
                ?降低终端桌面的投资与管理维护成本
                当现有的PC机在一段时间后被淘汰,只需要采购低耗能、低成本的瘦客户机设备⌒ 就能马上投入使用,而不需要管理员进行有关任何业务系统上的↑配置。
                 
                ?可平滑实现绿色IT 
                在今天的经济气候下,绿色IT和节约成本对于任何IT组织来说都是息息相关的。节约能耗是☆虚拟化的早期驱动因素。目前瘦客户端的功耗是PC的六分之一,如果在〖虚拟桌面环境中,采用瘦客户端作为前端设ξ备,终端耗电量将减少83.3%


                第三节 方案设计
                3.1 设计原则
                基于多业务统一访问系统的规划以及建设要求,统一访问系统应按照以下原则进ζ行建设:
                ?统一规划、逐步建设实施原则
                在多业务访问系统在统一规划的前提下,根据系〗统的实际需求,进行逐步实施,充分考虑作为初次部署情况。
                ?集成∑ 性原则
                通过统一集成的规划,实现基于统一应用访问的针对系统接入的规范,从而逐步实现对业务系统用户接入的全面统一集ω 成。
                ?安全性原则
                根据应用访问的不同安全等级⊙要求,和网络访问的安全规范,制定系统的安全性规范,完善信息安全策略和信息安全标准,满足数据安全和访问安全的要求,提供可靠的系统※安全管理模式。
                ?可扩展性原则
                系统的设计要考虑到业务未来发展的需要,架构应〓满足横向和纵向扩展的需求,在架构简明的基础◎上,降低各功能模块和组件的耦合度,并充分考虑ㄨ到兼容性,实现快速高效的扩展方案。
                ?适应性原则
                系统需充分考虑到已有的IT资源投入,适应网络、系统和应用架构,避免在构建过程中】的大范围系统改造,降低系统复杂度和建设成本。
                3.2 方案设计实♀现的目的
                ?高效〓率系统架构
                通过虚拟化技术将一台物理服务器分割成多个相互隔离独立的虚拟机,确保各用户间的应用及数据完全隔离。通过云终端来远程连接虚拟机,云终」端只做输入输出工作,确保数据保存在后端,以保※证数据的安全性。
                允许管理◤人员使用强大的集中管理控制台通过BS和CS的方式ぷ对多台服务器结点进行集中管理。同时各部门也可以利用对单个服务器池或服务进行管理维护,对虚拟机进行诸如启动、停止、重启、备份、恢复等各种管理操作。整个█虚拟化基于裸金属架构,支持完全虚拟化和半虚拟化技术,通过虚拟机中的虚拟IO设备驱动、虚〗拟网络驱动、虚拟显示驱动等技术可直接与硬件通信,管理硬件资源,极大提高虚拟化性能。
                ?高用户体验
                方案要实现极高的用△户体验,在云终端的操作流畅度基本达到PC机的效果。能够支持1080P高清视频播¤放,支持PPT等媒体文件的流畅ㄨ运行。在多窗口,多程序运行下不卡顿,不粘滞。
                ?低成本备份/恢复
                利用虚拟化技⌒ 术,所有的应用全部运行在虚拟机中,完全实现了软硬件的隔离。真正实现了零宕机迁移技术,可将迁移工作对业务的影响降低为零。无须使用昂贵的专用存□ 储设备,仅采用备份现有虚拟机或进行虚拟机迁移, 就可以实现■高质量备份/恢复方案。

                ?系统卐升级和系统维护
                当新的操作系统或应用发布时,现有情况下,面对成百上千台电脑的升级和维护是一个非常◣头疼和费时的工作,同时会对业务产生极大的影响。虚拟化技术后,管理人员只需ω在后台调整基于新系统的虚●拟环境,然后可以快速部署。
                对于平〗时的使用,如果有终端使用者无法处理的的应用或者故障,系统管理人员也无需每次都到现场进行排查、维护、帮助,只需在后台操作一下该用户的虚拟桌面即可。这样¤的前台集中管理模式给系统的升级、维护和迁移都带来极大的便利。

                3.3 方案设计拓扑图
                方案□ 设计由三台独立的服务器及本机存储和网∏络、云终端组成


                XXX虚拟桌面系统的体系结构由几个关键的子系统组成:

                3.3.1 服务器部分√
                针对120个点的虚拟桌面:
                虚拟机基础构架服务器→典型配置多为2路8核CPU 主频2.0GHz以上、64G以上内存的机架或者刀片服务器。每个服务器支持30个windows 7,每个桌面配置3G内存,100G存▂储空间并考虑到扩展性,建议四台服务器,双路Intel 志强 E5-2620服务器、80G内存、6*600G SAS 15K转硬盘,高性能RAID卡,FC卡。以上配置可保证120个虚拟桌面流畅运行,并预留10-20个的平滑扩展空间。

                3.3.2 网络部分
                由于本次项目客户端分布◥和网络布局尚未详细了解,故在此给出网络带宽】设计规则:
                根据容错在虚拟桌面上的实施经验。下面是参考的一些关键指标:
                通过容错远程连接虚拟桌面时的带宽需求:
                25kbps轻量级用户
                50kbps普通用户
                75kbps重量级▼用户

                容错虚拟桌面软件,提供了一个通用的远程桌面客户端连接协议,可以『运行在linux和windows 上,通过CS和BS的方式,连接和访问远程的虚拟机∞,向用户提供虚拟桌面交付。
                 技术特点: 操作简单,易用性高。产品效率◥高,速度快, 可以针对不同的应用环境和需求,范围广泛,应用灵活。我们在选择服务器配置时都按照上述方式来初步选择服务器网络接口带宽,相应交换机也按照上述方式选择。

                3.3.3 存储部分
                对于虚拟桌㊣面存储部分的设计,本着安全可靠、流畅使用、可扩展█和经济性原则,我们从两部分考虑配置【:
                安全性和经济性
                如果需要HA、热迁移和负载均衡等高安全可靠的设计原则,建议使用独立存储,但由于此项目的虚拟桌面使用量只有120个,并且作为电子教室的教学机使】用,采用独立存储会大大增加项目总预算(一般为不含存储方案的一倍以□上)所以建议使用单服务◇器的分布式设计,并从一下两个方面保证系统安全性
                建议采≡用中端的存储阵列,并采用RAID5模式提高存储可用性
                定时对虚拟桌面服务的数据进行快照备份,保持每天一次快照的频率
                确保使用的流畅性
                在VDI的实施中,IOPS是保证虚拟桌面流畅的重要指标,所以要计算存储中使用的磁盘⊙的I/O性能能否满足桌面系统的需要。
                而磁盘存储所能提供∮的I/O性能,还要受到磁〖盘本身,以及Raid实现方式的影响。
                1. 桌面业务所需I/O
                根据以往经验及用户习惯分析,一般终端用户对IO性能要求在15 IOPS左右,以方案中每◣台服务器30个用∩户计算,共需要450 IOPS。
                2.硬盘所能提供的IOPS值
                目前,主流存储厂商的磁盘存储均使用SAS硬盘,SAS硬盘的IOPS值如下:
                硬盘型号 IOPS值
                2,5英寸15.000 rpm SAS 156
                3,5英寸15.000 rpm SAS 146

                这两种硬盘●能提供IOPS平均值为 151;
                3.磁盘存储Raid方式
                在本次项目中,建议使用Raid5作为Raid实现方式。
                由前面计算可知,虚拟桌面业务的iops是450;读cache命中率设置在30%,读iops占20%,写iops占80%,单块SAS磁盘IOPS为151,那么raid5的情况下,需要6块硬盘可以满足要求。

                本着冗余的原则并且满足每个桌面100G的存储╳空间,我们建☆议采用每台服务器共计6块600G 15K转速的SAS硬盘。

                3.4 软件配置清单
                项目 型号 配置 数量 单价 总价
                容错虚拟桌面软件 V2.0 通用计算环境(Common Computing Environment)支持Linux和windowS下客户◣端对云计算中心的快速连接和使用,提供接近于本机的用户使用体验 120
                容错 manage V2.0 虚拟桌面管控单元,用于对√计算中心资源池的管理、配置和系统控①制 1
                合计:

                3.5 硬件配置清单
                硬件部♀分报价仅供参考。
                项目 型号 配置 数量 单价 总价
                虚拟化服务器 配置2颗E5-2620 v2 CPU,80GB 内存,主板集成4口千兆网卡,,6块600GB SAS硬盘,512MB缓存带电池保护RAID卡,冗余电源,5年原厂服务(建议配置) 4
                瘦客户机 ARM9 1.6G 4核CPU 2G内存 8Gflash存储 320
                显示器
                辅材
                实施
                合计:

                第四节 容错桌≡面虚拟化方案实现的功能
                注:带*号标注的功能都需要外挂独立存储才可实现,在此方案中作为预留扩展功能保留。
                3.6 HA(高可用性) *
                平台▓内的服务器出现故障,故障服务器上的虚♀拟主机就会迅速迁移到其他服务器上,不会影响到用户的使用。故障服务器维护好之后,又可以自动迁移〇回来,整个的云计算平台比每个用户使用一台计算机的架构更加稳定▽和安全。
                3.7 负载均衡*
                当某台服※务器的CPU占有率持续达到高值,而池内其他服务器有空闲,系统会自动分↘配CPU资源,将虚拟机迁移到空闲的服务器上计算,在此过程中,业务不会中断,从而达到均衡服务器的负载,提高云平台的可▂靠性。同样某台服务器的网络流速达到峰值,系统会做同㊣样的调配,均衡【网络流量的负载。
                3.8 热迁移*
                虚拟机迁移是从一台服务器迁移到另外一台服务器上,包括运行的虚拟机和存储。迁移运行的虚@拟机称为动态迁移,当系统服务器需要维护,出现故障或者负载太重的时候,原来在上面运△行的虚拟机可以动态迁¤移到其他的服务器上,保证正在使用虚拟机的用户不会因此发生服务←中断的情况。
                动态迁移可以实时地通过系统自动调整,系统会周期性地监控服务器的负载,如果负载过重,则进行调整。也可ξ 以通过手工进行迁移。

                3.9 多存储支持
                虚拟化桌面系统除了支持服务器的本⊙地存储以外,还支持大部分主流远程存■储介质。用户可以将重要的数据及虚拟机状态、映像实时存储在远程存储介质上,保证其可用性及安全性。
                容错支持主流的存储,包括iSCSI SAN,光纤SAN,Infiniband, 分布式集群存储,Windows CIFS,本地或共享的文件夹∩,本地的ω存储,本地光驱以及移动存储等。
                3.10 广泛支持X86架♂构下的服务器
                支持X86架构下所有的VT开放型服∮务器。

                3.11 分布式虚拟交换机(Distributed Virtual Switch)
                通过分布式虚拟交换机技术为虚拟机提供①网络接入支持,包括VLAN的划分和QoS设置,支持桥接网︼络和NAT网络,支持对网络流量进行监控和限制。
                3.12 备份与容☆灾(Backup & Disaster Recovery)
                提供高效可靠□ 的备份与容灾功能,可对业务数据进行完善的保护,在故障发生时,进行尽快的数据恢复。提供可定制化的自动》备份机制,快速备份,增量备份,压缩备份等多种方式。
                3.13 安全◣与监控
                容◣错虚拟桌面可以实时监控系统的运行状态,包括系统运行或服务的状态。平台监控到服务因各种原因停止的时候,可以自动启动〓服务,也可以通知管理员。
                云服务平台№可以实时监控系统的屏幕,并通过大屏显示出来。
                容错支持多种安全登陆措施,包括短信验证登陆及登陆短信通↑知,限定IP登陆,限定用户登陆,U宝登陆等。

                3.14 动态资↘源交付
                针对通用的虚拟桌面使用环境▲,如电子教室、呼叫中心、证券交易大厅、服务性窗口等。这种应用环境下不需要个人专属的PC,系统只为需要使用的用户临时分配╱一台虚拟桌面,当用户使用完毕关机后√,资源即被『收回,等待重新分配。这种动态Ψ 的虚拟桌面分配模式,可以使计算资源的利用效率更高,交付更快速』,维护更便捷。
                3.15 外围设备支持
                支持∑ 外围设备(U盘,U宝,打印机,IC卡读写器等)通过USB重定向方式连入虚拟机,可以对设备按照类别甚至厂●家ID进行权限▓控制,提供单向或双向的访问。
                支持串口,并口设备。
                3.16 还原卡功能
                在电子教室、呼叫中心等多人公用∏计算机的环境下,容错可以打开还原卡功能,即虚拟桌面关ξ闭重启后,系统自动恢复到初始状态,可以降低维护人员的工作量。
                3.17 用户独立存储功能
                在一个资源〓池里,可以为用〓户划分独立的存储╳空间,作为用户的个人存储。这个存储可以由该用户授权挂载在任意的虚拟桌面上作为一块硬盘使用,读写其中个人存储的数ㄨ据。

                3.18 主流操作系统支持
                系统支持各ξ 种系统,包括 Windows XP,2003,Windows7, Windows 2008,Windows 2008R2 , 各种Linux Redhat, Ubuntu,Debian等,甚至Solaris,BSD等可以在 Intel 架构上运行的系统。

                3.19 权限管理
                权限的控制是基于用户和用户组的。用户组是管理员自定义的一组用户,处于该用户组的用户拥有同样的权限。用户可〓以属于多个用户组,只要有一个用户组或者该用户被确定拥有某个权限,则该用『户可以实施对应的动作。
                3.20 监控与日◥志
                对整个系统的硬件及虚拟机运行可以有◇效的监控,并实时产生日志,方便查找和分析系统故障或运▲行状况。
                3.21 桌面监控和拍照
                可以对远端的虚拟桌面进行桌面监控并拍照,以防备◣不法用户的窃密操作,对之监察并拍照保留证据。
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