桌面虚拟化是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点：将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理……

计算机虚拟化技术当前主要包括服务器虚拟化、应用虚拟化和桌面虚拟化。目前网络虚拟化、显卡虚拟化等技术都在快速发展，物理的设备不久都将能够支持虚拟化技术，实现真正意义的云计算。而桌面虚拟化技术是当前发展最快的，也是最具应用前景的技术。

桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。

桌面虚拟化技术(Desktop virtualization或者Virtual Desktop Infrastructure)是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点：将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理;同时用户能够获得完整PC机的使用体验，即用户可以通过瘦客户端，或者类似的设备在局域网或者远程访问获得与传统PC机一致的用户体验。

1、桌面虚拟化技术的发展历史

1.1虚拟化技术及其发展

在计算机领域，虚拟化是一个宽泛的术语，指的是对计算机资源的抽象。虚拟化对其用户，不管是应用程序还足终端用户，隐去了计算资源的物理特性，呈现为一个物理的资源表现为多个虚拟资源，或多个物理资源表现为一个单一的虚拟资源。也就是说，虚拟化的对象是各种各样的计算资源，经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了具体的硬件实现细节，用户可以在虚拟化中实现真实计算环境中的部分或全部功能。

1959年，计算机科学家Christopher Strachey发表了一篇名为《大型高速计算机中的时间共享》的学术报告，他在文中首次提出了虚拟化的基本概念。

20世纪60～70年代，虚拟化进入了萌芽发展状态。IBM发明操作系统虚拟机技术，允许用户在一台主机上运行多个操作系统，让用户尽叮能的充分利用和共享昂贵的大型机资源。

20世纪70～80年代，虚拟化技术进入低谷期。随着大规模集成电路的出现和个人电脑的普及，计算机硬件变得越来越便宜。当初为共享昂贵硬件而设计的虚拟化技术只是在高档服务器(如IBM小型机)中继续存在。在进入上世纪90年代末期以后，虚拟化技术迎来了复兴。时至今日，虚拟化技术进入了一个全面发展时期。

1.2桌面虚拟化技术的发展过程

桌面虚拟化技术是目前虚拟化技术中最新的技术。从技术发展过程来看，2006年这种概念才开始形成，2007年出现第一代VDI的方案，2008年出现了比较完整的解决方案，而2009年看到的技术，才真正接近完全PC的体验。

1.2.1桌面虚拟化技术的前身

桌面虚拟化技术的前身是从不同的领域产生、发展直至成熟，使得现在的虚拟化技术成为现实。这主要包括两项技术：远程桌面和桌面操作系统虚拟化。

1.2 1.1远程桌面

内置在Windows XP中的远程桌面使用了RDP(Remote Desktop Protocol)协议，使得用户可以从其他的电脑上远程登录、访问与使用目标桌面。在虚拟化技术兴起之后，微软将Windows Server 2008上的终端服务重新定义为演示虚拟化技术。不管名称如何，远程桌面是今天桌面虚拟化技术的核心。

1.2.1.2桌面操作系统虚拟化

桌面操作系统虚拟化是指像微软VPC的方式实现的桌面级的操作系统。这种应用模式，主要是开发人员和测试人员经常使用的。在虚拟化技术刚起步的时候，一些厂商将此定义为桌面虚拟化技术。

在这个角度定义的所谓桌面虚拟化，基本上可以被认为是用于PC机上的桌面系统的虚拟化解决方案，只是与服务器虚拟化简单的区别与对应。其本身解决的仍然是操作系统的安装环境与运行环境的分离，不依赖于特定的硬件。

1.2.2第一代桌面虚拟化技术

第一代桌面虚拟化技术是真正将远程桌面的访问能力与虚拟操作系统结合起来。随着服务器虚拟化技术的成熟，以及服务器计算能力的增强，使得服务器可以提供多台桌面操作系统的计算能力，所以服务器虚拟化技术的出现，使得桌面虚拟化技术的大规模应用成为可能。虚拟桌面的核心与关键，是让用户能够通过各种手段、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，即远程网络访问的能力。

1.2.3第二代桌面虚拟化技术

第一代技术实现了远程操作和虚拟技术的结合，降低的成本使得虚拟桌面技术的普及成为可能，但是影响普及的并不仅仅是采购成本，管理成本和效率在这个过程中也是非常重要的一环。

为了提高管理效率，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、配置文件拆分，从而大大降低了管理复杂度。这种拆分也大大降低了对存储的需求量，降低了采购和维护成本。更重要的是从管理效率上，管理员只需要对一个镜像或者一个应用进行打补丁，或者升级，所有的用户都会获得及时更新后的结果，从而提高了系统的安全性和稳定性，工作量也大大下降。

桌面虚拟化是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点：将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理……

2、桌面虚拟化的价值与特性

2.1桌面虚拟化的价值

2.1.1加强了使用的灵活性

桌面虚拟化技术实质上是将用户使用与系统管理进行了有效的分离，用户对桌面的访问就不需要被限制在具体设备、具体地点和具体时间了。

2.1.2简化和宽泛的终端设备

由于所有的计算都放在服务器上，终端设备的要求将大大降低，不一定非要配置传统的台式机、笔记本，而可使用各种设备，包括电脑、瘦客户端、手机、电视或者其他外设等。

2.1.3降低了终端设备采购和运维的成本

这种IT架构的简化，带来的直接好处就是终端设备的采购成本降低。现有的PC系统也可以大大延长使用周期，只要外设可用，就可以转化为普通终端。

2.1.4集中管理、统一配置、使用安全

由于计算发生在数据中心，所有桌面的管理和配置都在数据中心进行，管理员可以在数据中心进行对所有桌面和应用进行统一配置和管理，例如系统升级、应用安装等。另外，由于传递的只是最终运行图像，所有的数据和计算都发生在数据中心，因此，机密数据和信息不需要通过网络传递，增加了安全性。

2.2桌面虚拟化的特性

(1)很多设备都可以成为桌面虚拟化的终端载体。

(2)一致的用户体验。无论你在任何地点，所接触到的用户接口是一致的，这才是真正的用户体验。

(3)按需提供的应用。不是说用不用都先装在这个电脑里，而是使用时随时安装。

(4)对不同类型的桌面虚拟化，能够100%的满足客户需求。

(5)集成的方案，通过模块化的功能单元实现应用虚拟化，满足不同场景的用户需求。

(6)开放的体系架构能够让用户自己去选择。从这个虚拟机的管理程序，到维护系统，再到网络系统，用户可以自由选择。

桌面虚拟化是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点：将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理……

3、桌面虚拟化解决方案实例

3.1方案背景

目前的科研机构都拥有大量的计算机用户，科技创新对IT的依赖越来越大。

科技创新工作中的各种试验记录、图纸、报告等是重要的信息资源，这些基本都在科学工作者的计算机上保留、运算。为每个用户提供安全高效的桌面环境是办公和相关业务开展的基本要求。如果用户无法使用他们的桌面或应用程序，业务就无法高效的运作。IT技术部门的人员为了解决终端用户的各种问题与故障，不得不把大量的时间与精力花费在桌面计算机上的管理上，虽然已经取得了一些成果，但还是需要面对以下的困难：

(1)比较多的计算机已经不能很好的应付用户的使用需求，用户抱怨计算机的速度越来越慢。

(2)IT技术人员配备比较紧张，为了解决前端用户的计算机问题，不能很好的将精力放在核心的服务器和应用管理上面。

(3)IT管理的压力越来越大，如果快速交付新的应用程序和桌面到最终用户，也是一个比较大的挑战。针对以上需求，我们采用了Citrix的桌面虚拟化解决方案。

思杰(Citrix)公司的XenDesktop是一个桌面虚拟化和VDI解决方案，可以将完整的Windows桌面体验作为即需即用服务交付给任何位置的任何用户。无论用户是任务型、知识型或移动型工作人员，XenDesktop均可以快速安全地在提供高清晰度用户体验的同时将单个应用程序或完整的桌面交付给用户。

实际上，任何业务系统，都有3个要素：程序、数据和使用者。Citrix的方案是把数据和程序集中到信息中心，通过虚拟化程序或桌面访问的模式提供给使用者。这与传统的方案不同，而是真正地从根本上解决问题，可以带来的好处显而易见。

(1)提供了高可靠性的IT支撑平台，不用担心因为用户台式机故障引起的数据丢失，无法正常工作等。

(2)采用Citrix方案，将充分利用信息中心服务器的计算能力，降低客户端的硬件需求，延长终端设备的使用年限，并提高各种开发软件的软件许可利用。为了稳妥起见，先在一个部门试点，本方案按50个客户端配置，成功后逐步扩大到1000个客户端以上。

3.2Citrix总体技术方案

Citrix XenDesktop桌面虚拟化方案提供一种端到端的桌面管理解决方案。

可动态按需产生虚拟桌面，该桌面所有的运行都发生在远程数据中心的机房里，不用再担心数据驻留在客户端导致的安全漏洞。用户每次登录时都能获得一个干净的、个性化的全新桌面——从而确保性能不会下降。XenDesktop解决方案包含很多组件，从而能够为企业的独特需求提供最佳的解决方案。

本方案将采用五大核心组件：

(1)Virtualization Infrastructure(虚拟化基础架构)：虚拟化基础架构允许单个物理服务器分成多个共享资源的虚拟服务器。本方案的虚拟化基础架构是基于XenServer构建的，因其是XenDesktop整体解决方案的一部分。

(2)Virtual Desktop Delivery Controller(虚拟桌面交付控制器)：虚拟桌面交付控制器负责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。用户通过整合的Web Interface组件间接与控制器进行交互。通过Web网站，或者通过本地安装的接收器，将虚拟桌面交付给用户。

(3)Virtual Desktop Provisioning(虚拟桌面置备)：XenDesktop解决方案的置备服务器在虚拟化基础架构上为虚拟桌面实例提供了操作系统镜像。一个基本的操作系统镜像被创建，其包括了企业策略规定的所有操作系统级的配置。当每个虚拟桌面启动时，操作系统会经由网络通过流技术交付给虚拟桌面。由于只要求对基本镜像进行升级，并且所有虚拟桌面将会在下一次重启时使用最新的镜像。

(4)Application Delivery Controller(应用交付控制器)：应用交付控制器负责识别分配给用户的应用，并将其交付给虚拟桌面。应用交付是基于用户需求实现用户桌面个性化的第一部分。通过将应用与基本桌面镜像分离，所需的桌面镜像数量大大减少，这就简化了维护过程。

(5)个性化：解决方案的个性化允许用户按照需求自定义他们的工作环境。利用用户个性化，用户设置会被保存起来，并且无论用户接入哪个桌面都可使用保存的个性化设置。用户个性化不单纯是漫游特性，因为Citrix User Profile Manager删除了所有不必要的设置而只保留了对用户有价值的设置。而且，个性化设置的交付也进行了优化，因此用户无需长时间等待虚拟桌面的装载。以上只是概括了整个架构，以下部分将会更加详细地介绍，系统如何共同协作来交付虚拟化桌面以满足预定的工作环境。

桌面虚拟化是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点：将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理……

3.3技术架构

本方案中将使用下列组件共同协作将动态的虚拟桌面环境交付给用户。

3.3.1用户终端

Desktop Receiver(桌面接收器)：安装在终端上的思杰客户端，使终端可以采用Citrix ICA协议建立与虚拟桌面的连接。

3.3.2Desktop Delivery Controller(XenDesktop服务器)

Web Interface：负责显示基于Web的界面，让用户看到自己的可用虚拟桌面。

XML服务：负责Web Interface组件与XenDesktop服务器群之间的通信。XML月民务验证用户身份，提供可用的虚拟桌面列表，并生成相应的信息让终端能够连接到虚拟桌面。

控制器服务：负责虚拟桌面上虚拟桌面服务的通信。控制器服务进行虚拟桌面注册并保持虚拟桌面状态。

资源池服务：基于XenDesktop服务器群配置，资源池服务联系虚拟化基础架构来启动和关闭虚拟桌面。

IMA服务：IMA服务负责Desktop Delivery Controller(桌面交付控制器)之间所有跨服务器的通信，这包括流向和来自数据采集器的流量。

3.3.3Virtual Desktop(虚拟桌面)

虚拟桌面服务：负责与Desktop Delivery Controller进行注册并保持与控制器的心跳检测。如果心跳检测失败，虚拟桌面服务将重新与另一个可用的Desktop Delivery Controller进行注册。

Application Receiver(应用接收器)：具有正确的凭据之后，Application Receiver联系Application Delivery Controller以获得可用的应用程序列表。Application Receiver还负责向Application Delivery Controller发送应用程序启动的请求。

3.3.4Application Delivery ControUer(XenApp服务器)

Web Interface：在验证用户身份后，向Application Receiver提供一套可用的应用程序。

XML服务：负责Application Delivery Controler(应用交付控制器)的Web Interface组件与XenDesktop服务器群之间的通信。XML服务验证用户身份，提供可用的应用程序列表，并生成相应的信息让虚拟桌面能够连接到应用程序(托管或通过流技术交付)。

IMA服务：IMAN务负责Application Delivery Controler之间所有跨服务器的通信，这包括流向和来自数据采集器的流量。

3.3.5 Provisioning Servers(置备服务器)

TFTP：当新的虚拟桌面启动，TFTP会联系DHCP以找到启动文件的IP地址和位置。通过TFTP服务可以从Provisioning Server(置备服务器)获取启动文件。流服务：在虚拟桌面接收到带有指令的启动文件之后，它会联系置备服务器并提供其MAC地址。Provisioning Server基于MAC地址识别正确的虚拟磁盘，并使用流服务将部分虚拟磁盘按需发送给虚拟桌面。

3.3.6显示协议

Citrix XenDesktop使用的ICA协议，ICA协议能够适用于TCP/IP、IPX/SPX和NetBEUI等多种协议。其中，IPX/SPX协议被国内的很多用户所采用，广泛应用于Novell网络。ICA可以应用于多种网络连接方式，如LAN、WAN、RAS dial-up、Direct serial connection(async.)、Direct dial-up和Browse available servers等。ICA具备以下特征：

色彩：IcA协议支持真彩(24位色)。

支持本地打印和本地客户打印假脱机。

分辨率：ICA协议支持无限大(64000X64000)。

驱动映射：ICA协议可以将本地资源和服务器资源无缝地集成在一起，给用户的操作带来极大的方便。

Speed Screen：该项专利技术大大减少了网络传输数据量，一般情况下，平均每个用户的正常工作仅占用10Kbps。解决了通过广域网系统发布应用程序普遍存在的延时问题。

多媒体支持：ICA协议能够支持音频、视频和多媒体带宽控制。

3.4具体部署及配置

3.4.1部署架构

本架构中，桌面交付控制器负责管理所有的工作站桌面，工作站的操作系统和应用都以虚拟磁盘的方式从网络启动，每个用户的配置信息保存在网络上，当用户登录时动态装载。

3.4.2容量估算

针对相应并发的访问需求，需要配置3台两路4核CPU，32G内存的服务器，每台承担50个并发用户桌面。另外还需要域控制器DC，XenDesktop服务器DDC，置备服务器Provisioning Server各一台，以及用于存放用户文件的存储设备。