随着IT技术的不断发展，PC采购成本日益减少。在IT架构管理过程中，由于PC技术没有出现大变革。为了满足要求，虚拟化技术出现，提出了IT管理架构具体改进方法，在服务器和存储方面得到了广泛的应用。文章首先介绍虚拟化技术的基本概念，然后对KVM桌面虚拟化架构的设计和实现进行探讨。
1 虚拟化定义
互联网技术的进步在计算机应用方面起着推动作用。随着人们生活节奏的不断加快，对计算机设备的移动性、多样性、安全性以及产品更新换代都有了更多的要求，“紧耦合”的传统计算机结构已经跟不上时代的步伐。例如，在对产品进行更新换代时，就要重新安装一些应用和配置，但是这些应用和配置有可能和新系统出现不兼容的情况。技术人员针对不兼容性问题也尽可能地利用技术进行补救，但是并不能从根本解决该问题，补救技术多大数是治标不治本。但随着科学技术的不断进步，一些技术难题还是得到了解决。例如，虚拟化技术的应用让人们对解决技术性难题更抱有信心。所谓的虚拟化技术就是保持原有的上下逻辑关系和层次结构不变，在两个“层”中间安排一个“虚拟层”进去，每个层之间就由“紧耦合”转变成了“松耦合”。而“松耦合”是针对于某个“层”，当下层结构不发生改变时，这层就可以任意变动。实际上，虚拟化技术就是利用调配计算资源，把不同层面的如数据、存储、软件等进行隔离。虚拟化技术的优点就是通过把每一个层面的应用分开，从而更加方便对层进行改动，不仅能使管理更加简单，也使IT资源得到了充分利用。
“虚拟化”在不同的层面具有不同的内涵，不同的虚拟机化技术就是给“虚拟化”加上不同的定语而形成的，这在一些应用中随处可见。例如，在一台机器上让很多个操作系统同时运行，就可以通过虚拟机器组建另一个虚拟机，让其模拟地层硬件的某些功能和服务，那么多个系统就可以在一台机器上同时运行。服务器虚拟技术就是把该技术应用在服务器上得名的；把计算机的桌面进行虚拟化处理也称桌面虚拟化，经过虚拟化处理等我桌面有众多的优点，不仅可以提高桌面的灵活性和安全性，同时也使终端用户在使用桌面系统时更加方便，例如终端用户可以无时间、地点和设备限制使用自己的桌面系统。同时还有网络虚拟化技术和虚拟存储技术。网络虚拟化技术就是将远程用户和某公司内部的网络产生物理连接；虚拟存储技术就是当用户在利用数据或者程序时，不用考虑它们会被储存在什么地方。通过对众多的虚拟化中，将网络虚拟化和存储虚拟化称之为基础设施虚拟化，系统虚拟化包括桌面虚拟化和服务器虚拟化。系统虚拟化是在我们生活中最常见的一种虚拟化技术，最受大众欢迎和接受。
2 构成桌面虚拟架构服务器的因素
目前，“云技术”越来越被大众所知，并已走进普通生活。在未来的发展中，云计算会逐渐被广泛应用于IT行业中。一个企业搭建私有的“云”结构有利于提高IT效率，前提是预算要保持不变。桌面技术虚拟化最初就是私有“云”的出现和应用。虚拟技术越来越被企业所重视，而桌面虚拟化结构（Virtual Desktop lnfrastrcture，VDI）的应用，为桌面管理提供了一个新方案。该桌面虚拟化结构应用“集中计算，分布显示”的思想，同时利用服务虚拟化技术，把所有客服端等运算都整合为一体，然后将整合的数据发送给企业的数据中心。该方案的应用极大地减轻了桌面用户的工作，桌面用户可以选用专用小型终端机或者瘦客户端进行界面显示和输入输出操作，剩余的工作都交给桌面虚拟化机构进行操作。
桌面虚拟化就是用户所使用的桌面环境和其应用的终端设备进行解耦合。用户的桌面环境安放在服务器上，同时用户可以选择的终端设备具有强大的显示功能和足够的处理能力，在生活中常见的终端设备有云终端、PC、移动终端等。终端设备只承担少量任务，并且和虚拟桌面系统之间有联系，访问桌面环境时必须通过远程显示协议，这样用户在一个服务器管理程序上就有独立的桌面系统虚拟机，并且每次登录使用时，都是一个全新的桌面环境。以下几部分可以组成一个全新的VDI架构：
（1）虚拟桌面服务器终端应该配置虚拟化软件和服务器，同时应该在宿主机系统上组建数多个虚拟机，并且一个虚拟机只能和一个终端桌面用户对应，硬盘的输出/输入资源都存储在虚拟机的随机储存器中。组建虚拟机是利用服务器虚拟技术。
（2）终端用户桌面端对终端用户桌面客户端开放，选用专用云终端和瘦客户端，桌面进行工作时，只需要配备一台云终端、鼠标、显示器和键盘。
（3）用户调度和连接的资源池是在连接管理中间件。虚拟桌面服务器处在VDI架构中的数据中心，可以利用虚拟技术为用户提供多个虚拟桌面客户端，数量甚至高达千个。所以，如何管理和调度资源在这么高密度的应用中成为最主要的问题。不仅每一个部门的客户端所需要的网络宽带和磁盘吞吐都不一样，而且客服端启用的时间也不尽相同，所以在VDI网络构件中必须得有中间件进行认证、连接等服务，同时也要启动所对应的虚拟桌面，并进行负载和数量的调整等工作。“Broker”就是该中间件。
3 整体设计桌面虚拟化架构
先确定选用哪种类型的桌面显示协议，再进行设计桌面虚拟化架构系统。目前，较为常见的桌面显示协议有ICA、SPICE和PCo IP，文章选用的桌面虚拟化架构中的远程桌面显示协议为开源的SPICE协议，该协议来源于开源。选用该协议主要考虑的因素有：支持视频或双向音频和用户外设播放、传输宽带的宽度、KVM系统的环境、传输的安全性等等。具体原因如下：
（1）SPICE支持播放高清视频，并且播放质量非常高；支持IP电话和软件拨号，不需要利用专用的设备就可以进行视频会议和可视电话。
（2）SPICE可以利用远程计算机和服务器在瘦客户端等桌面上组建虚拟桌面。
（3）SPICE和ROD等协议都依赖虚拟机，并且和虚拟环境结合比较紧密。
（4）SPICE支持Windows 7、Windows XP等虚拟机实例。
（5）远程桌面显示协议选定SPICE后，桌面虚拟化架构系统即可进行整体设计。
终端用户桌面、连接管理中间件和虚拟桌面服务器端构成了桌面虚拟化架构系统，三者的简称分别是云终端、Broker中间件和Host端，组成该虚拟化架构系统的模块之间的逻辑关系如图1所示。云终端模块由SICE客户端，Broker Agent和一些配置模块构成；云终端管理，服务器管理，虚拟机管理和用户数据等模块构成Broker中间件服务器；Host Agent（Libvirt），Guest Agen和SPICE服务端等模块构成了虚拟桌面服务器端。图1为构成桌面虚拟化架构导视图。
图1 构成桌面虚拟化架构导视图
由图1可知，Host端和云终端上的虚拟机是靠Broker中间端进行连接的，Broker中间端起着桥梁的作用。利用云终端上的Broker Agent模块对云终端接口API进行访问，从而充当云终端和Broker中间件的通讯，云终端接口API由Broker中间件负责提供。具体过程是：首先，用户的虚拟桌面通过Broker中间件获得；然后，SPICE客户端和SPICE服务端进行连接形成通讯，SPICE服务端是由Host端提供；最后，Broker中间端和Host端通过各自的Host Agent接口和模块进行Host端上的虚拟机和有关数据进行管理。
4 结语
综上所述，文章对KVM桌面虚拟化架构的设计进行了分析和探讨，通过在企业中营养桌面虚拟化架构进行集中管理，可以有效降低管理成本，而且桌面虚化技术比PC的投资回报率更低。进行桌面虚拟化改造后，桌面管理更加容易，一个管理人员可以同时管理多个虚拟桌面，桌面管理环境更加舒适、整洁，而且启动速度比较快，具有较高的推广应用价值。
参考文献
[1]姚华超．基于QEMU-KVM的桌面云服务端软件架构设计与实现[D]．广州：华南理工大学，2013.
[2]徐燕雯．基于KVM的桌面虚拟化架构设计与实现[D]．上海：上海交通大学，2012.
[3]李子乾．桌面虚拟化系统基础架构设计与实现[D]．天津：天津大学，2014.
收稿日期：2017-10-22 作者简介：张惠华（1971-），男，北京人，河北华电蔚州风电有限公司经济师，研究方向：风力发电。
