開題報(bào)告-云計(jì)算虛擬化

1、 開題報(bào)告課題名稱云計(jì)算與虛擬化（CloudComputingandVirtualization）課題的背景隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在人類社會(huì)的作用逐漸上升，計(jì)算機(jī)是計(jì)算能力也在快速增長(zhǎng)天河一號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)，計(jì)算能力超過每秒2500萬億。但是計(jì)算系統(tǒng)利用率不高，據(jù)權(quán)威性能測(cè)試機(jī)構(gòu)MetronAthene對(duì)一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行兩天檢測(cè)的數(shù)據(jù)顯示，計(jì)算系統(tǒng)平均利用率只有25%-30%。機(jī)器閑置的時(shí)間很多。在日常辦公、科研、軟件測(cè)試等環(huán)境中，計(jì)算系統(tǒng)使用的靈活性也不夠高，不同的應(yīng)用軟件需要在不同的計(jì)算系統(tǒng)下執(zhí)行使得系統(tǒng)切換比較繁瑣。研究意義系統(tǒng)虛擬化是將底層物理設(shè)備與上層操作系統(tǒng)、軟件分離的

2、一種去耦合的技術(shù)，虛擬化的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)將IT資源利用率和靈活性最大化。將多個(gè)操作系統(tǒng)融合在一臺(tái)服務(wù)器上，提高資源利用率；應(yīng)用系統(tǒng)不在依賴特定的硬件，能夠更加靈活的維護(hù)系統(tǒng)。虛擬化系統(tǒng)還可將用戶的應(yīng)用配置與計(jì)算系統(tǒng)分離，使用戶可以自由、方便、快速的切換不同的計(jì)算系統(tǒng)來運(yùn)行不同的應(yīng)用軟件。本課題的基本內(nèi)容什么是云計(jì)算？云計(jì)算（英語：CloudComputing），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。整個(gè)運(yùn)行方式很像電網(wǎng)。云計(jì)算常與網(wǎng)格計(jì)算、效用計(jì)算、自主計(jì)算相混淆。（網(wǎng)格計(jì)算：分布式計(jì)算的一種，由一群松散耦合的計(jì)算機(jī)組成的一個(gè)超級(jí)虛擬計(jì)算機(jī)

3、，常用來執(zhí)行一些大型任務(wù)；效用計(jì)算：IT資源的一種打包和計(jì)費(fèi)方式，比如按照計(jì)算、存儲(chǔ)分別計(jì)量費(fèi)用，像傳統(tǒng)的電力等公共設(shè)施一樣；自主計(jì)算：具有自我管理功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。）事實(shí)上，許多云計(jì)算部署依賴于計(jì)算機(jī)集群（但與網(wǎng)格的組成、體系結(jié)構(gòu)、目的、工作方式大相徑庭），也吸收了自主計(jì)算和效用計(jì)算的特點(diǎn)。2什么是虛擬化技術(shù)？虛擬化（英語：Virtualization）是一個(gè)表現(xiàn)邏輯群組或電腦資源的子集的進(jìn)程，用戶可以用比原本的組態(tài)更好的方式來存取這些進(jìn)程。這些資源的新虛擬部份是不受現(xiàn)有資源的架設(shè)方式，地域或物理組態(tài)所限制。一般所指的虛擬化資源包括計(jì)算能力和資料儲(chǔ)存。虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語，在計(jì)算機(jī)方面通常

4、是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。3云計(jì)算與虛擬化如圖是一個(gè)典型的云計(jì)算平臺(tái)。在此平臺(tái)中，由數(shù)臺(tái)虛擬機(jī)所構(gòu)成的虛擬化的硬件平臺(tái)共同托起了全部軟件層所提供的服務(wù)。在虛擬化與云計(jì)算共同構(gòu)成的這樣一個(gè)整體的架構(gòu)中，虛擬化有效的分離了硬件與軟件，而云計(jì)算則讓人們將精力更加集中在軟件所提供的服務(wù)上。云計(jì)算必定是虛擬化的，虛擬化給云計(jì)算提供了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。但是虛擬化的用處并不僅

5、限于云計(jì)算，這只是他強(qiáng)大功能中的一部分。本課題的重點(diǎn)桌面顯示協(xié)議用戶體驗(yàn)是決定桌面虛擬化生死成敗的關(guān)鍵因素，桌面顯示協(xié)議是影響虛擬桌面用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵，當(dāng)前主流的顯示協(xié)議包括PCOIP、RDP、SPICE、ICA等，并被不同的廠商所支持，他們的比較如下圖所示PC0IPRDPSPICEICA傳輸帶寬要求高高中低圖像展示體驗(yàn)高低中中雙向音頻支持低中高高視頻播放支持低中高中用戶外設(shè)支持低高低高傳輸安全高中高高支持廠商VMwareMicrosoftRedHatCitrix傳輸帶寬要求的高低直接影響了遠(yuǎn)程服務(wù)訪問的流暢性。ICA采用具有極高的處理性能和數(shù)據(jù)壓縮比的壓縮算法，極大地降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。圖

6、像展示體驗(yàn)反映了虛擬桌面視圖的圖像數(shù)據(jù)的組織形式和傳輸順序。其中PCoIP采用了分層漸進(jìn)的方式在用戶端顯示桌面圖像，即首先傳送給用戶一個(gè)完整但是比較模糊的圖像，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上逐步精化，相比較其它廠商采用的分行掃描等方式，具有更好的視覺體驗(yàn)。雙向音頻支持需要協(xié)議能夠同時(shí)傳輸上下行的用戶音頻數(shù)據(jù)（例如語音聊天），而當(dāng)前的PCoIP對(duì)于用戶端語音上傳的支持尚存缺陷。視頻播放是檢測(cè)傳輸協(xié)議的重要指標(biāo)之一，因?yàn)樘摂M桌面視圖內(nèi)容以圖片方式進(jìn)行傳輸，所以視頻播放時(shí)的每一幀畫面在解碼后都將轉(zhuǎn)為圖片從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的劇增。為了避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，ICA采用壓縮協(xié)議縮減數(shù)據(jù)規(guī)模但會(huì)造成畫面質(zhì)量損失，而SPICE則能夠感知

7、用戶側(cè)設(shè)備的處理能力，自適應(yīng)地將視頻解碼工作放在用戶側(cè)進(jìn)行。用戶外設(shè)支持能夠考查顯示協(xié)議是否具備有效支持服務(wù)器側(cè)與各類用戶端外設(shè)實(shí)現(xiàn)交互的能力，RDP和ICA對(duì)外設(shè)的支持比較齊備（例如支持串口、并口等設(shè)備），而PCoIP和SPICE當(dāng)前只實(shí)現(xiàn)了對(duì)USB設(shè)備的支持。傳輸安全性是各個(gè)協(xié)議都很關(guān)注的問題,早期的RDP不支持傳輸加密,但在新的版本中有了改進(jìn)。桌面顯示協(xié)議是各廠商產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，其中，RDP和ICA擁有較長(zhǎng)的研發(fā)歷史,PCoIP和SPICE相對(duì)較新但也日漸成熟,特別是SPICE作為一個(gè)開源協(xié)議，在社區(qū)的推動(dòng)下發(fā)展尤其迅速。用戶個(gè)性化配置個(gè)性化配置是虛擬桌面用戶的必然需求。當(dāng)前的主流廠商產(chǎn)

8、品普遍采用了Microsoft的AD域控機(jī)制進(jìn)行用戶的管理和認(rèn)證，并將用戶身份與包含其個(gè)人桌面設(shè)置需求的描述文件相關(guān)聯(lián)。當(dāng)用戶訪問虛擬桌面時(shí)，在對(duì)其身份進(jìn)行認(rèn)證后，即可為其交付具有不同安全級(jí)別、不同應(yīng)用權(quán)限的個(gè)性化虛擬桌面。在基于SBC的虛擬桌面解決方案中，因?yàn)榉?wù)器版Windows已經(jīng)能夠做到以應(yīng)用的粒度設(shè)置用戶權(quán)限，所以其用戶描述文件比較簡(jiǎn)單。在基于VDI的虛擬桌面解決方案中，因?yàn)槊總€(gè)用戶在虛擬機(jī)配置、操作系統(tǒng)映像、用戶應(yīng)用部署等多個(gè)層次上具有不同的需求，所以用戶描述文件非常復(fù)雜而且相關(guān)的文件規(guī)模也比較龐大（例如用戶專屬的操作系統(tǒng)映像文件）。當(dāng)前，各個(gè)廠商正在針對(duì)如何減少用戶數(shù)據(jù)量進(jìn)行產(chǎn)品

9、改進(jìn)，例如VMware的LinkedClone技術(shù)能夠基于一個(gè)主鏡像定制出多個(gè)虛擬桌面從而減少存儲(chǔ)空間。虛擬化的管理虛擬化的管理被認(rèn)為是最大的關(guān)鍵所在。面對(duì)虛擬服務(wù)器的管理,很多企業(yè)IT管理人員發(fā)現(xiàn),在傳統(tǒng)系統(tǒng)與硬件領(lǐng)域積累多年的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有相當(dāng)一部分已失去了用武之地。虛擬化項(xiàng)目實(shí)施后,存儲(chǔ)、服務(wù)器、信息系統(tǒng)構(gòu)成不可分的整體,對(duì)這一套系統(tǒng)的有效管理,涉及存儲(chǔ)服務(wù)器硬件知識(shí)、存儲(chǔ)與系統(tǒng)管理知識(shí)、數(shù)據(jù)庫知識(shí)等,各個(gè)環(huán)節(jié)的工作相關(guān)性非常強(qiáng),要求運(yùn)行維護(hù)人員具有多種知識(shí)、綜合運(yùn)用能力與應(yīng)急處理經(jīng)驗(yàn)。在虛擬服務(wù)器環(huán)境下,系統(tǒng)管理人員還必須通盤考慮運(yùn)行于物理服務(wù)器上的所有應(yīng)用與進(jìn)程,如包括系統(tǒng)重啟或補(bǔ)

10、丁分發(fā)等任務(wù)應(yīng)盡可能安排在非生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行,因?yàn)檫@類操作可能影響到所有運(yùn)行于該物理服務(wù)器系統(tǒng)的虛擬服務(wù)器?？梢哉f，虛擬服務(wù)器管理除了需要IT管理人員有足夠的專業(yè)知識(shí)外,更需要有豐富的系統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)。綱要1.云計(jì)算云計(jì)算的背景云計(jì)算的核心特征云計(jì)算的體系架構(gòu)云計(jì)算的簡(jiǎn)史虛擬化虛擬化定義虛擬化原理操作系統(tǒng)層虛擬化虛擬機(jī)技術(shù)2.4.1虛擬機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介VMware2.4.2虛擬機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介Citrix虛擬化云計(jì)算解決方案基于VMware云計(jì)算解決方案基于Citrix云計(jì)算解決方案參考資料虛擬化技術(shù)指南原書名：Virtualization,ABeginnersGuide(1E)作者：(美)NelsonRuestDanielleRuest著出版日期：2011年09月23日原出版社：McGraw-Hill維基百科條目云計(jì)算： HYPERLINK /zh-cn/%E4%BA%91%E8%AE%A1%E7%AE%97 /zh-cn/%E4%BA%