云終端技術(shù)白皮書

7/7云終端技術(shù)白皮書SUNDEDIANA云終端技術(shù)白皮書

前言

云計算實踐的步伐越來越快，“云端”的建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，但“終端”還在使用傳統(tǒng)的瘦客戶機（ThinClient），要么體驗遠遠低于PC桌面，要么價格比PC還昂貴，以至于用戶不能接受云計算，使得云計算無法真正落地。

目前云計算終端實現(xiàn)“虛擬桌面”主要有兩種途徑：一類是基于RDP、ICA、VNC的多用戶遠程桌面，一般采用PC機、瘦客戶機來接入，用戶使用體驗達不到PC體驗；另外一類是基于虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)（VDI），主機端采用Ctrix的HDX、微軟的RemoteFX等VDI軟件，客戶端采用PC或高配置的ThinClient才能實現(xiàn)流暢的體驗效果。但價格昂貴的GPU、VDI軟件、高配置終端，平均每用戶5000到1萬元人民幣的單價，讓人們望“云”興嘆。

輝遠電子在本屆云計算大會上發(fā)布的SUNDE云計算終端新品Diana，有望改變這種現(xiàn)狀。SUNDEDiana方案是在虛擬主機平臺上運行vPoint桌面虛擬化軟件，通過SUNDE-VDI協(xié)議，不依賴第三方VDI軟件和GPU，使用戶在只有5W功耗的Diana云計算終端上完美、流暢體驗虛擬桌面，支持所有x86操作系統(tǒng)和LINUX操作系統(tǒng)，可完美運行幾乎所有的PC機軟件，技術(shù)水平位于世界前列。該技術(shù)目前屬于云計算終端領(lǐng)域的世界領(lǐng)先技術(shù)，其中公司特有技術(shù)已經(jīng)作了專利查詢屬于發(fā)明級別的技術(shù)，專利申請已獲受理。

由于Diana云計算終端采用SUNDE自主研發(fā)的軟硬件技術(shù)，是目前唯一集成VDI軟件和硬件技術(shù)的云計算終端，在為用戶提供“高清使用體驗”的同時，SUNDE通過服務(wù)端軟件免費等舉措，可將平均每用戶的成本降低到現(xiàn)在同類方案的十分之一。

SUNDEDiana的推出，終于使得云計算終端替代PC不再是遙遠的夢想。

SUNDEvPointVDI系統(tǒng)技術(shù)要點

遠程虛擬桌面技術(shù)的VDI模式主要是針對云計算基礎(chǔ)設(shè)施IaaS中的虛擬主機而言。遠程虛擬桌面終端通過VDI接口技術(shù)及其協(xié)議接入虛擬主機，這種接入方式比終端服務(wù)方式更快速、更可靠，每個虛擬主機同時只為一臺虛擬終端獨享。此類基于VDI技術(shù)的云計算終端是將來云計算基礎(chǔ)IaaS的主流。其最大特點是可以遠程地、非常流暢地、方便地、靈活地使用各類操作系統(tǒng)的虛擬主機。

隨著云計算技術(shù)的不斷發(fā)展和普遍推廣，使得原來運行Windows和Linux的PC物理主機不斷虛擬化，實現(xiàn)用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)和不同終端設(shè)備使用虛擬主機。在采用VDI技術(shù)之前，使用虛擬主機的一般方式有兩種：

（1）、在物理主機上的虛擬主機管理界面上進行登錄使用，但一般只限于IT管理人員使用（參見圖1）；

物理主機(WINDOWSOS)

虛擬主機軟件

物理設(shè)備驅(qū)動

虛擬主機實例VM1

虛擬主機實例VMn

虛擬設(shè)

備驅(qū)動虛擬設(shè)備驅(qū)動

本地接口

本地外圍設(shè)備接口：顯示器、鼠標、鍵盤、音頻、網(wǎng)絡(luò)、存儲設(shè)備

圖1

（2）、用戶通過PC或瘦客戶機（ThinClient）與虛擬主機內(nèi)部的遠程桌面管理程序通訊，采用RDP、ICA、PCoverIP、VNC等遠程桌面通訊協(xié)議，以虛擬主機的其中一個多用戶身份使用虛擬主機（參見圖2）。

物理主機(WINDOWSOS)

虛擬主機軟件

物理設(shè)備驅(qū)動

虛擬主機實例VM1

虛擬主機實例VMn

遠程虛擬桌面程序本地接口

本地控制臺：

顯示器、鼠標、鍵盤、音頻

遠程虛擬桌面程序

遠程終端

網(wǎng)絡(luò)

圖2

目前遠程桌面技術(shù)存在的不足之處

1、由于不同虛擬主機的操作系統(tǒng)版本不同、遠程虛擬桌面程序的處理能力和支持技術(shù)不同、并需依賴第三方遠程虛擬主機管理程序，造成了用戶不能像使用本地物理主機一樣流暢地、充分地使用虛擬主機功能。

因為遠程虛擬桌面程序需要在不同版本OS的虛擬主機的運行，這樣就出現(xiàn)對于Linux、Window8等虛擬主機不能很好地支持遠程虛擬桌面程序運行，所以造成支持虛擬主機類別不足。2、由于遠程桌面程序是主要運行于WindowsOS的多用戶TerminialServer方式，對不同遠程終端的服務(wù)不能做到完全的實時處理，所以不管主機性能多強勁，都不能得到完美地處理時效性要求高的顯示和操作，造成用戶體驗不如PC體驗的效果，也是云計算終端推廣慢的原因。3、采用傳統(tǒng)遠程桌面技術(shù)對于虛擬機的安全性不能得到有效的控制管理。不同登陸用戶都是遠程用戶登錄，這樣使得黑客等不良第三方具有可以登錄虛擬主機的機會，造成數(shù)據(jù)被入侵。由于不能擁有類似物理主機的超級用戶管理虛擬主機，使得虛擬主機的管理必須依賴技術(shù)維護人員，造成數(shù)據(jù)內(nèi)部泄露可能。

輝遠公司的vPointVDI技術(shù)可以很好地解決這些不足之處，它的核心是服務(wù)端的“輸入輸

出重定向系統(tǒng)”，其組成如下：

虛擬主機軟件

重定向連接代理模塊

認證授權(quán)模塊

通訊模塊

數(shù)據(jù)編碼模塊

重定向控制模塊

重定向輸出模塊重定向輸入模塊

顯示

鼠標鍵盤聲音

USB

虛擬設(shè)備驅(qū)動實例重定向模塊

數(shù)據(jù)編碼模塊

重定向

控制模塊

重定向輸出模塊重定向輸入模塊

顯示

鼠標

鍵盤

聲音

USB

虛擬設(shè)備驅(qū)動實例重定向模塊

虛擬主機實例VM1顯示

鼠標鍵盤聲音

USB

虛擬主機實例VMn顯示

鼠標

鍵盤

聲音

USB

vPoint“輸入輸出重定向系統(tǒng)”的技術(shù)原理

（1）、物理主機開機后，啟動“輸入輸出重定向系統(tǒng)”的公共部分。公共部分包括認證/授權(quán)模塊、重定向連接代理和安全通訊模塊。

（2）、遠端的客戶終端設(shè)備（簡稱遠程終端）通過指定IP地址或者服務(wù)器名的方式，訪問物理主機，與“輸入輸出重定向系統(tǒng)”的安全通訊模塊（Sec-Comm）建立安全的TCP連接。（3）、安全通訊模塊在與遠程終端設(shè)備建立可靠連接后，向重定向連接代理報告一個新的連接。重定向連接代理（RD-ConnectManager)通過安全通訊模塊向遠程終端要求輸入認證信息。遠程終端的用戶輸入用戶信息（賬戶、密碼等）后，重定向連接代理向認證/授權(quán)模塊（VM-Auth)請求用戶認證，獲得該用戶可訪問的虛擬主機實例信息列表（包括虛擬主機的數(shù)量、名稱、目前的狀態(tài)等），并反饋給遠程終端。

（4）、遠程終端的用戶從列表中選擇一個虛擬主機實例提出連接請求。重定向連接代理接收到該請求后，向虛擬主機軟件查詢該虛擬主機實例的狀態(tài)。如果該虛擬主機處于關(guān)機狀態(tài)，則先通知虛擬主機軟件啟動該虛擬主機實例。在該虛擬機實例啟動后，重定向連接代理從虛擬主機軟

件取得該虛擬機實例的虛擬輸入輸出設(shè)備驅(qū)動配置。

（5）、“輸入輸出重定向系統(tǒng)”為該虛擬機實例創(chuàng)建一個重定向模塊。該重定向模塊為該虛擬機實例啟動數(shù)據(jù)編碼實例（負責(zé)分離或組合虛擬設(shè)備驅(qū)動實例的IO數(shù)據(jù)）、重定向輸出實例和重定向輸入實例。然后生成并啟動各個虛擬設(shè)備驅(qū)動實例，將它們與該虛擬機的虛擬輸入輸出設(shè)備驅(qū)動相對應(yīng)。

（6）、這樣，虛擬機的輸出信息就可以通過重定向輸出模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)編碼模塊，再經(jīng)數(shù)據(jù)編碼模塊的編碼，通過數(shù)據(jù)通道傳輸給安全通訊模塊，從而傳輸?shù)教岢鲞B接請求的遠程終端。

（7）、該遠程終端的輸入數(shù)據(jù)，通過安全通訊模塊傳輸給數(shù)據(jù)編碼模塊，發(fā)送給重定向輸入模塊，再通過各個虛擬設(shè)備驅(qū)動實例傳輸給虛擬機。其中音頻輸入數(shù)據(jù)在客戶端經(jīng)過編碼，需要在數(shù)據(jù)編碼模塊解碼后再發(fā)送給重定向輸入模塊。

（8）、通過以上步驟，遠程終端的顯示器顯示出虛擬機的桌面，而遠程終端的鼠標鍵盤等輸入信息也可以傳輸?shù)教摂M機，從而實現(xiàn)完整的虛擬桌面。在整個過程中，虛擬機本身沒有使用終端服務(wù)跟遠程終端通訊，它只是在本地運行，只是輸入輸出被“輸入輸出重定向系統(tǒng)”截獲并重定向遠程終端。

（9）、當(dāng)遠程終端需要對虛擬主機進行控制時，如更改分辨率、關(guān)機、重啟動、注銷等，這些控制信息將被數(shù)據(jù)編碼解析后發(fā)送給重定向控制模塊（RD-Control），由重定向控制模塊通過虛擬主機軟件來實現(xiàn)。

（10）、當(dāng)另一臺遠程終端發(fā)起另一個連接的時候，“輸入輸出重定向系統(tǒng)”將會為它創(chuàng)建一個新的重定向控制模塊實例。當(dāng)一個遠程終端關(guān)閉它的虛擬機的時候，“輸入輸出重定向系統(tǒng)”就會關(guān)閉為該虛擬機準備的相應(yīng)的虛擬設(shè)備驅(qū)動、重定向輸出、重定向輸入、數(shù)據(jù)編碼及重定向控制模塊這一套實例。

（11）、“輸入輸出重定向系統(tǒng)”的公共部分可以安裝在同一臺物理主機上，也可以安裝在不同的物理主機上。“輸入輸出重定向系統(tǒng)”通過為虛擬機實例生成并啟動對應(yīng)的重定向輸入/輸出模塊RDin/RDout來與虛擬設(shè)備驅(qū)動實例建立連接通訊，因此可以支持同一設(shè)備類型的不同虛擬驅(qū)動實例的連接通訊，實現(xiàn)諸如多屏幕顯示、多HID輸入輸出設(shè)備等的支持。

DIANA客戶端的技術(shù)原理

輝遠公司的DIANA云計算終端設(shè)備是一個基于低功耗高可靠性的SOC硬件平臺，采用嵌入式Linux內(nèi)核，基于VDI技術(shù)開發(fā)的云計算客戶端。實現(xiàn)了基于VirtualBox等第三方虛擬機（服務(wù)端不需要GPU）的高可靠性、低功耗、高性價比的遠程虛擬桌面。

云計算平臺可以動態(tài)地配置資源，為每個云用戶分配CPU、內(nèi)存、存儲空間，這些資源是動態(tài)的，可變的，所有沒有固定的入口，不能像瘦客戶機訪問服務(wù)器那樣簡單地指定一個IP地址就可以訪問到。

vPoint系統(tǒng)提供接入服務(wù)器的功能，它是云終端進入云計算平臺的入口，負責(zé)對云終端進行認證、資源分配和登錄導(dǎo)向。接入服務(wù)器只在云終端每次登錄和退出的時候?qū)ζ涮峁┓?wù)。

Diana云計算終端在首次使用的時候，配置好本機的IP地址及接入服務(wù)器的IP地址，登錄到接入服務(wù)器上。這些配置信息保存在云終端上，并可在以后開機后直接使用。云終端本身的其他屬性也可以在此設(shè)置，比如顯示器的分辨率等。

接入服務(wù)器要求云計算終端的使用者輸入用戶名和密碼等信息。用戶提交信息之后，接入服務(wù)器首先驗證該信息，如果通過了驗證，則在其用戶資料數(shù)據(jù)庫中搜索該用戶的資源權(quán)限。每個用戶可有擁有不同的資源組合。以下是一個資源組合的例子。

用戶資源組合示例

賬戶資源名CPU內(nèi)存操作系統(tǒng)鏡像硬盤空間支持的協(xié)議

User1業(yè)務(wù)系統(tǒng)24GWindows200830GRDP/NetPoint

User1辦公系統(tǒng)12GWin710GICA

User2業(yè)務(wù)系統(tǒng)24GWindows200820GRDP/NetPoint

User3網(wǎng)管系統(tǒng)12GLinux20GVNC

用戶選擇本次操作需要使用的資源之后，接入服務(wù)器為其創(chuàng)建該資源，資源創(chuàng)建好之后，將其接入信息（IP地址、支持的協(xié)議等）傳送給云計算終端，云機算終端收到后，登錄到該資源，使用該資源的服務(wù)。當(dāng)云計算終端的用戶使用完之后，退出該資源，返回到接入服務(wù)器，而接入服務(wù)器將釋放該資源等待云終端的下一個操作請求。

由此可見，云計算終端與傳統(tǒng)瘦客戶機的區(qū)別之一是，瘦客戶機是主動向服務(wù)器發(fā)起登錄的請求，服務(wù)器被動接受瘦客戶機的登錄；而云計算終端是在通過了接入服務(wù)器的認證后，由接入服務(wù)器分配資源引導(dǎo)其登錄，也就是說云計算終端是被動登錄到云平臺分配的資源的，這個資源是云平臺通過虛擬化技術(shù)產(chǎn)生的，而不是一臺物理的服務(wù)器。云計算終端不用關(guān)心這個資源在哪里，有多大，當(dāng)資源不夠用的時候，它可以申請分配到更多的資源，當(dāng)然這也可能是需要付費的?？伸`活配置和按需分配正是云計算的兩大特點。另外，在提供服務(wù)的物理機宕機的時候，云計算平臺會自動遷移，并繼續(xù)提供服務(wù)，而在云計算終端，只會感受到短暫的停頓，數(shù)據(jù)資料都不會丟失，應(yīng)用程序仍可以繼續(xù)。

Diana云計算終端的系統(tǒng)組成

SUNDEDiana云計算終端是廣州輝遠電子技術(shù)有限公司擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的云計算終端產(chǎn)品，采用32位SoC芯片設(shè)計技術(shù)，具有功耗低、運行速度快、顯示質(zhì)量非常流暢的優(yōu)點。主要系統(tǒng)組成如下：

DIANA云計算終端的技術(shù)特點

（1）、SUNDE基于VDI技術(shù)的云計算終端采用最新的低功耗32位800MHz主頻SOC芯片，系統(tǒng)功耗小于5W；由于采用嵌入式SOC與核心模塊分離設(shè)計方法，使得終端的可靠性大大加強；SOC硬件方案對比其他云計算終端可以達到性能價格最高；同時由于低功耗特點，體積可以非常小、完全靜音、使用壽命大大增強。

（2）、SUNDE云計算終端采用公司云計算系列采用優(yōu)化的嵌入式Linux精簡內(nèi)核，使得內(nèi)核運行開銷大大減少，提高了應(yīng)用程序效率；并且該內(nèi)核不采用GUI接口和LinuxDesktop，不產(chǎn)生Linux平臺運行的中間數(shù)據(jù)和垃圾數(shù)據(jù)，使得系統(tǒng)效率和系統(tǒng)可靠性大大增強。由于采用Linux內(nèi)核，對于不同硬件接口可以達到最佳性能，同時不需要支付任何OS軟件許可費用。

（3）、遠程虛擬桌面平臺應(yīng)用系統(tǒng)負責(zé)云計算終端的客戶端功能，主要功能：用戶認證、輸入輸出重定向客戶端處理、協(xié)議轉(zhuǎn)化和解析、硬件平臺資源與遠端資源的匹配和調(diào)度、顯示像素轉(zhuǎn)換處理及加速、音頻信號轉(zhuǎn)化加速、多桌面運行控制、USB透明傳輸處理、等等。

遠程虛擬桌面客戶端

RDn

遠程虛擬桌面客戶端的虛擬桌面平臺軟件

遠程虛擬桌面客戶端RD1顯示器鍵盤

/鼠標音頻設(shè)備USB設(shè)

備

遠程虛擬桌面客戶端/云計算終端：SUNDE云計算終端's嵌入式Linux精簡內(nèi)核

客戶端硬件（SOC低功耗硬件平臺）

DIANA云計算終端的技術(shù)優(yōu)勢

（1）用戶像在本地一樣使用虛擬機，而不用擔(dān)心應(yīng)用程序與終端服務(wù)的兼容性問題。

（2）不用為虛擬機里的操作系統(tǒng)準備不同的終端服務(wù)，因為只是重定向了虛擬機的輸入輸出接口，所以可以很方便地支持各種操作系統(tǒng)的虛擬機，包括windows、linux，而不需要做特別的開發(fā)。

（3）輸入輸出的數(shù)據(jù)可以采用任意方式壓縮傳輸，而不受RDP協(xié)議的限制，因此可以實現(xiàn)流暢的視頻和音頻。

（4）與同類產(chǎn)品相比，基于VDI技術(shù)的云計算終端基于開放的linux內(nèi)核，擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，在產(chǎn)品性能方面及針對客戶需求提供定制化服務(wù)方面有無可比擬的優(yōu)勢。

（5）基于VDI技術(shù)的云計算終端產(chǎn)品除了具有極高的穩(wěn)定性以外，還發(fā)展出自己的特點及優(yōu)勢：

?非常廣泛的分辨率支持。適應(yīng)不同電腦顯示器的要求。

?支持雙向音頻。即使服務(wù)器端是XP操作系統(tǒng)，在終端上同樣可以錄、放音，

有著與臺式機相媲美的聲音效果。

?支持終端連接打印機。無需在終端安裝打印機驅(qū)動，每個終端連接的打印機被

默認為該終端的缺省打印機，并可以被所有的用戶使用。（該技術(shù)已獲得國家專

利）

?終端具有自升級功能?？梢苑奖愕貙崿F(xiàn)對終端內(nèi)核及文件系統(tǒng)的升級，以適應(yīng)

新的需求。這項功能可以很好地保護客戶的投資，當(dāng)服務(wù)器升級到云計算平臺或

者在不同廠家的云計算平臺之間遷移的時候，只需對終端做一次升級即可。

（6）基于VDI技術(shù)的云計算終端產(chǎn)品的其他優(yōu)點還有：

?高安全性：采用128bit的加密算法，確保用戶數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的安全性。

?低能耗。產(chǎn)品的功率只有5W，不需要散熱風(fēng)扇，相比臺式機250W左右的耗

電量，節(jié)省大量的能量。

?免維護：所有的程序在主機上運行，終端只負責(zé)顯示和輸入輸出，因此應(yīng)用軟件更新升級時不需要對終端升級，終端不需要維護。

?兼容性高：絕大多數(shù)主機的應(yīng)用程序，不需要做任何的修改即可在終端上運行。

?互