【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 red ServiceMassive ScaleResilient ComputingHomogeneityGeographic DistributionVirtualizationService OrientationLow Cast SoftwareAdvanced Security圖24 NIST定義云計(jì)算框架圖 24為 NIST 定義的云計(jì)算框架。根據(jù) NIST 關(guān)于云計(jì)算的定義，云計(jì)算具有三種服務(wù)模式、四種部署模型和五個(gè)關(guān)鍵特性。云計(jì)算的三種種服務(wù)模式為Saas[24][25]（軟件即服務(wù)）、Paas（平臺(tái)即服務(wù)）和 Iaas（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）。四種部署模式是私有云、共有云、社區(qū)云和混合云。云計(jì)算的五個(gè)關(guān)鍵特性分別是根據(jù)自己所需獲取所得、何時(shí)何地都可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)、彈性的架構(gòu)變更、資源共享池和可度量的服務(wù)。云計(jì)算服務(wù)對(duì)于使用者和提供商而言都是有極大的好處的，可以說(shuō)是獲得雙贏。對(duì)于使用者而言，能最大限度的減少對(duì)于 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的投入，只需要使用云計(jì)算服務(wù)，按需獲取資源，對(duì)于較小的創(chuàng)業(yè)公司而言更是極大的幫助，除了最大化地降低前期投入，還可以讓創(chuàng)業(yè)者集中本身業(yè)務(wù)，Dropbox 就是借助 Amazon的云服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)文檔存儲(chǔ)系統(tǒng)并且大獲成功。對(duì)于提供商而言，將數(shù)據(jù)中心的資源充分利用，服務(wù)好自身企業(yè)需求，同時(shí)最大化地獲取投資回報(bào)。Google 利用本身強(qiáng)大的分布式處理能力，為用戶提供 Gmail、Google Doc 等一系列產(chǎn)品之外，還提供了 Google App Engine 云計(jì)算平臺(tái)；Amazon 為了應(yīng)對(duì)用戶訪問(wèn)高峰大量購(gòu)買服務(wù)器硬件資源，現(xiàn)在利用云計(jì)算對(duì)外提供 ECS3 等服務(wù)，同樣為自己獲取巨大的利益。 VMware WorkstationVMware Workstation 是目前全世界應(yīng)用極為廣泛的虛擬機(jī)平臺(tái)，在虛擬網(wǎng)絡(luò)、PXE 、文件共享以及快照等方面有著極強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。 VMware Workstation 支持隨時(shí)隨地的無(wú)縫訪問(wèn)方式，用戶不僅可以在虛擬機(jī)上友好的使用物理機(jī)資源，并且可以在物理機(jī)和虛擬機(jī)之間進(jìn)行文件共享，全面釋放 PC 的潛能。目前最新的 VMware Workstation 9 完美支持最新版本的 Windows 8 操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了幾乎任何設(shè)備上的應(yīng)用部署，如平板電腦、智能手機(jī)、PC 或新式瀏覽器設(shè)備，同時(shí)，VMware Workstation 9 擁有更為強(qiáng)大的 3D 圖形渲染技術(shù)，支持 Shader Model 3 和 OpenGL 3D 技術(shù)，這使得虛擬操作系統(tǒng)運(yùn)行圖形應(yīng)用軟件和大型 3D 游戲成為現(xiàn)實(shí)。 本章小結(jié)本章將介紹設(shè)計(jì)論文過(guò)程中所涉及到的技術(shù)原理以及工具框架，本論文對(duì)所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)框架進(jìn)行了描述，將系統(tǒng)分為了中心服務(wù)器、虛擬機(jī)集群和用戶終端三個(gè)子模塊。然后對(duì)系統(tǒng)中核心的數(shù)據(jù)流進(jìn)行了詳細(xì)的講解，包括虛擬機(jī)通服務(wù)器之間數(shù)據(jù)流、客戶端同服務(wù)器間數(shù)據(jù)流和客戶端同虛擬機(jī)間的數(shù)據(jù)流，通過(guò)平臺(tái)中數(shù)據(jù)流的詳細(xì)介紹和分析對(duì)系統(tǒng)流程進(jìn)行整體設(shè)計(jì)?；诖?，首先簡(jiǎn)述云計(jì)算的定義。接著對(duì)于云桌面依賴的虛擬化技術(shù)進(jìn)行探討，并且展示現(xiàn)今已經(jīng)存在的云桌面架構(gòu)。然后對(duì)系統(tǒng)所基于的 QT云計(jì)算平臺(tái)的架構(gòu)進(jìn)行描述，最后介紹論文實(shí)現(xiàn)過(guò)程中用到的 spring 技術(shù)。Qt技術(shù)目前主要包括QT/X1 QtDesigner、 QtLinguist和 QtEmbedded等。QT具有良好的封裝機(jī)制，很高的模塊化程度，以及比較好的重用性，因此用戶利用QT進(jìn)行程序開發(fā)是非常方便快速的。云計(jì)算定義：從技術(shù)上分析云計(jì)算，發(fā)現(xiàn)作為它的基礎(chǔ)都是些已存在的技術(shù)，如虛擬化、效用計(jì)算、分布式計(jì)算。VMware Workstation是目前全世界應(yīng)用極為廣泛的虛擬機(jī)平臺(tái)，在虛擬網(wǎng)絡(luò)、PXE 、文件共享以及快照等方面有著極強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。3 云管理系統(tǒng)需求分析云計(jì)算運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是：在保證現(xiàn)有云計(jì)算生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，通過(guò)自動(dòng)化部署系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算平臺(tái)運(yùn)維自動(dòng)化；依據(jù) ITIL 框架，建設(shè)運(yùn)營(yíng)流程管理體系，把版本/補(bǔ)丁管理、變更管理、容量管理、問(wèn)題追蹤管理等模塊等整合到統(tǒng)一的系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化部署系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)流程管理體系的合理連接和有效集成，為 724 小時(shí)云計(jì)算生產(chǎn)線的服務(wù)提供高可用性。本章將對(duì)系統(tǒng)需求建模做具體闡述。 設(shè)計(jì)原則云計(jì)算運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)是云計(jì)算服務(wù)的中樞神經(jīng)，為使云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)能夠?yàn)榭蛻籼峁└呖煽啃缘姆?wù)，我們?cè)谶\(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)建設(shè)與技術(shù)方案設(shè)計(jì)時(shí)我們遵循如下的原則：1. 統(tǒng)一設(shè)計(jì)統(tǒng)籌規(guī)劃和統(tǒng)一設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。尤其是應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)擴(kuò)展規(guī)劃等內(nèi)容，均需從全局出發(fā)、從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮。2. 可擴(kuò)展性信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮到業(yè)務(wù)未來(lái)發(fā)展的需要，盡可能設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)明，降低各功能模塊耦合度，并充分考慮兼容性。系統(tǒng)能夠支持對(duì)多種格式數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。3. 先進(jìn)性系統(tǒng)構(gòu)成采用成熟、具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，并符合國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)的技術(shù)、軟件產(chǎn)品和設(shè)備。在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分依照國(guó)際上的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，借鑒國(guó)內(nèi)外目前成熟的主流網(wǎng)絡(luò)和綜合信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，以保證系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命力和擴(kuò)展能力。保證先進(jìn)性的同時(shí)還要保證技術(shù)的穩(wěn)定、安全性。4. 安全性和可靠性系統(tǒng)能保證數(shù)據(jù)安全一致，高度可靠，應(yīng)提供多種檢查和處理手段，保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。針對(duì)主機(jī)、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用等各層次制定相應(yīng)的安全策略和可靠性策略保障系統(tǒng)的安全性和可靠性。 業(yè)務(wù)建模 利益相關(guān)分析本系統(tǒng)主要是給根據(jù)企業(yè)需要為其提供桌面供給服務(wù)，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供者和使用者兩大相關(guān)群體。云桌面系統(tǒng)提供者，也叫系統(tǒng)管理員，負(fù)責(zé)將系統(tǒng)部署到數(shù)據(jù)中心中，對(duì)數(shù)據(jù)中心資源進(jìn)行管理，對(duì)服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行集群以便遷移虛擬機(jī)。系統(tǒng)使用者也包括兩種，一是管理員，二是公司員工也稱為業(yè)務(wù)人員。管理員是根據(jù)公司內(nèi)部需求和公司內(nèi)部 IT 設(shè)施資源作出評(píng)估，負(fù)責(zé)實(shí)施高層管理者對(duì)資源的戰(zhàn)略，進(jìn)行系統(tǒng)的使用、監(jiān)控、規(guī)劃。業(yè)務(wù)人員需求比較簡(jiǎn)單，能夠通過(guò)客戶端訪問(wèn)系統(tǒng)并順利獲取桌面即可。因此利益相關(guān)者如圖 31 所示：使用者提供者業(yè)務(wù)員管理員系統(tǒng)管理員圖31 利益相關(guān)者 業(yè)務(wù)概念（1）數(shù)據(jù)中心：就是日常所說(shuō)的機(jī)房，不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)包括冗余的連接設(shè)備以及監(jiān)控設(shè)備。（2）主機(jī)：即高性能服務(wù)器，通過(guò)虛擬化軟件將服務(wù)器虛擬化后變成可管理的邏輯資源視圖，多臺(tái)主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接形成數(shù)據(jù)中心。（3）虛擬機(jī)：運(yùn)行虛擬化平臺(tái)上，也是用戶最終要用到的桌面。虛擬機(jī)之間相互隔離，互不干擾，對(duì)于用戶而言虛擬機(jī)的體驗(yàn)與真正物理機(jī)無(wú)異。（4）模板：創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)需要用到，通過(guò)相同的模板創(chuàng)建出的虛擬機(jī)具有相同的配置，更改模板設(shè)置會(huì)影響后續(xù)所有以它為模板的所有虛機(jī)。（5）桌面池：同一個(gè)池的桌面具有相同的配置，例如相同的模板，相同的用戶授權(quán)，用于批量化操作。（6）集群：多臺(tái)主機(jī)經(jīng)過(guò)軟件的配置后形成一個(gè)集群，一個(gè)集群可以包含多個(gè)桌面池，用于負(fù)載均衡，將利用率低和利用率高的虛擬機(jī)分配到同一池里。 核心業(yè)務(wù)流程在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程中創(chuàng)建桌面池和分配桌面是我們的核心業(yè)務(wù)，在此給這兩個(gè)核心業(yè)務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。其一，創(chuàng)建桌面池。云資源管理員通過(guò)云桌面管理系統(tǒng)連接已經(jīng)安裝虛擬化軟件的服務(wù)器，獲取相關(guān)資源，包括 CPU、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等，同時(shí)在配置好模板的基礎(chǔ)上向管理系統(tǒng)提出申請(qǐng)桌面池，輸入桌面池相關(guān)信息，包括名字、描述、虛擬機(jī)前綴，然后選擇桌面池類型，動(dòng)態(tài)或者永久，永久是指虛擬機(jī)在用戶退出后保存當(dāng)前虛擬機(jī)的狀態(tài)，并在用戶下次登錄時(shí)恢復(fù)上次結(jié)束時(shí)的狀態(tài)，而動(dòng)態(tài)則意味著桌面池不保存用戶的操作，每次用戶登錄都是一個(gè)全新的界面，之后再為桌面池的桌面選擇資源配置。其二，分配桌面，首先在云桌面管理系統(tǒng)上新建用戶，把用戶添加到用戶組，也可以不添加，添加到組主要是為了批量操作，然后選擇具體的桌面池，找到相應(yīng)的用戶列表，或者用戶組，最后為該用戶或者用戶組分配桌面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的管理。需求分析是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，好的需求分析可以使系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)更有針對(duì)性和實(shí)用性。 用戶角色根據(jù)前面章節(jié)的業(yè)務(wù)建模，推出使用本論文的角色，主要是提供商系統(tǒng)管理員（System Manager）、使用者管理員（Manager）、使用者業(yè)務(wù)員（Business User）。下面對(duì)各個(gè)角色進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明：系統(tǒng)管理員（System Manager）：進(jìn)行系統(tǒng)的部署，連接企業(yè)數(shù)據(jù)中心的各種資源，例如服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)行規(guī)劃。管理員（Manager）：在系統(tǒng)管理員部署完系統(tǒng)后，管理員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行接管，執(zhí)行高層領(lǐng)導(dǎo)的戰(zhàn)略需求，對(duì)企業(yè)資源進(jìn)行規(guī)劃、配置、監(jiān)控與維護(hù)。業(yè)務(wù)員（Business User）：管理員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置后，業(yè)務(wù)員可以無(wú)縫地訪問(wèn)系統(tǒng)，獲取桌面，無(wú)論是在局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)，根據(jù)業(yè)務(wù)需要選取動(dòng)態(tài)還是永久桌面。本系統(tǒng)主要的功能是自動(dòng)化管理桌面，四個(gè)模塊都緊密相連，包括創(chuàng)建桌面池、查看桌面池、重建桌面池、準(zhǔn)備桌面這幾個(gè)功能。查看桌面池可以看到桌面池的一些屬性，包括名稱，操作系統(tǒng)類型，模板等屬性。重建桌面池是在模板更新之后業(yè)務(wù)需要將原來(lái)桌面池的桌面全部回收，重新按照原來(lái)桌面池的配置以及新的模板重建桌面池，實(shí)質(zhì)上它是回收和創(chuàng)建兩個(gè)功能的組合。本章針對(duì)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)在保證現(xiàn)有云計(jì)算生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，通過(guò)自動(dòng)化部署系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算平臺(tái)運(yùn)維自動(dòng)化；依據(jù) ITIL 框架，建設(shè)運(yùn)營(yíng)流程管理體系，把版本/補(bǔ)丁管理、變更管理、容量管理、問(wèn)題追蹤管理等模塊等整合到統(tǒng)一的系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化部署系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)流程管理體系的合理連接和有效集成，為 724 小時(shí)云計(jì)算生產(chǎn)線的服務(wù)提供高可用性的目標(biāo)，著重對(duì)系統(tǒng)需求建模做具體闡述。首先對(duì)云管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了分析，主要分為統(tǒng)一設(shè)計(jì)、可擴(kuò)展性、先進(jìn)性、安全性和可靠性原則。接著對(duì)如何進(jìn)行業(yè)務(wù)建模著重進(jìn)行了描述，主要通過(guò)利益相關(guān)分析、業(yè)務(wù)概念、核心業(yè)務(wù)流程這幾方面展開敘述，其中業(yè)務(wù)概念主要包括數(shù)據(jù)中心、主機(jī)、虛擬機(jī)、模板、桌面池和集群這幾方面，核心業(yè)務(wù)流程分為創(chuàng)建桌面池和分配桌面這兩個(gè)步驟；最后本章對(duì)系統(tǒng)的功能性需求進(jìn)行了分析，根據(jù)前面章節(jié)的業(yè)務(wù)建模，推出使用本論文的角色，主要是提供商系統(tǒng)管理員（System Manager）、使用者管理員（Manager）、使用者業(yè)務(wù)員（Business User）。4 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)槠髽I(yè)的業(yè)務(wù)環(huán)境不斷變化，企業(yè)對(duì)云計(jì)算運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的需求也就不斷變化，云計(jì)算運(yùn)營(yíng)管理設(shè)計(jì)者無(wú)法確保系統(tǒng)涵蓋所有方面，而且搭建運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，在搭建的過(guò)程中，系統(tǒng)的需求也可能會(huì)發(fā)生變化。所以，設(shè)計(jì)一個(gè)健壯、易于擴(kuò)展的云計(jì)算運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)就顯得非常重要。本章將對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)做具體闡述。 系統(tǒng)架構(gòu)及原理本論文主要采用三層系統(tǒng)架構(gòu)，JSP+Spring+Hibernate，也就是傳統(tǒng)的顯示控制層、業(yè)務(wù)邏輯層、持久化層，如圖 41 云桌面管理系統(tǒng)分層架構(gòu)示意圖所示，每一層責(zé)任明確，和其他層不發(fā)生重疊。表現(xiàn)層和控制層劃分在一起，利用 Servlet實(shí)現(xiàn)，而業(yè)務(wù)層則利用 Spring 框架進(jìn)行業(yè)務(wù)組件的組裝，持久化層利用 JPA 技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過(guò) Hibernate 進(jìn)行作為 Provider 進(jìn)行封裝實(shí)現(xiàn)。ServletMVC領(lǐng)域模型層數(shù)據(jù)庫(kù) 與桌面管理平臺(tái)系統(tǒng)框架客戶端系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)HibernateSpringIOCAOP業(yè)務(wù)層表現(xiàn)層控制層業(yè)務(wù)分類業(yè)務(wù)分類 JSP/ACTION客戶端瀏覽器持久層如圖 41 云桌面管理系統(tǒng)分層架構(gòu)示意圖通過(guò)云桌面管理系統(tǒng)分層架構(gòu)示意圖我們知道第一步是客戶端發(fā)送操作請(qǐng)求，第二步請(qǐng)求發(fā)送給Servlet控制器進(jìn)行請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的 Action，第三步是Action 類調(diào)用 Spring 框架的 IOC 容器，容器根據(jù)配置文件的內(nèi)容調(diào)用相應(yīng)的 Service，第四步Service 處理相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，包括調(diào)用相應(yīng)的 Dao 進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)操作，最后把結(jié)果返回給表示層。在整個(gè)程序中一層扣一層，每層之間的邏輯相互獨(dú)立的，有利于解耦和后期的維護(hù)。平臺(tái)體系架構(gòu)如圖42 所示及平臺(tái)數(shù)據(jù)流圖如圖43，核心模塊由一臺(tái)獨(dú)立的中心服務(wù)器和虛擬機(jī)集群組成。虛擬機(jī)集群架設(shè)在多臺(tái)物理主機(jī)上，用戶可以多種形式的終端設(shè)備，如手機(jī)、PC、PDA、終端設(shè)備和各種移動(dòng)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，連接服務(wù)器后即可遠(yuǎn)程使用虛擬機(jī)服務(wù)。 ServerAgentAgentAgent虛擬機(jī)集群
客戶端ClientClientClient如圖42平臺(tái)體系架構(gòu)所示圖43 平臺(tái)數(shù)據(jù)流圖下面就以虛擬化管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，從框架結(jié)構(gòu)到具體功能實(shí)現(xiàn)詳細(xì)介紹。 虛擬化子系統(tǒng)模塊劃分虛擬化子管理子系統(tǒng)分為公共服務(wù)模塊、Hypervisor 連接管理、虛擬機(jī)生命周期管理、虛擬機(jī)資源配置、虛擬機(jī)桌面訪問(wèn)和和虛擬機(jī)狀態(tài)監(jiān)控六大模塊。虛擬機(jī)管理子系統(tǒng)的模塊劃分如圖44虛擬化子系統(tǒng)主要完成虛擬機(jī)資源管理（創(chuàng)建，刪除）、虛擬機(jī)遠(yuǎn)程操作（啟動(dòng)，掛起，恢復(fù)，停止，重啟）、虛擬機(jī)遠(yuǎn)程訪問(wèn)、虛擬機(jī)狀態(tài)監(jiān)控、鏡像管理（根據(jù)虛擬機(jī)配置創(chuàng)建鏡像，刪除）。虛擬化管理子系統(tǒng)虛擬機(jī)狀態(tài)監(jiān)控虛擬機(jī)桌面訪問(wèn)虛擬機(jī)資源配置虛擬機(jī)生命周期管理Hypervisor連接管理公共服務(wù)模塊如圖44虛擬化管理子系統(tǒng) 虛擬化子系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)虛擬化子系統(tǒng)模塊主要針對(duì)虛擬化管理中的虛擬機(jī)創(chuàng)建、刪除、連接、監(jiān)控等功能做詳細(xì)的設(shè)計(jì)。通過(guò)研究虛擬化技術(shù)特點(diǎn)和用戶當(dāng)前需求，主要從公共服務(wù)模塊、Hypervisor 連接管理、虛擬機(jī)生命周期管理、虛擬機(jī)資源配置、虛擬機(jī)桌面訪問(wèn)和虛擬機(jī)狀態(tài)監(jiān)控方面做出設(shè)計(jì)，為子系統(tǒng)的開發(fā)提供依據(jù)。 公共服務(wù)