可移动的虚拟桌面无线云终端

可移动的虚拟桌面：无线云终端无线云终端的手段之一可以使手机用户获取运行在机房服务器的手机虚机的桌面。由于手机品牌繁多，这一手段促进了移动终端的中央管理。介绍此技术的方法，包括手机虚机的基础平台和管理软件。测试结果显示：大批量的用户可以经过无线传输使用和 的桌面。引言在威睿针对的机器实现了操作系统的虚拟化后，因“一个物理机可同时运行多个操作系统”，机房里的服务器使用率大为提升。然而在终端前的用户，是否也可以取得虚机于是有关虚拟桌面的想法应运而生。这个想法涉及机房里的多个虚机如何经过适度的管理将虚机的桌面实现在用户终端，因而是整个基础设施的架构，称为虚拟桌面基础设施 。在云计算红火的今天，一个很合理的问题是：云里的资源如何让用户使用就是从“端”操作“云”资源的手段之一：“端”透过适当的通信协议和足够的带宽来实现机房里“云”的资源使用。通信协议包括远程桌面协议传输桌面）以及协议传输桌面和视频）以上所述，通常只在及固网里实现。然而，在中国，手机、平板电脑和上网本以下统称移动终端的未来增长比快得多，是否的虚拟桌面想法也可以透过移动网实现在移动终端上在本研究报告中，我们把移动的称为虚拟移动基础设施r当然， 也是“端”使用“云”资源的手段之一。我们研究如何将和 的手机操作系统桌面，传输到移动终端。与两方面的操作系统有关：服务器上的虚机操作系统。与 不同的是，手机的操作系统并不像机那样，被的用户占了以上。当前较为流行的手机操作系统有： 、 、和。另外、和 的上网本也被看好。本研究仅包含两个代表性的手机操作系统 、 和的操作系统；移动终端上的操作系统。如果在机房里运行手机虚机及其应用，那么用户的移动终端即使品牌不同，只要安装适当的远程桌面协议客户端，都能接收到同一手机操作系统的桌面，甚至的桌面当然的屏幕太大，有适配手机屏幕的问题，但使用手指滚动屏幕的技术能缓解这一问题。这样“跨移动终端平台”的产品优势也许能为移动电信、销售机构、甚至学校所接受，因为这些机构的用户的移动终端尤其是手机的品牌很难统一。此外，手机应用开发商也因此不必做跨平台的开发。的需求以上只是略述 的背景，但其详细的需求如下：手机虚机的制作如果要得到手机虚机的屏幕，首先当然必须在机房里的服务器上创建手机虚机。这有两种情况：一是有的手机操作系统能够直接运行在的平台上，譬如谷歌的、另一种情况则是大部分的手机操作系统只能在的芯片上运行。因而指令必须要经过翻译才能在的服务器上运行。所以基本上，这是两个不同的管理程序 v手机虚机的管理：类似于 的管理，用户必先通过连接代理取得虚机的地址和端口号，然后才能进行桌面的传输。在取得虚机时，的管理器必然有适宜的机制，使得手机虚机对某个用户可以是静态永不变的，或动态地按照某种规律选取的。管理员必须能够透过管理界面，为用户创建、克隆、启动、停止、删除虚机。停止虚机是一般手机操作系统并不具备的功能。同时要兼顾更有效率的管理和启动虚机，因为手机虚机并不像虚机的镜像那么大，所以载人时阃较快。远程移动桌面协议：常见的远程桌面协议有、以及 以下统称移动终端协议。通过，可以完成移动终端与虚机之问的“互动”：即虚机屏幕传到移动终端，而键盘和鼠标的动作则从移动终端传到虚机。必须选取三种协议之一或创建新的协议米完成互动。无论使用何种协议方法，移动终端协议有其服务器端和客户端。移动终端协议的服务器可以运行在 之上如和或虚机内部如。至于移动终端协议的客户端，是运行在移动终端的操作系统上。由于手机品牌甚多，凡是较为通俗的智能手机或上网本的协议客户端，都必须支持。无缝桌面：“无缝”是指客户端在连接虚机后，接收到的第一个桌面是客户选定的某应用的全屏桌面。如果没有选定的应用.默认的桌面就是操作系统桌面。桌面传输到手机以及应用点播：移动终端如手机或上网本，不仅可以与手机虚机互动，还可以与虚机互动，或与运行在虚机上的应用互动。内网连接的扩容 f当大量的用户有桌面要求，系统在虚机能支持的虚机数量上以及用户响应、用户体验上必须保证没有问题。外网连接扩客 机房里服务器的虚机桌面，利用载体的传输与移动终端互动。经由外网进入内网。通常有一个类似路由的接人过程。即使扩容测试已可在内网处理大批量用户的问题，但从外网的移动终端经由移动电信的移动网关、骨干网、一直到通过防火墙、接人内网到机房服务器的过程，如有瓶颈，必须消除，以支撑大数量的并发。管理软件以及 平台的研制过程国内外 技术调研早期 的研究因为 的主要舞台是数据中心而为了将 运行在全是核的数据中心里，有必要引用仿真器 。较早的虚拟化研究包括： 年华盛顿大学的 使用微内核技术的研究项目，威睿的全虚拟化， 的半虚拟化微软的半虚拟化，此外还有 的预虚拟化以及红帽的 方法。自从 以来.已有一些在 核上运行的虚机研究。例如伊利诺大学的研究就集中在 硬件上的,而不是用的仿真器。 使用了方法：除了一个很薄的域和其它客户域之外在一个迷你上运行仿真器。这个仅是为了运行时需要进行一些特殊的应用例如安全检测，启发了我们的想法：将全部的客户郜运行在上。嵌入式这个方法起初是将的源码移植到指令。其次将此嵌入式的硬件驱动虚拟化。有一些大学的研究是属于这方面的：就是把 代码移植为指令，但方面的工作并末完成。移植了一个 到芯片上并将指令扩充以便在仿真器内使用类似英特尔的技术。基于 的优化移动 为多种芯片、 等做了仿真工作，运行在微内核上。他们做了下列优化： 功能级别的指令块处理 用自己的内存管理方法，取代软件M 微内核是一个代码行数很少的内核.性能极佳。优化方法散布在三个层面： 微内核4 Q客户。比起嵌入式 方法集中在一个内，该方法似乎更为有效。但由于每个客户都需要将一个仿真器 载人内存。消耗掉不少内存.于是能支持的虚机个数比起嵌入式 就少很多。如果 可被共享，那就更佳。不过，共享 是的用在虚机上的方法，只不过用了自己的 任务调度器和，而方法则是用了的改进的任务调度器和。止匕外，还欠缺了一个服务器来管理虚机，以方便测试.并需要提供 与诸如 或 的应用相接。至今国内外尚未有任何类似的产品。主要是因为手机操作系统的虚拟化技术，大多数公司例如澳大利哑的 、被 收购的 、以及威睿将之用在客户端，而不是服务器。我们参考上述的研究，根据自己的创见。提出了在服务器上建立一个移动的 的想法，称之为 。至于多客户分派手机虚机.建立对话期，控管虚机池的机制，则是参考的管理软件而得的设计。移动虚拟化 软件的原理移动虚拟化要建立的系统是基于一个事实：手机虚机能运行在服务器上。既然大部分的手机虚机仅能在芯片上运行.手机虚机必须要先在 的仿真器上运行，而该仿真器又能在的服务器上运行。图显示仿真器和的主机操作系统之问还有一个 层。 的功能是启动仿真器，优化内存的使用，并与虚机管理器对接，传达手机虚机的启动、克隆、结束、性能回报等指令。手机虚机和虚机最大的不同处在于它本身通常没有“结束”这一功能，必须另外设定；而且手机操作系统也欠缺硬盘功能，但可以通过闪存卡驱动接入。我们的解决方案将 称为平台，集合了上述功能。虚机管理器不止是通过应用接口传递管理软件的指令和回应，也调节各虚机之间的资源使用情况。止匕外，虚机管理器可以单独运行成为软件服务器，不一定要和运行手机虚机的主机共存。这是因为虚机管理器不但可以管多台主机上的虚机，还能处理主机集群的问题。我们的解决方案将虚机管理器称为 。点击图片查看大图图也显示透过软件交换机，不单移动网上的手机和上网本可透过和的应用服务器接入平台，任何固网上的、瘦终端、感应器或离线的终端也可以取得手机虚机例如 的桌面。止匕外，手机和上网本也可以接人的应用服务器。也就是说，这些移动终端也可使用虚机的资源。应用服务器上运行的是的管理软件。有两个重要的功能，一是连接代理，其次是虚机池的管理。连接代理是在接到用户的接人请求后，完成身份验证、创建 、并向虚机池管理器请求分派手机虚机。当得到虚机之后，把虚机网址、端口号传给用户。这样用户的远程传输协议DI等客户端就可直接与协议的服务器传送手机屏幕。连接代理能使用“无缝屏幕”的技术，让用户收到的第一个屏幕，就是订阅的虚机应用屏第一个屏也可以设置为操作系统桌面）这是考虑到如果合作对象是移动电信公司，其用户可以订阅该公司提供的不同“应用套餐”。虚机池管理器负责按照虚机的模板制作手机虚机，并按池的策略预先克隆足够的虚机，以应付大规模的手机用户请求。以上的功能与的管理软件大致相同，不同的是手机虚机的启动要比快得多，简化了池中预留虚机的延迟考虑。我们的解决方案将应用服务器称为 n完成移动虚拟化的初步研究开发移动虚拟化的初步研究开发，经历了三个阶段。首先，我们按照 的设计，开发出手机从威睿的 平台，或 基础平台接收到“无缝屏幕或手机屏幕”的技术。其次，在为优化虚机内存使用情形下，我们开发出类似 的虚机管理器运软公司的 产品，成为的。因而虚拟机得以被更好的管理，譬如虚机上的代理可经由 传达心跳和虚机性能的信息，这样有利于调适。最后，我们分别对微软和谷歌的手机操作系统进行了改良，将 成功运行在上。另外，我们也成功地将谷歌版的 操作系统直接运行在的服务器上，并使用的经过 与手机相连，但此方法效果不如 。完成跨手机平台的应用管理以下为完成跨手机平台的应用管理的几个实施案例：管理软件 ，直接运行在 平台后台为 版在 服务器上运行，我们使用了将 改良的,并经过 的 来管理。前端为 手机或上网本已完成测试，见第节的内网扩容测试结果）管理软件 运行在平台在 平台上运行，并经过的 来管理虚机。前端为手机、手机或上网本与联通进行合作）管理软件 ，运行在 平台具备无缝传屏技术和应用管理的实施，后台为 虚机。 也连接后台为虚机在 平台上运行，并经过 的 。未来计划将前端扩展到： 手机、手机、 手机、手机、其他主流上网本或上网本。基于智能传屏技术开发手机虚拟化服务器协议协议服务集成虽然在手机上尚未完成移植 I但第节的 测试结果仍具有参考价值，例如：传虚机屏能力；传视频能力。其它智能传屏协议未来从修改 协议到建立运软自己的智能传屏协议，例如：虚机屏幕及视频传输；大规模并行会话和应用 镜像的双向同步，为客户端虚拟化作准备。在移动运营商示范应用首先测试 的手机或上网本，经过联通的上网卡，使用联通的移动网络在大规模扩容环境中的实际成果部分为模拟客户端，且中间经过 的外、内网地址翻译，结果见节的 无线测试结果）未来与联通的合作还应包含兼容标准的体系，为用户供应自我服务的体系，和为系统管理员供应的集中式系统管理系统，在物理设备层面、网络层面以及其中运营的业务层面来保证企业级云计算基础设施的生产、供应、监视、部署和运营。内网扩容测试、 无线测试及 参考测试内网扩容测试测试指标扩容测试的技术指标为：主机容量一台物理机上运行至少个手机虚机;主机集群量至少台主机在集群里；稳定性主机至少不间断运行一星期。性能测试场景的测试是个用户访问台虚机，后台有个物理服务器非集群的情况。测试时必须使用运软模拟多 用户的测试工具，其中个用户是实施在个测试用 虚拟机上每个虚机运行个用户，可见屏幕，其余个用户是借助测试工具来模拟可在管理界面看见个 虚机被连接，但由于测试环境的限制，这些虚机的屏幕不可见）连续运行一星期。功能测试场景的功能包含： 基础平台的功能目前没有曝露的界面可测）管理软件的功能：除了模板、虚机、虚机池的管理界面可供测试外，还具有“无缝屏幕”的功能，让用户收到的第一个屏幕，就是订阅的虚机应用屏当然第一个屏也可以设置为操作系统桌面）譬如中国联通的用户，可以订阅电信公司提供的不同“应用套餐”。另外，支持将的应用屏幕传到手机上。针对本项目大规模的扩容测试，无缝屏幕和应用套餐暂时不用。所有可见的屏幕都是 操作系统桌面屏幕。测试结果首先，个用户的性能测试完全符合上述指标、运行一星期， 系统也相当稳定有一周的稳定测试日志可供查询）其次，我们发现比较虚机在同样 内存服务器上运行的数目， 可以运行大约〜倍数目的手机虚机。如果手机虚机没有蓖型应用，这样的一台 服务器可以运行大约个虚机。至于用户请求的响应时间，测试结果如表所示点击图片查看大图表1VNC内网测试结果请求样数平均值中间数90冢最小值最大值「错误”虚机请求8003463514100JX)登录通知800954一82S2H01528600.00断开指令800S832156153290.00共计2400149228144B50943g表第一行是测试客户向 发个虚机请求，其所得的响应时问以毫秒计的平均值、中间值、值、最大值、最小值、错误百分比。这个测试做了两次，共个清求。由此可知，在个请求中，大部分的用户在到秒中就看到 的第一屏，的用户在秒内就看到，有的用户立即看到，只有极少数等了秒才看到。表第二行是测试客户向 发个登录通知，其所得的响应时间以毫秒计的平均值、中间值、 值、最大值、最小值、吞吐量、使用带宽。这个测试做了两次.共个通知。由此可知.大部分的登录所需时间不到秒， 的通知在秒内完成，最慢不超过秒。

表第三行是测试客户向 发个断开虚机指令，其所得的响应时间以毫秒计的平均值、中间值、 值、最大值、最小值、吞吐量、使用带宽。这个测试做了两次，共个断开指令。由此可知，用户停用虚机的指令，是立即见效的。功能测试号眭能测试经过了上海市计算机软件评测重点实验室验证。 产品经此认证.项功能通过，符合国家标准 ^ 0软件工程产品质量第部分:外部度量》，和国家标准 4信息技术软件包质量要求和测试》相当于国际标准 。无线测试测试场景单台上网本运行单 客户端单个虚机测试无网络地址翻译。经由上网本上所插的 上网卡通过运软外网开口，连接，取得固定也就是把单个虚机的固定成为外网地址虚机屏显现在上网本上。单个虚机的固定成为外网地址虚机屏显现在上网本上。多台上网本每台运行多 客户端并发测试。安装 以实现内、外网地址翻译。 必须安装在物理机上.有数个高速网卡。该物理服务器运行在高速通讯环境的机房。修改 使能从多台上网本每台运行多 客户端并发测试。安装 以实现内、外网地址翻译。 必须安装在物理机上.有数个高速网卡。该物理服务器运行在高速通讯环境的机房。修改 使能从境单台上网本运行两个M通过取得内网 虚机地址。见图2与网络的测试环客户端，利用 华为联通上网卡下行 M上行分别取得 屏。三台上网本每台运行个 客户端并发，通过分别取得共个虚拟的三台上网本每台运行个 客户端并发，通过分别取得共个虚拟的屏。点击图片查看大图

测试结果点击图片查看大图表2VNC无线3G测试结果表第一行是测试客户向发个虚机请求，其所得的响应时间以毫秒计的平表第一行是测试客户向发个虚机请求，其所得的响应时间以毫秒计的平请求样数平均值中间数90%最小值最大值错误％虚机请求601115512532232522110235333.33登录通知5814466254907281115010.00断开指令58245217665172343105320.00共计176508723441311028123533tw44+

均值、中间值、0值、最大值、最小值、吞吐量、使用带宽。这个测试做了两次，共60个的第一屏，0请求。由此可知，在60个请求中，大部分的用户在11到12的第一屏，0的用户在2秒以内必然看到，有的用户立即看到，只有极少数等了2秒以后才看到。有一个请求发生错误。表2表2第二行是测试客户向发个登录通知，其所得的响应时问以毫秒计的平均值、中间值、0值、最大值、最小值、吞吐量、使用带宽。这个测试做了两次，共60个通知。由此可知，大部分的登录所需时间不到1秒，0的通知在秒内完成，最慢不超过12秒。表2表2第三行是测试客户向发个断开虚机指令，其所得的响应时间以毫秒计的平均值、中问值、0的平均值、中问值、0值、最大值、最小值、吞吐量、使用带宽。60个断开指令。由此可知.用户停用虚机的指令，平均花了1秒,内网视频参考测试这个测试做了两次，共最慢的花了11秒。虽然我们并没有用手机虚机测试1的 第三方产品使用移动终端。因此也可为参考。1测试场景使用远程连接1024X768；虽然我们并没有用手机虚机测试1的 第三方产品使用移动终端。因此也可为参考。1测试场景使用远程连接1024X768；暴风影音打开的传输协议，但以下的虚机运行影音风暴.经髭虚机同时做视频电影文件,624 ,266测试，应该理解为图将电影传输给上网本的文件操作：虚机分辨率为

；全屏观看该电影分钟左三个网卡的绑定组合，与2三个网卡的绑定组合，与2测试结果类似但能负载均衡的输出流量。右；千兆网络下，主机有个千兆网卡，终端百兆网卡。监控主机上点击图片查看大图表3SPICE内网测试结果SPICE远程连接5-20虚机同时做流媒体mwb操作虚机数量（个）5101520平均流量（Mb/s）140.6261.1316.1最大流量（Mb/s）204.2294,7332.6ffor步表显示，当虚机数堵达到1台同时播放该视频时，主机的 占用率已达到0以上，且终端视频播放已有些延迟，认为当前已达到极限。点击图片查看大图点击图片查看大图但 CPUfor3Adapter父M:工MnanB *■Min■三父M:工MnanB *■Min■三，£n♦■工二.1;二>mX琴二n阵;工：■::=X?:二#-:*■*£1K，*«■(图图3使用彳卜网1的ch性能，wa#Networkf!u«lorAdapterNetworkf!u«lorAdapter图4使用3个网卡的网络流量-根据上两趋势图图和图看到等待的百分率 较低，而网卡输出流量也未达到峰值，可确定当前 能力为性能瓶颈。音频参考测试测试设置情况与图类似，但是在网络环境下使用 远程协议连接虚机做音频带宽统计。远程连接多台虚机播放音频场景下。根据情况的网络流量数据信息，为估算未来客户环境中不同终端数、不同的虚机使用方式下的网络带宽作参考。测试环境使用 ，配置 ， ，s 1配置虚机的虚拟网卡桥接在两块块物理网卡 、上，、都绑 在一起提供给 连接。网络环境，终端是 的上网本或笔记本，使用 华为联通上网卡拨号连接。测试场景使用 远程连接台虚机同时做流媒体 文件操作：虚机分辨率为 ；最小化播放 P 播放一次；监控上 的输出流量。测试结果听取文件时声音流畅，没有断续现象。流量统计如表所示。点击图片查看大图我4SP1CE无线3G利试结果SP1CE远程连接1-3机同时做MW播放操作虚机数量（个）123平均流量（Kb/s）10L12203.76304.58最大流量（Kb/s）151.36235.12367.s切换手机虚机的测试另外.我们测试了联通 手机在网络下，可以流畅地切换 和的虚机桌面。由于这个研究显示了 的能力，我们制作了可以下载的全程录影。结论测试总结果显示， 可以是一个承受大批量用户至少人的产品。由于手机虚机不占太大空间.一台标准 内存的硬件服务器可以运行大约倍数量的 虚机。这是 的一大优势