校园桌面虚拟化系统的设计与实现

摘要

随着虚拟化技术和计算机硬件的发展，越来越多的企业、政府、学校等机构开始应用桌面虚拟化产品，以提升办公效率，降低运营成本。桌面虚拟化系统的核心思想是“集中管理、分布显示”，一方面为用户提供虚拟桌面环境，使用户可以随时随地访问自己的桌面环境进行办公或学习，提供了灵活、安全的桌面体验；另一方面所有用户的虚拟桌面交由系统后台进行集中管理，大大降低了企业的计算机运维成本。传统的桌面虚拟化技术架构是VDI（Virtual Desktop Infrastructure）架构，特点是“集中存储、集中运算”，其特点决定了用户必须通过网络才可以访问自己的桌面，并且VDI架构产品对网络带宽和服务器计算、存储性能有着很高的要求。为克服VDI架构下的服务器投入成本高、网络依赖高、集中风险、外围设备支持差等缺点，Intel公司率先提出了新型的IDV（Intelligent Desktop Virtualization）架构，这是一种新颖的技术观念，其采用的是“分布运算、集中存储”的方式来满足用户的需求，服务器负责管理和传输虚拟机镜像，终端负责运行虚拟桌面，这大大减轻了服务器的计算压力和降低了带宽要求，也从根本上提升了虚拟桌面的用户体验。本文将面向教学实验场景，设计并开发基于KVM与IDV架构的桌面虚拟化系统，并重点研究桌面虚拟化Linux客户端的设计与实现。其中，本文通过LibvirtAPI实现对虚拟桌面及各类虚拟资源的配置和管理；基于NFS、Ceph和本地存储方案构建镜像资源存储池；基于Openv Switch构建VXLAN Tunnel实现虚拟桌面跨物理网络的通信方案。本文最后对客户端的运行效果和性能进行了测试和分析并采取了可行优化方案，改善用户的桌面体验。

关键词：桌面虚拟化；IDV架构；Linux客户端

目录

第一章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2本文的组织结构1

第二章桌面虚拟化相关技术介绍3

2.1桌面虚拟化介绍3

2.2桌面虚拟化主流架构介绍3

2.2.1VDI虚拟桌面基础架构3

2.2.2IDV智能桌面虚拟化架构4

2.3桌面虚拟化的核心技术5

2.3.1服务器虚拟化技术5

2.3.2远程桌面协议5

第三章系统需求分析7

3.1需求背景分析7

3.2系统角色划分7

3.3功能性需求分析7

3.4非功能性需求分析10

第四章系统设计12

4.1系统整体架构设计12

4.2客户端设计目标14

4.3客户端框架结构设计15

4.4客户端逻辑架构设计16

4.5客户端功能结构与模块设计17

第五章系统功能实现20

5.1客户端登录界面20

5.2客户端学生/教师界面21

5.3客户端管理员界面25

总结27

参考文献28