CN102880528B - 一种快速更新网络内计算机桌面环境的方法 - Google Patents

Abstract

一种快速更新网络内计算机桌面环境的方法，当网络内计算机按需要进行桌面环境重建或修复时，将对所述计算机硬盘的读写指令重定向为对网络镜像或本地硬盘的读写，将桌面环境实时在本地展现；对网络内计算机硬盘的读写指令重定向的方法是：利用硬件电路即“硬盘读写拦截电路”拦截对硬盘的读写指令，将读写指令转化为对网络镜像或本地硬盘的读写，在网络镜像或本地硬盘的相应位置读写数据。采用快速更新网络内计算机桌面环境的装置，即硬盘读写拦截电路，硬盘读写拦截电路包括“硬盘IO接口”、“网络访问单元”、“CPU”和“存储单元”；“硬盘IO接口”提供硬盘数据线接口，“硬盘读写拦截电路”通过此接口与计算机的硬盘数据线连接。

Description

一种快速更新网络内计算机桌面环境的方法

技术领域

本发明涉及一种快速更新网络内计算机桌面环境的方法，尤其是将对硬盘的读写重定向为对网络镜像或本地缓存镜像的读写，将新桌面环境实时下载到本地的方法。

背景技术

对机房内计算机桌面环境的批量维护，一般采用网络还原技术、无盘技术或虚拟桌面技术(VDI)。

网络还原技术的缺点是每次维护时，都需要有网络数据复制过程，网络数据复制的过程本身比较麻烦，同时还会影响他人使用网络，如果是网吧维护，需要暂停营业。

无盘技术的缺点是对网络和存储设备要求较高，如果多人同时启动或同时看网络电影，用户会感觉明显的卡顿。

VDI技术的缺点是服务器CPU高负载、易引起数据风暴，对服务器、数据中心、网络要求很高，系统架构非常复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速更新网络内计算机桌面环境的方法，尤其是将对硬盘的读写重定向为对网络镜像或本地硬盘的读写，将新桌面环境实时在本地展现。

本发明的目的还在于：将网络镜像中的数据缓存到本地硬盘，生成本地原始缓存镜像，同样的数据下次无需从网络镜像中重新下载，以提高应用程序运行效率。

本发明的目的还在于：当桌面环境出现异常，可以通过网络镜像或本地原始缓存镜像将桌面快速恢复到正常状态。

本发明目的是这样实现的：一种快速更新网络内计算机桌面环境的方法，当计算机按需要进行桌面环境重建或修复时，将对硬盘的读写指令重定向为对网络镜像或本地硬盘的读写，将桌面环境实时在本地展现。

对计算机硬盘的读写指令重定向的方法是：利用硬件电路即“硬盘读写拦截电路”拦截对硬盘的读写指令，将读写指令转化为对网络镜像或本地硬盘的读写，在网络镜像或本地硬盘的相应位置读写数据。

所述的桌面环境指计算机所需要的操作系统、应用程序、用户数据等等，即计算机展现给用户的软件应用环境。

所述的本地硬盘可以包含一个或多个缓存镜像，同时亦可以有数据不存在于缓存镜像之中，而是散布在硬盘各处。

采用快速更新网络内计算机桌面环境的装置，即“硬盘读写拦截电路”，包括“硬盘IO接口”、“网络访问单元”、“CPU”和“存储单元”；“硬盘IO接口”提供硬盘数据线接口，“硬盘读写拦截电路”通过此接口与计算机的硬盘数据线连接；“读写控制程序”收到读写指令后，决定读写网络镜像还是本地硬盘中的数据，并将结果返回给“硬盘IO接口”。

“存储单元”里存放读写控制程序、运行程序时所需要的设定信息及中间信息。“CPU”则是“读写控制程序”的运行场所。

“网络访问单元”实现对网络的访问。

“硬盘串联IO接口”如果存在，则能够在下级串联本地硬盘；如果不存在，则通过主板标准接口访问另一根硬盘数据线上的本地硬盘。

通过本发明，IT管理员只需维护一份或若干份原始镜像，更新其中的桌面环境，比如安装系统、安装应用程序、更新系统、更新应用程序、升级病毒库等等，即可使网络中各计算机在下次启动时获得最新桌面环境，从而实现快速高效的维护。

通过本发明，用户亦可以通过直接制备镜像的方法主动将桌面环境备份到服务器上，以供桌面环境出现问题时恢复之用。

本发明的改进：提供一种快速维护网络内计算机的方法，解决了传统网络维护工具的缺点，无需网络还原系统的数据复制过程、无需无盘系统对网络及存储设备的高要求、无需VDI系统对服务器及数据中心的高要求。

本发明与其它技术不同的是，它采用硬件电路（及电路上的单片机程序）拦截对硬盘的读写指令，实现对硬盘读写的重定向，无需编写操作系统底层驱动程序，彻底解决操作系统兼容性问题；而基于硬件的架构，又可使因重定向为对网络镜像或本地硬盘的读写指令而导致的读写性能的损失接近于零。

本发明的有益效果是：

A．利用硬件电路来拦截对硬盘的读写，无需编写硬盘驱动程序即可对所有数据进行拦截，可以兼容WINDOWS、LINUX、iOS等所有操作系统。

B．通过对硬盘读写操作的重定向，形成一对上层透明的虚拟硬盘，对其它硬件、操作系统、应用程序来说，此虚拟硬盘与真实硬盘没有两样。

C．通过将网络上原始镜像虚拟成本地硬盘数据，实现大批量计算机桌面环境的快速更新（当然也包括制备新的镜像文件），当前网络带宽的基础使得本发明实施无任何困难。

D．通过网络将原始镜像缓存到本地，将读写效率提升到和本地硬盘一样。

E．通过原始镜像，可以实现桌面环境的快速恢复与程序的升级修复。

F．安装方便，只需将“硬盘读写拦截电路”连接到主板的硬盘线上即可。

附图说明

图1为发明的总原理图

图2为本地缓存模式下,“读写调用者”发出读指令时的流程图

图3为本地缓存模式下,“读写调用者”发出写指令时的流程图

图4为无缓存模式下,“读写调用者”发出读指令时的流程图

图5为无缓存模式下,“读写调用者”发出写指令时的流程图

图6为“硬盘读写拦截电路”的总原理图

具体实施方式

图1中，“读写调用者”为所有需要读写计算机硬盘数据的软件或硬件。

“读写调用者”发出读写指令，“硬盘读写拦截电路”将读写指令里的位置信息根据情况重新定向到网络上的镜像或本地硬盘中的相应位置，这样，硬盘读写拦截电路、网络上的镜像、本地硬盘（可选）形成一个虚拟硬盘，“读写调用者”并不知晓其与真实硬盘的不同。

如果IT管理员更新了网络上的原始镜像，比如安装或升级了某些软件，客户端计算机会实时下载原始镜像中的变化部分，从而使网络内客户端计算机得以快速更新到最新的桌面环境。

其中，本地硬盘为可选项，若存在，则称为“本地缓存模式”，若不存在，则称为“无缓存模式”。

数据可以加密和压缩后再存储于在镜像中。

说明：“硬盘读写拦截电路”亦会将读写是否成功的通知返回给“读写调用者”，为了使附图看起来简洁，所有的附图都没有标出“读写是否成功”信息的数据流向，以突出读写数据data的流向。

图2中“读写调用者”发出读指令R(position)，请求读取硬盘position处的数据，“硬盘读写拦截电路”收到指令后判断请求的数据是否已存在于本地硬盘中：

如果请求的数据存在于本地硬盘中，则将指令修改为R(position_local)以从本地硬盘中读取数据data,之后将获得的data传给“读写调用者”；

如果请求的数据不存在于本地硬盘中，则将指令修改为R(position_net)以从网络的原始镜像中读取数据data,之后将data传给“读写调用者”，同时向本地硬盘发出写指令W(position_local,data),将原始镜像的这部分数据缓存到本地硬盘中。

图3中“读写调用者”发出写指令W(position,data)，请求将数据data写到硬盘position处，“硬盘读写拦截电路”收到指令后向本地硬盘发出写指令W(position_local,data),将data写入本地硬盘。

以后若“读写调用者”欲读取相关硬盘position处信息时，将在本地硬盘的position_local处获得本次写入的数据data。

图4中“读写调用者”发出读指令R(position)，请求读取硬盘position处的数据，“硬盘读写拦截电路”收到指令后将指令修改为R(position_net),从网络上的镜像中读取数据data。

图5中“读写调用者”发出写指令W(position,data)，请求将数据data写到硬盘position处，“硬盘读写拦截电路”收到指令后将指令修改为W(position_net,data),将data写入网络上的镜像。

图6中“硬盘IO接口”提供硬盘数据线接口，“硬盘读写拦截电路”通过此接口与计算机的硬盘数据线连接，“硬盘IO接口”内嵌硬盘协议解析功能，将“读写调用者”下达的硬件级读写指令解析成可被“CPU”及“读写控制程序”处理的软件级读写指令。

“CPU”中的“读写控制程序”收到解析好的读写指令后，决定读写本地硬盘缓存还是网络上的镜像，并将软件级读写结果返回给“硬盘IO接口”，“硬盘IO接口”再将此结果编制成硬件级读写结果，通过硬盘数据总线传递给“读写调用者”。

“CPU”是“读写控制程序”的运行场所。

“存储单元”里存放运行程序时所需要的设定信息及中间信息。

“网络访问单元”实现对网络的访问。

“硬盘串联IO接口”如果存在，可以在下级串联本地硬盘；如果不存在，则通过主板标准接口访问另一根硬盘数据线上的本地硬盘。

图6中的数字标记：1计算机硬盘数据总线上传来的对硬盘的硬件级读写指令；2、软件级读写指令；3、重定向的软件级读写指令；4、软件级读写结果；5、软件级读写结果；6、硬件级读写结果。

桌面恢复时的流程

对于缓存模式，需将本地硬盘上的非原始镜像部分从逻辑上清除，使本地硬盘上的数据从逻辑上回到原始状态，之后的流程见图2、图3。

对于无缓存模式，需将网络上的镜像的非原始部分从逻辑上清除，使网络上的镜像从逻辑上回到原始状态，之后的流程见图4、图5。

镜像的直接制备

无论是缓存模式还是无缓存模式，都可以直接制备镜像。

制备在某台客户端计算机上进行，大体流程与平时使用时差不多，参见图2、图3、图4、图5，只需对图2略做修改，即在写本地硬盘W(position_local,data)时同时向网络镜像中再写一份同样数据，发出W(position_net,data)指令。

当桌面更新好后，将此时网络上的镜像设置成原始镜像即可。

镜像的第三方制备

本发明支持其它工具（如GHOST）制备的镜像，当然前提是其它工具需提供镜像文件的格式说明或镜像读取接口，以便本发明将对硬盘的读写指令重定向为对镜像的读写。备份写到服务器上，就是镜像直接制备。

实施例

1．读写拦截

“硬盘读写拦截电路”中“硬盘IO接口”可通过实现相现关的硬盘协议来支持各种类型的硬盘。以SATA硬盘为例，只需实现SATA协议，即可将“硬盘读写拦截电路”接到硬盘数据线上，SATA协议属于公开协议，按照公开的协议规范即可实现，并且市面有现成的SATA芯片出售。

“硬盘IO接口”将上层的硬件级读写指令解析成“读写控制程序”可以理解的指令，形如：R(position)、W(position,data)。

2．读写重定向

以“本地缓存模式”为例。"硬盘读写拦截电路"收到"读写调用者"发出的读指令R(position)后，判断请求的数据是否已存在于本地硬盘中：

如果请求的数据存在于本地硬盘中，则将指令修改为R(position_local)，通过“硬盘串联IO接口”或主板上的硬盘数据线访问本地硬盘，从本地硬盘中读取数据data,之后将获得的data传给"读写调用者"；

如果请求的数据不存在于本地硬盘中，则将指令修改为R(position_net)，通过“网络访问单元”从网络的原始镜像中读取数据data,之后将data传给"读写调用者"，同时向本地硬盘发出写指令W(position_local,data),将原始镜像的这部分数据缓存到本地硬盘中。

"硬盘读写拦截电路"收到"读写调用者"发出的写指令W(position_local,data)后，通过“硬盘串联IO接口”或主板上的硬盘数据线将data写入本地硬盘。

3．桌面环境的快速恢复

"硬盘读写拦截电路"只需将收到的硬盘读写指令R（position）/W（position,data）中的位置重定向到原始镜像中，即将指令转为R(position_origin)/W(position_origin,data)即可，position_origin代表原始镜像中的位置，原始镜像可以是网络上的原始镜像，亦可以是本地硬盘中的原始缓存镜像。

Claims (7)

1.一种快速更新网络内计算机桌面环境的方法，其特征是当网络内计算机按需要进行桌面环境重建或修复时，将对所述计算机硬盘的读写指令重定向为对网络镜像或本地硬盘的读写，将桌面环境实时在本地展现；

对网络内计算机硬盘的读写指令重定向的方法是：利用硬件电路即硬盘读写拦截电路拦截对硬盘的读写指令，将读写指令转化为对网络镜像或本地硬盘的读写，在网络镜像或本地硬盘的相应位置读写数据；

采用快速更新网络内计算机桌面环境的装置，即硬盘读写拦截电路，硬盘读写拦截电路包括硬盘IO接口、网络访问单元、CPU和存储单元；硬盘IO接口提供硬盘数据线接口，硬盘读写拦截电路通过此接口与计算机的硬盘数据线连接，读写控制程序收到读写指令后，决定读写网络镜像还是本地硬盘中的数据，并将结果返回给硬盘IO接口；

存储单元里存放读写控制程序、运行程序时所需要的设定信息及中间信息，CPU是读写控制程序的运行场所；网络访问单元实现对网络的访问；设有硬盘IO接口，此接口如果存在，则能够在下级串联本地硬盘；如果不存在硬盘IO接口，则通过主板标准接口访问另一根硬盘数据线上的本地硬盘；

在本地缓存模式下,读写调用者发出读指令时的流程：

读写调用者发出读指令R，请求读取硬盘position处的数据，硬盘读写拦截电路收到指令后判断请求的数据是否已存在于本地缓存中：

如果请求的数据存在于本地缓存中，则将指令修改为本地读取以从本地硬盘中读取数据data,之后将获得的data传给读写调用者；

如果请求的数据不存在于本地缓存中，则将指令修改为网络读取以从网络的原始镜像中读取数据data，之后将data传给读写调用者，同时向本地硬盘发出存到本地的写指令，将原始镜像的这部分数据缓存到本地硬盘中。

2.根据权利要求1述的快速更新网络内计算机桌面环境的方法，其特征是在本地缓存模式下,读写调用者发出写指令时的流程：

读写调用者发出写指令W，请求将数据data写到硬盘position处，硬盘读写拦截电路收到指令后向本地硬盘发出写入本地指令，将data写入本地硬盘；以后若读写调用者欲读取相关硬盘position处信息时，将在本地硬盘的position_local处获得本次写入的数据data。

3.根据权利要求1所述的快速更新网络内计算机桌面环境的方法，其特征是在无缓存模式下,读写调用者发出读指令时的流程；读写调用者发出读指令，请求读取硬盘position处的数据，硬盘读写拦截电路收到指令后将指令修改为网络读取，从网络上的镜像中读取数据data。

4.根据权利要求1所述的快速更新网络内计算机桌面环境的方法，其特征是在无缓存模式下，读写调用者发出写指令时的流程；读写调用者发出写指令W，请求将数据data写到硬盘position处，硬盘读写拦截电路收到指令后将指令修改为写入网络，将data写入网络上的镜像。

5.根据权利要求1所述的快速更新网络内计算机桌面环境的方法，其特征是用户亦主动将桌面环境备份到服务器上，以供桌面环境出现问题时恢复之用。

6.根据权利要求3所述的快速更新网络内计算机桌面环境的方法，其特征是桌面恢复时的流程：对于缓存模式，需将本地硬盘上的非原始镜像部分从逻辑上清除，使本地硬盘上的数据从逻辑上回到原始状态，再进行后续流程；

对于无缓存模式，需将网络上的镜像的非原始部分从逻辑上清除，使网络上的镜像从逻辑上回到原始状态，再进行后续的流程。

7.根据权利要求1所述的快速更新网络内计算机桌面环境的方法，其特征是镜像的直接制备：无论是缓存模式还是无缓存模式，都能够直接制备镜像：在写本地硬盘的写入本地时同时向网络镜像中再写一份同样数据，发出写入网络指令；当桌面更新好后，将此时网络上的镜像设置成原始镜像即可；镜像能够用第三方制备的镜像。