CN104580399B - 一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法 - Google Patents

一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，步骤为：1、制作OpenStack的云桌面系统镜像；2、整合OpenStack和Spice；3、将OpenStack中的云桌面系统在云桌面客户端中的鼠标光标进行对齐；4、云桌面系统根据Spice中的Guest Tools对云桌面客户端所在终端的屏幕进行自适应显示；5、在OpenStack当中的云桌面系统中添加音频模块并且进行视频加速；6、将云桌面系统中的镜像文件加载到云桌面CD‑ROM中；7、定制云桌面客户端。该方法融合OpenStack和Spice的优势，降低了使用成本，适合普通企业的使用。

Description

一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法
技术领域
本发明属于云计算领域，特别涉及一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法。
背景技术
OpenStack是美国国家宇航局和Rackspace发起、全球众多IT公司共同参与开发的软件项目，该项目旨在为公有云和私有云的IaaS(基础设施即服)层提供可靠、可扩展的云部署方案，从而实现类似于Amazon的云基础架构服务。目前，日益成熟的OpenStack拥有云计算系统的绝大多数功能，已经可以满足企业对云服务的需求。同商业的云计算软件相比，开源的云计算软件不仅降低了企业部署私有云或者公有云平台的成本，企业还可以通过修改源码定制特定的业务服务。现在开源的云计算系统有很多，比如OpenNebula、CloudStack和Eucalyptus等，和这些系统相比，OpenStack具有模块松耦合、组件配置灵活和二次开发容易等特点，使得它能够脱颖而出，受到众多公司的青睐。
云桌面是云计算领域的一个应用分支，它将系统桌面、应用桌面等作为云端的服务向用户提供，一般通过客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的整个桌面系统和其中应用程序。传统的计算机桌面和个人电脑密切相关，使用方式上受限于单台主机的资源限制和空间位置，并且计算机桌面的安装、升级和备份等都需要用户自己完成。和传统的计算机桌面相比，云桌面主要有以下优势：(1)云桌面通过集中化的管理，省去单个用户在桌面系统安装、升级等的管理成本；(2)云桌面的所有的数据和运算都在服务器端进行，客户端只用于显示桌面变化的影像，具有更高的安全性；(3)云桌面对客户端设备的资源配置要求低，可以节省硬件资源、降低能源消耗。但是，对于企业和普通用户来说，云桌面能否推广取决于它是否和传统桌面有相同的体验。
Spice(独立计算环境的简单协议，Simple Protocol for independentComputing Environment)是一个开放的远程计算解决方案，该项目提供了和虚拟桌面进行交互的解决方案，并且是完全开源的，客户端可以通过该协议访问远程系统桌面和使用本地设备(比如键盘，鼠标，audio和USB)。通过Spice我们可以像使用本地计算机一样访问远程系统，这样可以把CPU密集工作从客户端移交给远程高性能机器。Spice适用于LAN和WAN，并且不会损害用户体验。Spice项目可以处理虚拟设备的前端(front-end)和后端(back-end)，在前端和后端间通过VDI(Virtual Device Interfaces，虚拟设备接口)进行交互。
云桌面和传统桌面相比所体现出来的优势，已经受到很多企业的关注，同时带动了更多的市场需求。然而，受到技术的限制，云桌面市场一直被VMware、Citrix和微软等商业公司所占有，普通企业应用云桌面的成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，该方法融合OpenStack和Spice的优势，针对云桌面的体验需求进行功能扩展和技术优化，降低了使用成本，适合普通企业的使用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，包括以下步骤：
步骤1、制作OpenStack的云桌面系统镜像；
步骤2、整合OpenStack和Spice，封装有Spice协议的云桌面客户端直接与OpenStack的云桌面系统进行连接；
步骤3、将OpenStack的配置属性need_usb_tablet修改为True，根据OpenStack修改后的属性将OpenStack中的云桌面系统在云桌面客户端中的鼠标光标进行重影；
步骤4、在OpenStack的云桌面系统实例主机中安装Spice中的Guest Tools，云桌面系统根据Spice中的Guest Tools对云桌面客户端所在终端的屏幕进行自适应显示；
步骤5、在OpenStack的云桌面系统中添加音频模块并且进行视频加速：在OpenStack的云桌面系统中注册虚拟声卡，根据云桌面系统的类型选择相应的声卡模式，为云桌面系统中添加音频模块；将OpenStack中云桌面系统的视频类型换成Spice QXL，并配置2D/3D加速属性，实现视频的加速；
步骤6、更改云桌面系统实例主机中disk的源文件路径或者替换已有文件，将云桌面系统中的镜像文件加载到云桌面CD-ROM中；
步骤7、定制云桌面客户端：将云桌面系统中返回的对应云桌面客户端的地址写入到remote-viewer模块中，并且在remote-viewer模块中添加OpenStack的认证部分。
优选的，所述步骤2中整合OpenStack和Spice时，封装有Spice协议的云桌面客户端直接连接OpenStack的云桌面系统的具体步骤如下：
步骤2-1、打开终端中封装有Spice协议的云桌面客户端；
步骤2-2、云桌面客户端向OpenStack中的Nova-API模块发送需要连接的云桌面系统ID，Nova-API模块根据云桌面系统ID获取到Spice访问地址；
步骤2-3、OpenStack中的Nova-API模块在获取到Spice访问地址后，向OpenStack中Nova-Compute模块发送资源请求，Nova-Compute模块根据其接收到的资源请求向Libvirt模块获取云桌面Spice控制台信息；
步骤2-4、Nova-Compute模块向Libvirt模块获取云桌面Spice控制台对应的地址和端口；
步骤2-5、Libvrit模块从云桌面系统对应的实例主机的信息中获取云桌面Spice控制台对应的地址和端口；
步骤2-6、Libvrit模块将云桌面Spice控制台地址和端口信息发送给Nova-Compute模块和Nova-API模块，并且通过Nova-API模块将云桌面Spice控制台地址和端口信息返回到Nova-ConsoleAuth模块中；
步骤2-7、Nova-Compute模块接收到Libvrit模块发送的云桌面Spice控制台地址和端口信息后，生成认证token并且返回给Nova-API模块；
步骤2-8、Nova-API模块接收到云桌面Spice控制台信息后，Nova-API模块向云桌面客户端返回调取云桌面Spice控制台信息的认证token；
步骤2-9、云桌面客户端通过认证token在Nova-ConsoleAuth模块获取Spice控制台地址和端口信息；
步骤2-10、Nova-ConsoleAuth模块将Spice控制台地址和端口信息返回给云桌面客户端，云桌面客户端根据Spice控制台地址和端口信息连接到对应OpenStack的云桌面系统。
优选的，所述步骤2中整合OpenStack和Spice时采用devstack来安装OpenStack，在devstack的localrc配置文件当中启动Spice服务，并且在OpenStack的云桌面系统中添加Spice channel(Spice传输通道)。
优选的，根据权利要求1所述的基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，其特征在于，所述步骤5中当云桌面系统的类型为Windows Xp时选择的声卡模式为ac97，当云桌面系统的类型为Windows 7时选择的声卡模式为ich6。
更进一步的，当云桌面系统的类型为Windows 7时，所述步骤2制作云桌面系统镜像时，选择的镜像格式为QCOW2，云桌面系统镜像时安装的虚拟磁盘要大于30G；云桌面系统中镜像安装有磁盘驱动文件和网络驱动文件。
优选的，所述云桌面客户端所在终端为移动终端或普通个人电脑。
本发明相对于现有技术具有如下优点及效果：
(1)本发明的云桌面在OpenStack和Spice两个优秀开源技术的前提下完成，针对云桌面的体验需求进行功能扩展和技术优化。现有云桌面市场一直被VMware、Citrix和微软等商业公司所垄断，普通企业应用云桌面的成本高昂。本发明具有大大降低成本的优点，适合普通企业的使用。
(2)本发明提出的云桌面和普通桌面相比，具有同普通桌面相同的用户体验，比如屏幕自适应、音频播放、视频加速，能够满足桌面的办公和娱乐要求。本发明不只是云桌面的显示，还包括云桌面使用的其它部分，比如屏幕自适应、鼠标重影等。
附图说明
图1是本发明方法流程图。
图2是本发明云桌面客户端连接云桌面系统的流程图。
图3是本发明云桌面在手机客户端的效果图。
图4是本发明云桌面在个人电脑上的效果图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例公开一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，包括以下步骤：
步骤1、制作OpenStack当中的云桌面系统镜像；在OpenStack当中，Glance模块负责维护和管理所有镜像文件，用Image来表示虚拟磁盘，云桌面系统的镜像就是将系统安装到虚拟磁盘当中，以作为实例云桌面系统启动的模板。在本实施例中，也需要将云桌面系统先制作为镜像文件，用于云桌面系统的启动。其中当本实施例中云桌面系统的类型为Windows 7时，在制作云桌面系统镜像时，本步骤中选择的镜像格式为QCOW2，云桌面系统镜像时安装的虚拟磁盘要大于30G；云桌面系统中镜像安装有磁盘驱动和网络驱动。
步骤2、整合OpenStack和Spice，封装有Spice协议的云桌面客户端直接与OpenStack当中的云桌面系统进行连接；
其中本步骤整合OpenStack和Spice时，采用devstack安装OpenStack，在devstack的localrc配置文件当中启动Spice服务，并且在OpenStack当中的云桌面系统中添加Spicechannel，把以下内容注册到云桌面系统的libvirt.xml当中，以安装支持Spice服务的OpenStack；
<channel type＝"spicevmc">
<target type＝"virtio"name＝"com.redhat.spice.0"/></channel>
本实施例中devstack以All-in-One模式安装OpenStack，本实施例中采用的OpenStack版本为icehouse稳定版，基础系统为Centos 6.5。
如图2所示，本步骤中云桌面客户端直接与OpenStack当中的云桌面系统进行连接的过程如下：
步骤2-1、在终端中打开封装有Spice协议的云桌面客户端；
步骤2-2、云桌面客户端向OpenStack中的Nova-API模块发送需要连接的云桌面系统ID，Nova-API模块根据云桌面系统ID获取到Spice访问地址；其中Nova-API模块是OpenStack中Nova的接口服务，该服务对外提供标准的REST接口服务；
步骤2-3、OpenStack中的Nova-API模块在获取到Spice访问地址后，向OpenStack中Nova-Compute模块发送资源请求，Nova-Compute模块根据其接收到的资源请求向Libvirt模块获取云桌面Spice控制台信息；其中Nova-Compute是Openstack的计算服务，提供虚拟化能力，云桌面主机都在Nova-Compute节点上；其中libvirt模块是一套免费、开源的支持Linux下主流虚拟化工具的C函数库，为虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口；
步骤2-4、Nova-Compute模块向Libvirt模块获取云桌面Spice控制台对应的地址和端口；
步骤2-5、Libvrit模块从云桌面对应的实例主机的信息中获取云桌面Spice控制台对应的地址和端口；
步骤2-6、Libvrit模块将云桌面Spice控制台地址和端口信息发送给Nova-Compute模块和Nova-API模块，并且通过Nova-API模块将云桌面Spice控制台地址和端口信息返回到Nova-ConsoleAuth模块中。其中Nova-ConsoleAuth是云桌面控制台验证模块；
步骤2-7、Nova-Compute模块接收到Libvrit模块发送的云桌面Spice控制台地址和端口信息后，生成认证token并且返回给Nova-API模块；
步骤2-8、Nova-API模块接收到云桌面Spice控制台信息后，Nova-API模块向云桌面客户端返回调取云桌面Spice控制台信息的认证token；
步骤2-9、云桌面客户端通过认证token在Nova-ConsoleAuth模块获取Spice控制台地址和端口信息；
步骤2-10、Nova-ConsoleAuth模块将Spice控制台地址和端口信息返回给云桌面客户端，云桌面客户端根据Spice控制台地址和端口信息连接到对应OpenStack当中的云桌面系统。
步骤3、将OpenStack的配置属性need_usb_tablet修改为True，根据OpenStack修改后的属性将OpenStack中的云桌面系统在云桌面客户端中的鼠标光标进行对齐；在OpenStack中，默认的VNC控制台会出现两个鼠标光标的情况，并且在操作当中，两个鼠标并不能同时移动，会带来很糟糕的操作体验，本实施例中只需要将OpenStack的配置属性修改为True即可实现云桌面在云桌面客户端中的鼠标光标的重影。最终在云桌面系统的配置文件当中应该有以下设备:
<input type＝'tablet'bus＝'usb'/>
步骤4、在OpenStack当中的云桌面系统实例主机中安装Spice中的Guest Tools，云桌面系统根据Spice中的Guest Tools对云桌面客户端所在云桌面客户端的屏幕进行自适应显示。其中Guest tools是Spice的一个工具集合，它提供了Spice协议的服务端的工具(包括驱动)，将它安装在云桌面系统当中，可以提供Spice使用的整体性能。其中屏幕自适应也是这个工具集合当中的一部分。
云桌面系统通过云桌面客户端连接后，桌面最终会在云桌面客户端的屏幕上显示出来。由于云桌面客户端可以是不同型号的显示器，也可以是智能手机，云桌面客户端的屏幕会出现各种大小的可能。最终呈现在云桌面客户端屏幕上的桌面如果保持同样的大小，会出现小屏幕或者大屏幕操作十分困难的情况，给用户带来很糟糕的体验，所以，云桌面能否根据终端设备的屏幕大小自动适应很关键。本实施例将OpenStack和Spice进行融合，在解决屏幕自适应的问题上，需要将Spice的Guest tools安装到云桌面实例当中就可实现自适应。
步骤5、在OpenStack当中的云桌面系统中添加音频模块并且进行视频加速：在OpenStack当中的云桌面系统ibvirt.xml中注册虚拟声卡，根据云桌面系统的类型选择相应的声卡模式，为云桌面系统中添加音频模块，添加虚拟声卡后就可以实现和本地物理声卡的映射，因此云桌面客户端就可以实现调用本地音频设备；在本实施例中当云桌面系统的类型为Windows Xp时选择的声卡模式为ac97，当云桌面系统的类型为Windows 7时选择的声卡模式为ich6。以Windows7系统为例：
<sound model＝'ich6'></sound>；
将OpenStack的云桌面系统的视频类型换成Spice QXL(图形图像驱动)，并配置2D/3D加速属性，实现视频的加速，通过视频播放加速来解决视频传输过程当中的卡顿现象。具体的为：首先在云桌面系统中安装QXL驱动，可以单独安装QXL驱动，也可以安装Spiceguest tools，该工具可以在Spice的官网下载，其次在云桌面实例的libvirt.xml添加：
<video><model type＝"qxl"vram＝"65536"heads＝"1">
<acceleration accel3d＝"yes"accel2d＝"yes"/></model></video>。
步骤6、更改云桌面系统实例主机中disk的源文件路径或者替换已有文件，以将云桌面系统中的镜像文件加载到云桌面CD-ROM中；其中OpenStack云桌面系统实例主机会默认加载一个disk，disk配置选项对应OpenStack云桌面的CD-ROM，所以可以将该选项下的路径修改为镜像文件(ISO文件)加载到云桌面CD-ROM中。具体为：查看云桌面系统实例主机中配置文件libvirt.xml当中cdrom项，将打包的ISO文件放到source file相应的路径并修改为对应的文件名,并硬重启云主机。其中打包ISO文件可用以下命令：
genisoimage-output seed.iso-volid cidata-joliet-rock file1.txtfile2.txt
步骤7、定制云桌面客户端：将云桌面系统中返回的对应云桌面客户端的地址写入到remote-viewer模块中，并且在remote-viewer模块中添加认证部分。其中remote-viewer是virt-viewer中的一个模块，remote-viewer模块连接spice server(spice协议的服务端)对应虚拟机的时候需要指定spice地址，本实施例将云桌面返回来的spice地址写入remote-viewer模块当中，再加入认证部分就可以实现云桌面客户端定制。其中virt-viewer是和示虚拟机系统交互和显示的轻量级应用，支持VNC(Virtual NetworkComputing，虚拟网络计算)和Spice协议，底层使用Libvirt。
在本实施例中云桌面客户端所在终端可以为移动终端或普通个人电脑，如图3所示为本实施例云桌面在手机客户端的效果图，如图4所示为本实施例云桌面在个人电脑上的效果图。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、制作OpenStack的云桌面系统镜像；
步骤2、整合OpenStack和Spice，封装有Spice协议的云桌面客户端直接与OpenStack的云桌面系统进行连接；
步骤3、将OpenStack的配置属性need_usb_tablet修改为True，根据OpenStack修改后的属性将OpenStack中的云桌面系统在云桌面客户端中的鼠标光标进行重影；
步骤4、在OpenStack当中的云桌面系统实例主机中安装Spice中的Guest Tools，云桌面系统根据Spice中的Guest Tools对云桌面客户端所在终端的屏幕进行自适应显示；
步骤5、在OpenStack当中的云桌面系统中添加音频模块并且进行视频加速：在OpenStack的云桌面系统中注册虚拟声卡，根据云桌面系统的类型选择相应的声卡模式，以为云桌面系统中添加音频模块；将OpenStack的云桌面系统的视频类型换成Spice QXL，并配置2D/3D加速属性，实现视频的加速；
步骤6、更改云桌面系统实例主机中disk的源文件路径或者替换已有文件，以将云桌面系统中的镜像文件加载到云桌面CD-ROM中；
步骤7、定制云桌面客户端：将云桌面系统中返回的对应云桌面客户端的地址写入到remote-viewer模块中，并且在remote-viewer模块中添加OpenStack的认证部分；
所述步骤2中整合OpenStack和Spice时，封装有Spice协议的云桌面客户端直接连接OpenStack的云桌面系统的具体步骤如下：
步骤2-1、打开终端中封装有Spice协议的云桌面客户端；
步骤2-2、云桌面客户端向OpenStack中的Nova-API模块发送需要连接的云桌面系统ID，Nova-API模块根据云桌面系统ID获取到Spice访问地址；
步骤2-3、OpenStack中的Nova-API模块在获取到Spice访问地址后，向OpenStack中Nova-Compute模块发送资源请求，Nova-Compute模块根据其接收到的资源请求向Libvirt模块获取云桌面Spice控制台信息；
步骤2-4、Nova-Compute模块向Libvirt模块获取云桌面Spice控制台对应的地址和端口；
步骤2-5、Libvrit模块从云桌面系统对应的实例主机的信息中获取云桌面Spice控制台对应的地址和端口；
步骤2-6、Libvrit模块将云桌面Spice控制台地址和端口信息发送给Nova-Compute模块和Nova-API模块，并且通过Nova-API模块将云桌面Spice控制台地址和端口信息返回到Nova-ConsoleAuth模块中；
步骤2-7、Nova-Compute模块接收到Libvrit模块发送的云桌面Spice控制台地址和端口信息后，生成认证token并且返回给Nova-API模块；
步骤2-8、Nova-API模块接收到云桌面Spice控制台信息后，Nova-API模块向云桌面客户端返回调取云桌面Spice控制台信息的认证token；
步骤2-9、云桌面客户端通过认证token在Nova-ConsoleAuth模块获取Spice控制台地址和端口信息；
步骤2-10、Nova-ConsoleAuth模块将Spice控制台地址和端口信息返回给云桌面客户端，云桌面客户端根据Spice控制台地址和端口信息连接到对应OpenStack当中的云桌面系统。
2.根据权利要求1所述的基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，其特征在于，所述步骤2中整合OpenStack和Spice时采用devstack来安装OpenStack，在devstack的localrc配置文件当中启动Spice服务，并且在OpenStack的云桌面系统中添加Spice channel。
3.根据权利要求1所述的基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，其特征在于，所述步骤5中当云桌面系统的类型为Windows Xp时选择的声卡模式为ac97，当云桌面系统的类型为Windows 7时选择的声卡模式为ich6。
4.根据权利要求3所述的基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，其特征在于，当云桌面系统的类型为Windows 7时，所述步骤1制作云桌面系统镜像时，选择的镜像格式为QCOW2，云桌面系统镜像时安装的虚拟磁盘要大于30G；云桌面系统中镜像安装有磁盘驱动和网络驱动。
5.根据权利要求1所述的基于OpenStack和Spice的云桌面实现方法，其特征在于，所述云桌面客户端所在终端为移动终端或普通个人电脑。
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