CN106383706A - 基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统，包括兼顾远程访问和提供本地桌面访问模式的客户端设备系统；用于管理云桌面及客户端设备的云桌面管理系统；用于提供云桌面服务器的云桌面资源池；用于实现云桌面与处于客户端设备的本地桌面之间内容分发与同步机制；用于决策用户接入时使用云端模式还是本地模式的模式决策机制；提供模式决策所需知识的特征库。通过在用户接入时由管理系统判断该用户的桌面访问方式是远程访问云桌面还是本地访问云桌面，或在使用过程中手动切换使用模式，使得云桌面在云端时能充分利用云计算的弹性计算优势提供更好的动态扩展性，在本地模式时能通过穿透的方式打破云桌面对外设访问的限制。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟云计算领域，更具体地，涉及一种基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面管理系统。
背景技术
相较于传统桌面，云桌面具有数据安全、维护方便、快速部署等特点，为企业或高校等批量电脑办公环境提供了便利。随着近几年的技术发展，云桌面也在不断成熟。目前主流云桌面技术可分为两类：虚拟桌面基础架构的VDI(虚拟桌面基础设施)方式和虚拟操作系统架构的VOI(物理桌面虚拟化)方式。
虚拟桌面架构(VDI)是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点——将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理；同时用户能够获得完整PC的使用体验。用户可以通过瘦客户端，或者类似的设备在局域网或者远程访问获得与传统PC一致的用户体验。所以桌面虚拟化可以认为是操作系统虚拟化技术+远程访问技术的结合。
虚拟操作系统架构(VOI)是通过生成现有操作系统的全新虚拟镜像，具有与现有操作系统一致的功能，并且是一种能够在现有系统与虚拟镜像之间灵活切换的操作系统。
而现有技术中鲜有将二者融合的方案，因此在打破了云桌面对外设访问的限制，为云桌面提供更好的动态扩展性方面的性能有待提高。
发明内容
本发明提供一种基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面管理系统，该系统打破了云桌面对外设访问的限制，为云桌面提供更好的动态扩展性。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面管理系统，包括云桌面管理系统、云桌面资源池和客户端设备，所述云桌面管理系统包括：
监控模块，进行对用户使用桌面的性能数据进行监控，将用户的桌面性能数据保存于用户桌面行为历史特征库中，以便于桌面使用模式决策模块进行决策；
应用软件资源使用特征库，记录桌面镜像文件中存在的软件列表，并记录这些软件所需要对应的硬件资源；
桌面使用模式决策模块，根据用户桌面行为历史特征库和应用软件资源使用特征库提供的数据判断用户云桌面是使用云端模式还是本地模式；
桌面同步模块，负责将处于云端的桌面数据分发到客户端的虚拟化平台，并将处于客户端的新增桌面数据同步回云端，实现云端与本地端的数据同步；
云桌面资源池管理模块，用于调度管理云桌面资源池的云桌面资源；
其中，客户端设备系统是一套具备虚拟化能力的虚拟化平台，其管理控制器负责与管理系统联系，实现对本地桌面数据的同步，本地资源的分配，外设的穿透或映射；
云桌面资源池中的云桌面是在云端被访问还是被分发到本地端再被访问是由管理系统自动决定，但用户仍然能手动调整云桌面的使用模式，以便满足用户的使用需求。
进一步地，所述监控模块还对用户的桌面的CPU，内存，硬盘读写，网络带宽和是否需要使用GPU等各项性能指标进行实时监控，并将实时监控数据存放在用户桌面行为历史特征库中；
当用户请求云桌面时，存在用户桌面行为历史特征库中的监控数据会被桌面使用模式决策器提取，并作为使用模式决策依据之一。
进一步地，所述应用软件资源使用特征库包括：
软件列表信息，包括软件名称，软件类别，软件大小，软件最低的硬件需求信息，如其最低配置所需的CPU信息，内存信息，硬盘信息，GPU信息；
云桌面镜像模板与软件信息的映射表，指示桌面镜像模板使用了那些软件。
进一步地，所述桌面使用模式决策模块的的决策过程包括以下步骤：
4-1)用户在客户端设备系统登录云桌面管理系统并请求其所拥有的云桌面
4-2)云桌面管理系统接收请求后唤醒桌面使用模式决策器，并向其提供用户的请求信息；
4-3)桌面使用模式决策器接收到用户的请求信息后，从数据库中提取用户云桌面的基本信息；
4-4)在获得云桌面基本信息后，决策器从应用软件资源使用特征库中提取云桌面的镜像文件中所包含的软件的信息，并从用户桌面行为历史特征库提取该用户的监控数据；
4-5)根据用户的请求中的客户端的硬件性能信息及从特征库提取到的信息进行分析，并决定用户桌面的使用模式；
4-6)如果桌面使用模式决策器判断为使用云端桌面，则管理系统将直接返回桌面的连接信息给客户端；
4-7)如果桌面使用模式决策器判断为使用本地端桌面模式，则管理系统则唤醒桌面同步模块，将处于云端的桌面同步到客户端设备，并返回本地端的桌面连接信息给客户端。
进一步地，所述桌面同步模块实现从云端同步云桌面数据到本地端，又从本地端同步数据回云端桌面；桌面同步模块从云端同步云桌面数据到本地端的过程包括：
5-1)桌面同步模块首先向云桌面资源池发起云桌面锁定请求，云桌面一旦被锁定，用户将无法访问；
5-2)锁定请求成功后，桌面同步模块通知处于桌面资源池的桌面同步代理提取云桌面的镜像快照文件；
5-3)待桌面同步代理提取云桌面的镜像快照文件后，桌面同步模块判断客户端设备及桌面同步代理能否直接通信；
5-4)如果客户端设备及桌面同步代理能直接通信，则客户端设备与桌面同步代理进行直接的通信：
如果客户端已存在部分桌面数据，则采用增量的方式传输数据；
如果客户端不存在桌面数据，则采用全量的方式将桌面数据传输到客户端；
5-5)如果客户端设备及桌面同步代理不能直接通信，则二者之间的传输将有桌面同步模块进行中继。
进一步地，所述的桌面同步模块从本地端同步数据回云端桌面的过程包括：
6-1)客户端设备定期对本地桌面进行增量快照；
6-2)增量快照完成后，客户端设备向云桌面管理系统发起同步请求；
6-3)桌面同步模块接收到同步请求后，判断客户端设备及桌面同步代理能否直接通信；
6-4)如果客户端设备及桌面同步代理能直接通信，则客户端设备与桌面同步代理进行直接的通信，客户端设备将增量快照传输给桌面同步模块，桌面同步模块接收完增量快照后则将增量快照合并到原桌面的镜像文件中；
6-5)如果客户端设备及桌面同步代理不能直接通信，则二者之间的传输将有桌面同步模块进行中继。
进一步地，所述客户端是一套具备虚拟化能力的虚拟化平台，支持VT-x，VT-d，AMD-V虚拟化特征；客户端的管理控制器负责对客户端设备的桌面VM进行管理，与管理系统的通信，负责桌面VM与外设之间的映射和穿透，以及对云桌面的访问。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过对桌面进行实时监控，根据监控数据为模式决策提供依据，并分析判断用户使用的桌面模式，根据桌面使用模式决策器的判断，将云桌面连接信息给客户端，或者唤醒桌面同步模块，将处于云端的桌面同步到客户端设备，并返回本地端的桌面连接信息给客户端，突破云桌面对外设访问壁垒；桌面同步机制既可以从云端同步云桌面数据到本地端，根据客户端对桌面数据的存储情况，灵活同步。同时也可以从本地端同步数据回云端桌面，定期进行增量快照，使得云桌面提供更好的动态扩展性。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是云桌面管理系统的监控模块监控过程示意图；
图3是桌面同步模块同步数据过程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面管理系统，包括云桌面管理系统、云桌面资源池和客户端设备，所述云桌面管理系统包括：
监控模块，进行对用户使用桌面的性能数据进行监控，将用户的桌面性能数据保存于用户桌面行为历史特征库中，以便于桌面使用模式决策模块进行决策；
应用软件资源使用特征库，记录桌面镜像文件中存在的软件列表，并记录这些软件所需要对应的硬件资源；
桌面使用模式决策模块，根据用户桌面行为历史特征库和应用软件资源使用特征库提供的数据判断用户云桌面是使用云端模式还是本地模式；
桌面同步模块，负责将处于云端的桌面数据分发到客户端的虚拟化平台，并将处于客户端的新增桌面数据同步回云端，实现云端与本地端的数据同步；
云桌面资源池管理模块，用于调度管理云桌面资源池的云桌面资源；
其中，客户端设备系统是一套具备虚拟化能力的虚拟化平台，其管理控制器负责与管理系统联系，实现对本地桌面数据的同步，本地资源的分配，外设的穿透或映射；
云桌面资源池中的云桌面是在云端被访问还是被分发到本地端再被访问是由管理系统自动决定，但用户仍然能手动调整云桌面的使用模式，以便满足用户的使用需求。
监控模块还对用户的桌面的CPU，内存，硬盘读写，网络带宽和是否需要使用GPU等各项性能指标进行实时监控，并将实时监控数据存放在用户桌面行为历史特征库中；
当用户请求云桌面时，存在用户桌面行为历史特征库中的监控数据会被桌面使用模式决策器提取，并作为使用模式决策依据之一。
如图2所示，桌面监控模块对用户使用桌面性能监控后，将所得数据保存于用户桌面行为特征库中，桌面模式决策器再根据数据进行判断决策，是使用云端桌面或使用客户端桌面模式。
S1：监控系统对用户使用桌面的性能进行实时监控，同时将数据保存于用户桌面行为历史特征库中，性能数据包括CPU，内存，硬盘读写，网络带宽，是否需要使用GPU等。
S2：用户在客户端设备系统登录云桌面管理系统并请求其所拥有的云桌面，云桌面管理系统接收请求后唤醒桌面使用模式决策器，并向其提供用户的请求信息,桌面使用模式决策器从数据库中提取用户云桌面的基本信息，从应用软件资源使用特征库中提取云桌面的镜像文件中所包含的软件的信息，以及从用户桌面行为历史特征库提取该用户的监控数据。根据三种不同信息进行分析判断，决定用户桌面的使用模式。
S3：如果桌面使用模式决策器判断为使用云端桌面，管理系统将直接返回桌面的连接信息给客户端；如果桌面使用模式决策器判断为使用本地端桌面模式，管理系统则唤醒桌面同步器，将处于云端的桌面同步到客户端设备，并返回本地端的桌面连接信息给客户端。
应用软件资源使用特征库包括：
软件列表信息，包括软件名称，软件类别，软件大小，软件最低的硬件需求信息，如其最低配置所需的CPU信息，内存信息，硬盘信息，GPU信息；
云桌面镜像模板与软件信息的映射表，指示桌面镜像模板使用了那些软件。
桌面使用模式决策模块的的决策过程包括以下步骤：
4-1)用户在客户端设备系统登录云桌面管理系统并请求其所拥有的云桌面
4-2)云桌面管理系统接收请求后唤醒桌面使用模式决策器，并向其提供用户的请求信息；
4-3)桌面使用模式决策器接收到用户的请求信息后，从数据库中提取用户云桌面的基本信息；
4-4)在获得云桌面基本信息后，决策器从应用软件资源使用特征库中提取云桌面的镜像文件中所包含的软件的信息，并从用户桌面行为历史特征库提取该用户的监控数据；
4-5)根据用户的请求中的客户端的硬件性能信息及从特征库提取到的信息进行分析，并决定用户桌面的使用模式；
4-6)如果桌面使用模式决策器判断为使用云端桌面，则管理系统将直接返回桌面的连接信息给客户端；
4-7)如果桌面使用模式决策器判断为使用本地端桌面模式，则管理系统则唤醒桌面同步模块，将处于云端的桌面同步到客户端设备，并返回本地端的桌面连接信息给客户端。
如图3所示，桌面同步模块实现从云端同步云桌面数据到本地端，又从本地端同步数据回云端桌面；桌面同步模块从云端同步云桌面数据到本地端的过程包括：
5-1)桌面同步模块首先向云桌面资源池发起云桌面锁定请求，云桌面一旦被锁定，用户将无法访问；
5-2)锁定请求成功后，桌面同步模块通知处于桌面资源池的桌面同步代理提取云桌面的镜像快照文件；
5-3)待桌面同步代理提取云桌面的镜像快照文件后，桌面同步模块判断客户端设备及桌面同步代理能否直接通信；
5-4)如果客户端设备及桌面同步代理能直接通信，则客户端设备与桌面同步代理进行直接的通信：
如果客户端已存在部分桌面数据，则采用增量的方式传输数据；
如果客户端不存在桌面数据，则采用全量的方式将桌面数据传输到客户端；
5-5)如果客户端设备及桌面同步代理不能直接通信，则二者之间的传输将有桌面同步模块进行中继。
桌面同步模块从本地端同步数据回云端桌面的过程包括：
6-1)客户端设备定期对本地桌面进行增量快照；
6-2)增量快照完成后，客户端设备向云桌面管理系统发起同步请求；
6-3)桌面同步模块接收到同步请求后，判断客户端设备及桌面同步代理能否直接通信；
6-4)如果客户端设备及桌面同步代理能直接通信，则客户端设备与桌面同步代理进行直接的通信，客户端设备将增量快照传输给桌面同步模块，桌面同步模块接收完增量快照后则将增量快照合并到原桌面的镜像文件中；
6-5)如果客户端设备及桌面同步代理不能直接通信，则二者之间的传输将有桌面同步模块进行中继。
客户端是一套具备虚拟化能力的虚拟化平台，支持VT-x，VT-d，AMD-V虚拟化特征；客户端的管理控制器负责对客户端设备的桌面VM进行管理，与管理系统的通信，负责桌面VM与外设之间的映射和穿透，以及对云桌面的访问。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统，其特征在于，包括云桌面管理系统、云桌面资源池和客户端设备，所述云桌面管理系统包括：
监控模块，进行对用户使用桌面的性能数据进行监控，将用户的桌面性能数据保存于用户桌面行为历史特征库中，以便于桌面使用模式决策模块进行决策；
应用软件资源使用特征库，记录桌面镜像文件中存在的软件列表，并记录这些软件所需要对应的硬件资源；
桌面使用模式决策模块，根据用户桌面行为历史特征库和应用软件资源使用特征库提供的数据判断用户云桌面是使用云端模式还是本地模式；
桌面同步模块，负责将处于云端的桌面数据分发到客户端的虚拟化平台，并将处于客户端的新增桌面数据同步回云端，实现云端与本地端的数据同步；
云桌面资源池管理模块，用于调度管理云桌面资源池的云桌面资源；
其中，客户端设备系统是一套具备虚拟化能力的虚拟化平台，其管理控制器负责与管理系统联系，实现对本地桌面数据的同步，本地资源的分配，外设的穿透或映射；
云桌面资源池中的云桌面是在云端被访问还是被分发到本地端再被访问是由管理系统自动决定，但用户仍然能手动调整云桌面的使用模式，以便满足用户的使用需求。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统，其特征在于，所述监控模块还对用户的桌面的CPU，内存，硬盘读写，网络带宽和是否需要使用GPU等各项性能指标进行实时监控，并将实时监控数据存放在用户桌面行为历史特征库中；
当用户请求云桌面时，存在用户桌面行为历史特征库中的监控数据会被桌面使用模式决策器提取，并作为使用模式决策依据之一。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统，其特征在于，所述应用软件资源使用特征库包括：
软件列表信息，包括软件名称，软件类别，软件大小，软件最低的硬件需求信息，如其最低配置所需的CPU信息，内存信息，硬盘信息，GPU信息；
云桌面镜像模板与软件信息的映射表，指示桌面镜像模板使用了那些软件。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统，其特征在于，所述桌面使用模式决策模块的的决策过程包括以下步骤：
4-1)用户在客户端设备系统登录云桌面管理系统并请求其所拥有的云桌面
4-2)云桌面管理系统接收请求后唤醒桌面使用模式决策器，并向其提供用户的请求信息；
4-3)桌面使用模式决策器接收到用户的请求信息后，从数据库中提取用户云桌面的基本信息；
4-4)在获得云桌面基本信息后，决策器从应用软件资源使用特征库中提取云桌面的镜像文件中所包含的软件的信息，并从用户桌面行为历史特征库提取该用户的监控数据；
4-5)根据用户的请求中的客户端的硬件性能信息及从特征库提取到的信息进行分析，并决定用户桌面的使用模式；
4-6)如果桌面使用模式决策器判断为使用云端桌面，则管理系统将直接返回桌面的连接信息给客户端；
4-7)如果桌面使用模式决策器判断为使用本地端桌面模式，则管理系统则唤醒桌面同步模块，将处于云端的桌面同步到客户端设备，并返回本地端的桌面连接信息给客户端。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统，其特征在于，所述桌面同步模块实现从云端同步云桌面数据到本地端，又从本地端同步数据回云端桌面；桌面同步模块从云端同步云桌面数据到本地端的过程包括：
5-1)桌面同步模块首先向云桌面资源池发起云桌面锁定请求，云桌面一旦被锁定，用户将无法访问；
5-2)锁定请求成功后，桌面同步模块通知处于桌面资源池的桌面同步代理提取云桌面的镜像快照文件；
5-3)待桌面同步代理提取云桌面的镜像快照文件后，桌面同步模块判断客户端设备及桌面同步代理能否直接通信；
5-4)如果客户端设备及桌面同步代理能直接通信，则客户端设备与桌面同步代理进行直接的通信：
如果客户端已存在部分桌面数据，则采用增量的方式传输数据；
如果客户端不存在桌面数据，则采用全量的方式将桌面数据传输到客户端；
5-5)如果客户端设备及桌面同步代理不能直接通信，则二者之间的传输将有桌面同步模块进行中继。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统，其特征在于，所述的桌面同步模块从本地端同步数据回云端桌面的过程包括：
6-1)客户端设备定期对本地桌面进行增量快照；
6-2)增量快照完成后，客户端设备向云桌面管理系统发起同步请求；
6-3)桌面同步模块接收到同步请求后，判断客户端设备及桌面同步代理能否直接通信；
6-4)如果客户端设备及桌面同步代理能直接通信，则客户端设备与桌面同步代理进行直接的通信，客户端设备将增量快照传输给桌面同步模块，桌面同步模块接收完增量快照后则将增量快照合并到原桌面的镜像文件中；
6-5)如果客户端设备及桌面同步代理不能直接通信，则二者之间的传输将有桌面同步模块进行中继。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟桌面和虚拟操作系统的自适应云桌面服务系统，其特征在于，所述客户端是一套具备虚拟化能力的虚拟化平台，支持VT-x，VT-d，AMD-V虚拟化特征；客户端的管理控制器负责对客户端设备的桌面VM进行管理，与管理系统的通信，负责桌面VM与外设之间的映射和穿透，以及对云桌面的访问。
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