1、桌面云解决方案技术建议书 桌面云解决方案技术建议书2017年2月23日 1 项目概述1.1 项目背景公安，法院等单位一直采用传统PC作为业务终端。随着业务的发展，PC使用过程中的各种问题也逐渐凸显，主要体现在以下几方面： 端口管控困难缺乏有效的管理手段来控制USB口、串口、并口的非法设备的接入，存在数据泄密的风险； 数据可靠性低员工的智力资产和企业关键信息存放在本地，PC一旦出现故障将无法办公，如果硬盘故障造成文件丢失，将对企业造成巨大损失； 运维管理复杂PC通常是分布在各个办公地点，难以实现集中式管理，另外由于PC硬件种类繁多，用户修改桌面环境的需求各有不同，其桌面标准化一直是一个难题； 高
2、能耗、高排放： 一台PC的能耗在200瓦左右，一年耗电800-1000度电左右，不符合当今绿色环保、低碳经济的大趋势； 灵活性差随着移动办公理念的兴起，人们希望能在任和时间、任何地点、任何设备都能登陆自己的桌面进行办公，而PC的灵活性无法满足要求；上述问题的存在，一定程度上制约了业务的发展和工作效率的提升，迫切需要一套全新的解决方案，替换传统PC并解决以上的问题。1.2 项目目标目前业界主流趋势是采用云技技术改造办公桌面，即将用户桌面集中在数据中心，通过虚拟化技术组建资源池，提供业务用户使用瘦终端、软终端、智能终端等移动接入，打造一种全新的、安全、便捷、高效的工作方式。通过数据与用户隔离提升安
3、全性：将原本分散在各PC上的用户桌面数据集中到数据中心，实现统一的安全管控，用户可访问的仅仅是桌面图像变化量，数据无法带出数据中心；通过资源大集中提升运维效率：从分散的运维向集中化运维过渡，管理员通过后台便可处理用户的大多数问题，降低运维工作量并提升维护效率；通过网络接入提升办公灵活性：用户在任何时间、任何地点通过任何设备都可以接入自己的桌面办公；采用先进架构支撑未来演进：建立一个高效优化的、易管理的桌面云架构，同时未来能方便地扩展为企业私有云架构。1.3 需求分析本次桌面云建设共有XX用户，分以下几类应用场景：OA办公、软件研发、会议室，各场景的需求如下：应用场景主要需求OA办公规模60（内
4、外网各30）系统要求Windows 7/Windows 8.1操作系统。支持PC机、瘦客户机访问虚拟机桌面。虚机规格vCPU=4U,Memory=4GB, 系统盘=40GB,数据盘=120GB软件要求MS OFFICE，Outlook，Project，VISIO； Internet Explorer,Acrobat Reader,视频播放软件,企业通讯软件,常用输入法，微星阅读器，金山词霸；外设要求支持USB打印机、USB键盘鼠标等。身份认证域帐号+域密码除以上桌面用户的基本功能需求外，系统还应支持以下能力： 支持集中管理能力，如：对操作系统镜像统一管理、软件补丁统一分发、TC终端统一管理等。
5、 支持对重要用户的虚拟机进行备份和恢复； 系统要支持互联网终端接入桌面云需求。 系统要具有完善的安全防护能力。 系统支持高可用性、动态迁移等可靠性设计。 系统支持通过扩容存储与计算资源实现用户平滑扩容。1.4 建设原则为使本建设方案合理、科学达到上述目标，必须遵循以下原则： 系统的标准化坚持标准化的建设模式，贯彻国家和行业相关业务、管理和技术规范标准，并积极制订项目相关标准规范。硬件的选用应遵从国家和行业技术标准。 技术的先进性采用成熟、先进的技术，确保系统技术的先进性和前瞻性，尽可能采用先进的软件体系结构和应用平台，建设符合信息技术的最新发展潮流的应用基础架构和应用系统，保证投资的有效性和延
6、续性。 系统的安全性充分考虑用户、系统、网络方面的安全性要求，防止来自外部非法的访问。系统具有用户的身份认证和权限管理，对应不同的应用层次。既能保证不同用户高效、快速地访问控制授权范围内的系统资源，也能有效地阻止用户之间的非法侵入、非授权访问。 系统可维护性系统应能使管理员通过集中控制中心方便地配置、监视、控制、诊断整个系统，并且能够监视和控制用户情况、提高效率、消除隐患。管理人员可通过系统管理功能和权限管理方便地维护和管理该系统。 系统可扩展性系统技术平台设计时要分析现有需求并预测未来的增长，既满足目前的要求，又要适当前瞻。技术平台的结构要合理，应具有良好的扩展能力，以利于今后的扩展。对于未
7、来的发展，要立足在现有的基础上升级改造，保护现有投资。2 桌面云解决方案及优势2.1 FusionAccess桌面云总体架构图2-1 桌面云总体架构FusionAccess桌面虚拟化以服务器虚拟化为基础，允许多个用户桌面以虚拟机的形式独立运行，同时共享 CPU、内存、网络连接和存储器等底层物理硬件资源。这种架构将虚机彼此隔离开来，同时可以实现精确的资源分配，并能保护用户免受由其他用户活动所造成的应用程序崩溃和操作系统故障所带来的影响。FusionAccess采用业界领先的高清保真HDP桌面协议，并可将授权用户安全连接至集中式虚拟桌面。它与 FusionSphere协同工作，可提供一个完整的端到
8、端桌面虚拟化解决方案，此解决方案不仅能增强控制能力和可管理性，还可以提供与PC一致的桌面体验，FusionAccess能简化虚拟桌面的管理、调配和部署。用户能够通过FusionAccess安全而方便地访问虚拟桌面，升级和修补工作都从单个控制台集中进行，因此可以有效地管理数百甚至数千个桌面，从而节约时间和资源。数据、信息和知识财产将保留在数据中心内，而且永远不外流。配备FusionAccess桌面虚拟化方案具备下列优势： 集控制能力和可管理性于一身：由于桌面在数据中心运行，因此管理员可以更轻松地对其进行部署、管理和维护。 与PC一致的体验：用户可以灵活访问与普通 PC 桌面功能相同的个性化虚拟桌
9、面。 降低总体拥有成本 (TCO)：桌面虚拟化可以减低其管理和资源成本。 FusionAccess支持GPU直通、GPU硬件虚拟化，使用户远程使用图形桌面成为可能，降低了图形桌面的TCO。FusionAccess各部件简要介绍如下： 云终端为用户提供用户桌面的显示输出，以及键盘鼠标输入。瘦终端TC、或软终端SC通过桌面接入网关代理访问对应的桌面，同桌面接入网关之间采用SSL加密的HDP协议进行信息传递，可以通过策略开放或者禁止TC/SC USB等外设至虚拟机的重新定向；用户通过在TC/SC上输入域用户名和密码访问对应桌面。用户在外时，可采用iOS/Android Pad、笔记本通过3G/4G，
10、WiFI网络接入，进行移动办公。 负载均衡&接入网关主要提供两个功能，一个是对WI节点提供负载均衡；另一个是对虚拟桌面提供接入网关与HDP Over SSL加密功能。负载均衡&接入网关提供硬件与软件两种形式。 桌面软件FusionAccessFusionAccess是提供的桌面管理与投送软件。Web Interface：WI为用户提供Web登录界面，在用户发起登录请求时，将用户的登录信息（加密后的用户名和密码）转发给HDC，WI将HDC提供的虚拟机列表呈现给用户，为用户访问虚拟机提供入口。在桌面云解决方案，多台WI可实现负载均衡。通过在WI上配置多个HDC的IP地址，WI可实现对HDC的负载均
11、衡功能。HDC (Huawei Desktop Controller)：桌面控制器(HDC)是桌面云管理系统的核心组件，完成虚拟桌面业务发放，虚拟桌面管理，虚拟桌面登录管理，虚拟机的策略管理等功能。DB：GaussDB为ITA、HDC提供数据库，用于存储数据信息，例如，虚拟机与用户的关联、桌面组、虚拟机命名规则、定时任务信息。ITA节点：ITA为用户管理虚拟IT资产提供接口与Portal功能，实现虚拟机创建与分配、虚拟机状态管理、虚拟机镜像管理、虚拟桌面系统操作维护等功能。License节点：桌面云License的管理与发放系统，License服务器用于控制器接入桌面云的用户数。TC管理（TC
12、M）: 对瘦终端进行集中管理，包括版本升级、状态管理、信息监控、日志管理等。AD/DNS/DHCP：AD域控用于用户登录鉴权，DHCP用于域内IP分配，DNS用于域内计算机名、桌面云登录域名的解析。2.2 FusionSphere云平台总体架构图2-1 FusionSphere云平台架构示意图云平台FusionSphere主要有虚拟化基础引擎FusionCompute、云管理FusionManager两个节点组成。一套云平台部署一对FusionManager主备节点，FusionManager通过自动发现功能发现其管辖下的物理设备资源（包括机框、服务器、刀片、存储设备、交换机）以及他们的组网关
13、系，提供虚拟资源与物理资源管理功能（统一拓扑、统一告警、统一监控、容量管理、用量计费、性能报表、关联分析，生命周期），并且对外提供统一的管理Portal。FusionManager还包括统一硬件管理功能，提供对硬件自动发现，硬件自动配置、统一监控（带内和带外）、硬件统一告警、硬件拓扑、异构硬件支持。FusionCompute提供基础计算、存储、网络的虚拟化功能，并向上对FusionManager提供管理接口。每套FusionCompute主要由一对主备管理节点VRM组成。一对VRM对应一个物理集群。一个物理集群中可以把多台服务器划分成一个资源集群（又叫HA资源池）。计算资源池不包括网络资源与存
14、储资源。一个物理集群中可以包含多个资源集群。多个物理集群（此时对应多对VRM）可以级联，由FusionManager统一管理。本项目采用华为FusionSphere虚拟化计算技术作为基础，使整个系统具有以下优势： 通过云平台HA、热迁移功能，能够有效减少设备故障时间，确保核心业务的连续性，避免传统IT上经常出现的单点故障导致的业务不可用。 易实现物理设备、虚拟设备、应用系统的集中监控、管理维护自动化与动态化。 便于业务的快速发放, 缩短业务上线周期，高度灵活性与可扩充性、提高管理维护效率。 利用云计算技术可自动化并简化资源调配，实现分布式动态资源优化，智能地根据应用负载进行资源的弹性伸缩，从而
15、大大提升系统的运作效率，使 IT 资源与业务优先事务能够更好地协调。2.3 FusionAccess桌面云优势2.3.1 领先的HDP协议图2-1 自研HDP桌面协议HDP是自研的新一代云接入桌面协议，是华为在电信行业的语音、视频、图像处理等领域20年的技术积累之作。相对传统的桌面协议，它的先进性体现在： 多虚拟通道灵活控制：支持32个虚拟通道，每个虚拟通道可承载不同的上层应用协议。可通过单独的策略设置保证每个通道的通讯安全以及最佳用户体验。 高保真显示技术：采用动态压缩算法，对非自然图像采用无损压缩，对自然图像采用有损压缩，在带宽和显示效果之间取得最佳均衡。自动识别图像中的未变化部分，只有变
16、化的部分数据会传输，极大降低带宽。 高保真音频技术：自动识别VOIP场景和音乐场景，采用不同的编解码算法，提升用户体验。 外设快速适配：支持多种协议的外设，主要包括USB、TWAIN、串口、并口、打印机外设等。利用本地化研发的优势，可快速响应客户新增外设的适配兼容需求。 高性能3D图形桌面：为了满足日常客户3D图形处理的桌面需求,华为自研虚拟桌面推出GPU直通虚拟桌面与GPU硬件虚拟化桌面，可提供nVidia的 K1，K2，K2000， K4000的3D图形处理虚拟桌面。2.3.2 灵活桌面部署方式包括完整复制桌面云，链接克隆桌面云，全内存极速桌面、应用虚拟化。桌面云可以有灵活的发放方式，可提
17、供1对1、1对多，多对1，多对多方式的多种发放方式。2.3.2.1 完整复制桌面云方案图2-1 完整复制桌面云方案完整复制桌面云桌面利用虚拟化技术与远程桌面投送技术。在桌面云中心，利用虚拟化技术把服务器与存储虚拟成一台台弹性的虚拟主机。完整复制虚拟桌面在创建时，系统会给这个虚拟桌面分配一份独立系统盘空间，并将虚拟机模板完整复制到系统盘上。这样每个完整复制虚拟桌面都有单独的系统盘与用户数据盘。基于虚拟机级别的隔离;安全性高；个性化强；外设支持类型丰富；用户体验与传统PC一致，可以按照用户的工作负荷弹性修改虚拟机规格。每个用户都有一个独立的虚拟机，虚拟机系统盘和数据盘都通过集中的存储设备加载。存储
18、设备支持SAN与NAS设备。用户通过本地瘦终端，或软终端可以远程登录虚拟机。虚拟机采用业界性能领先、带宽要求低的HDP协议将虚拟机桌面显示投送到用户终端上。瘦终端的无本地存储、USB可管控，功耗低。办公环境相对PC环境更简洁，无噪音。 2.3.3 人性化使用设计为了提升用户的使用体验，提高用户自助运维能力，减轻管理员的运维负担。桌面云在设计时充分考虑了人性化的设计，并推出了一系列辅助运维工具。自助维护台，桌面云健康检查工具，桌面云连接检修工具，桌面云体验优化工具，基础架构虚拟机一键式恢复工具，日志收集工具，自动数据迁移工具，性能与兼容性收集和分析工具。特别适合于IT人员较少，规划、运维压力较大
19、的机构使用。 可定制的界面风格 登陆界面：用户登录界面可由管理员自定义，如Logo和背景图片； 每日提醒：登陆界面下方可显示图片，管理员可以自定义修改，用于发布通知，如节日祝福、会议提醒、升级通知、操作指导等； 自定义背景：用户登陆成功后，在虚拟机列表页面，可自行修改背景、设置语言、修改密码等。图2-1 登陆界面及每日提醒 用户自助维护通道通过用户自助维护通道，员工可以自己解决由于误操作或应用程序导致虚拟机网卡禁用，桌面Agent服务被停止所导致无法正常登录问题，也可以解决操作系统启动过程中的异常。而其他厂家遇到同样的问题，员工只能通知管理员来解决。 员工通过自助维护通道仅可访问属于自已的虚拟
20、机，不会带来额外的信息安全风险。 图2-2 自助维护 网络状态指示灯支持虚拟机与终端网络状态指示灯，桌面处于连接状态时，指示灯有红、黄、绿三种颜色，分别对应网络极差、网络不佳和网络良好三种状态。当虚拟机关机或网络故障时，指示灯变灰。图2-3 网络状态指示 自助电源管理支持用户灵活设定虚拟机电源策略管理，用户可以通过电源管理界面，对虚拟机电源策略进行设置。支持如下电源策略管理： 禁止自动关机/重启/休眠 允许自动关机/重启/休眠 允许自动休眠 允许自动关机/重启 自助在线指南桌面云登录界面提供在线指南链接，在线指南包括：桌面云常见问题处理方法、常用设置、常见禁用操作、常见问题的快速处理方法、常见
21、问题处理案例等。 华为桌面管家推出桌面管家工具套装，包括一系列桌面云工具，如连接修复工具、桌面云体验优化工具、日志收集工具等。通过这些华为在多年桌面云研发、部署与运维中积累的经验工具，让用户在使用华为桌面云更方便、速度更快、故障更少。图2-4 华为桌面管家/优化工具 桌面代理批量更新虚拟机里有桌面代理用户发送和解析桌面协议，当桌面系统的版本进行升级时，原有虚拟机里的代理软件也需要更新。华为可以通过虚拟化平台实现自动化批量推送，提升升级效率。2.3.4 端到端安全设计为保障数据中心安全，云计算采用了完整的安全架构，避免出现安全真空，强化了网络隔离和虚拟化隔离，安全架构层面主要采用了分层和纵深防御
22、的思想。图2-1 桌面云高安全全景图从防范非法用户和恶意系统管理员的角度进行系统的防范，保证存放桌面云数据中心的数据做到非法用户“进不来”，即使进入系统数据也“拿不走”，即使进入系统机密敏感数据也“打不开”，非法人员作案后“赖不掉”，机密数据“丢不了”。各分层采用安全措施介绍如下： 终端安全桌面云支持对终端进行合法性认证，如终端与用户或用户组绑定、802.1X认证（密码方式或证书方式）、CA认证等方式，防止非法终端接入保证终端安全。 接入安全提供丰富的安全用户身份认证，包括域账户、USB KEY、动态口令、动态短信、指纹等单一认证和双因子认证，确保接入用户的合法性，同时华为桌面云还支持无AD认
23、证（华为独有）。 传输安全客户端用户通过HDP协议连接虚拟桌面时，桌面访问采用传输加密（HDPover SSL）等手段，保证业务运行和维护安全。业务系统各个组件间通信（WI、HDC、ITA、License、VNCGate、HDA等），均采用HTTPS方式，传送通道采用SSL加密。 系统安全根据虚拟化机制，做到CPU调度、内存、网络访问、磁盘IO、存储空间的隔离，保证虚拟机隔离安全。虚拟化平台从数据完整性、身份认证、数据访问隔离控制、数据机密性等方面保证用户数据的安全。系统进行资源回收时，剩余数据清零。网络通信平面划分为业务平面、存储平面和管理平面，且三个平面之间是隔离的。 管理安全桌面云所有管
24、理系统都提供完善的日志，保证所有管理员的操作都有日志记录，供事后审计。桌面云系统支持三员分立的管理，实现系统管理员、安全管理员、安全审计员的权限制衡（华为独有）。 用户安全桌面云提供防病毒接口，支持趋势等业界主流无代理防病毒产品，保障用户虚拟机安全的同时，解决桌面云大规模应用时传统杀毒方案造成的杀毒风暴问题。2.3.5 高可靠性解决方案桌面云从管理节点、桌面连接、服务器、存储、网络端到端地保障桌面云高可靠性。1. 管理节点高可靠FusionAccess桌面云管理节点采用负载均衡或热备设计，保障业务的连续性。管理节点提供故障自恢复，故障节点自动隔离功能。管理节点提供CPU/内存/磁盘占有率状态检
25、控，超过阈值时，也会触发告警。桌面云全系统时钟同步，管理数据自动备份。故障信息收集和存储集群节点可用性度量的功能，这可以帮助用户确定是否有负载均衡问题、失控进程或硬件性能下降的趋势，该功能将对合理调整、分配系统资源，提高系统整体性能起到重要作用。通过在每个被监控的节点上运行探针程序，华为虚拟桌面系统可以收集它运行的机器的核心指标如CPU使用情况、基础网络流量和内存数据等，检测到诸如进程崩溃、管理和存储链路异常，节点宕机、系统资源过载等各种异常，使系统具备完善的故障检测能力。管理节点和计算节点引入电信领域“黑匣子”技术：在系统出现异常时自动存储内核日志、系统快照、内核诊断信息及临终遗言，并保存至
26、非易失性存储设备（计算节点）或自动传送至网络服务器（例如日志服务器），以便系统故障后，导出分析定位。FusionAccess系统提供数据一致性审计功能：定时审计VM及其卷文件的相关数据和状态的一致性。2. 用户连接可靠性桌面服务多端口侦听, 自动变换侦听端口,避免了端口冲突。桌面代理软件防误操作删除，虚拟桌面会把安装目录下的文件夹进行锁定，所有删除该文件夹下任何文件的行为被禁止。桌面协议软件进程异常或者误杀可以自动恢复。网络闪断或者其它原因连接短暂中断后，桌面云会自动重连。3. 虚拟化可靠性桌面云FusionAccess配合FusionSphere虚拟化平台，提供虚拟化热迁移、虚拟机HA、虚拟
27、机快照备份功能来保障虚拟桌面的可靠性。4. 服务器可靠性设计服务器可靠性包括内存、硬盘、电源等多个层面的内容，如： 提供BIOS内存自检和ECC纠错技术。 支持硬盘热插拔和RAID功能，提供硬盘在线故障检测和预警。 支持电源1+1冗余和热插拔。 支持对CPU，内存，风扇，电源，硬盘等热关键器件的温度实时监控，设备故障时会产生告警，可以灵活对支持热插拔设备进行在线更换，不支持热插拔设备提前安排好业务后进行下电更换。配合智能的风扇调速和监控，确保系统运行的可靠性。 多台服务器组成计算资源池，支持虚拟机的热迁移、HA功能。5. 存储可靠性设计桌面云系统存储提供多路径，存储冷迁移，存储热迁移等功能，保
28、障存储的可靠性。桌面云采用SAN作为存储设备，在SAN高可靠性的基础之上，采用RAID机制，配置热备盘做冗余备份，保证数据不丢失和故障快速恢复。6. 网络可靠性设计 网络路径全冗余核心层交换设备通过使用交换机集群技术，保证对外与防火墙/NAT和对内汇聚交换机连接的冗余。汇聚层交换设备通过使用交换机集群技术，保证对外与核心层交换设备和数据中心内接入层交换机连接的冗余。接入交换机通过使用交换机堆叠技术，保证对外与汇聚层交换设备和对内虚拟网络层连接的冗余。虚拟网络层通过采用多网卡绑定等技术避免单个网卡故障引发的业务中断。 网络分平面通信系统通信平面划分为业务平面、存储平面和管理平面。为了保证各种网络
29、平面数据的可靠性，不同平面间采用VLAN等技术进行隔离，单个平面故障不影响其余两个平面的正常工作。 网卡负荷分担对于各通信平面（业务、存储、管理）均采用双网卡，双网卡采用了Bonding模式，两网卡被绑定成逻辑上的“一块网卡”后，同步一起工作。既能对服务器的访问流量进行负荷分担，又能保证其中一块发生故障的时候，另外的网卡立刻接管全部负载，过程是无缝的，服务不会中断。2.3.6 端到端解决方案IT产业全球布局，在美国、德国、深圳、西安、北京、杭州、成都等地构筑交付能力中心，不断增强创新能力和核心竞争力。目前，华为在IT领域投入为10000人，在云计算领域投入超过2000人。桌面云解决方案中，提供
30、从终端、服务器、存储、网络、安全、软件等端到端全方位的产品，通过交付端到端的解决方案，提供最佳的用户体验与软硬件兼容性。图2-1 端到端解决方案2.3.7 自主可控的云软件在信息安全形势日益严峻的今天，越来越多的客户逐渐意识到掌握信息化主权的重要意义，尤其是在安全应用场景，需要具有自主知识产权的国产解决方案。FusionAccess虚拟桌面基于成熟的FusionSphere虚拟化平台，二者都是华为历时多年完成的自研、自主可控的软件系统，在终端准入、接入安全、管理安全和用户数据保护等方面提供多重保护，且通过了国家信息安全评测中心、公安部、解放军等行业的安全测评。2.3.8 大规模交付与实施云计算
31、解决方案，部署了全球最大规模的桌面云（10万用户），总结了丰富的工程交付与系统运维经验。整体方案包括云软件、服务器、存储、交换机、终端等关键部件经受了大规模的商用验证，确保其应用到其他任何一家企业的可能。同时，桌面云已经与42个国家的上千客户开展了商用合作，实现多个重点行业突破，如中国农业银行、中国石化、国家电网、华中科技大学、深圳证券交易所、CCTV等。3 桌面云设计方案3.1 总体设计方案。图3-1 总体方案示意图本项目为了实现高安全、高可靠、高性能、易远程集中运维、平滑扩容的目标，采用业界主流成熟的虚拟化技术，实现虚拟桌面、服务器虚拟化等要求。本项目方案主要以下方面考虑：资源池设计：根据本项目的需求，服务器上安装华为的虚拟化软件，将服务器池化。池化后VDI桌面、应用虚拟化、服务器虚拟化的服务器分别组成集群。池化后服务器上运行虚拟机便于管理、监控。虚拟机在集群里可以实现定制策略迁移、手动热迁移、故障热迁移。资源池的设计具有高可靠、平滑扩容特性。桌面虚拟化：虚拟桌面管理软件FusionAccess能
