基于局部超融合的异构混合桌面云统一架构

信19102020年第22期China

Computer

与电&

Communication针算机工裡惑用载术基于局部超融合的异构混合桌面云统一架构刘桂源（锐捷网络股份有限公司，福建福州350002

）摘

要：VDI云桌面是云计算的一种应用形态，是数据中心资源云化不断发展和推广的重要成果.本文分析了还原型、

非还原型VDI云桌面与链接克隆技术之间的关系，回顾了

VDI数据中心服务器存储架构的发展历程，以及HCI超融合架

构面临的最新困境，最后通过基于局部超融合的混合桌面云设计，实现了

VDI异构服务器集群的存储架构统一.关键词：超融合；分布式存储；VDI;混合桌面云；统一架构中图分类号：TP302

文献标识码：A

文章编号：1003-9767

（2020）

22-001-03Para

Hyper

Converged

InfrastructureDesktop

Based

Cloud

Unified

Architecture

of

Hybrid

LIU

Guiyuan(Ruijie

Network

Co.,

Ltd.,

Fuzhou

Fujian

350002,

China)Abstract：

VDI

cloud

desktop

is

an

application

of

cloud

computing

and

an

important

result

of

the

continuous

development

and

promotion

of data

center

resource

cloud.

This

paper

analyzes

the

relationship

between

non-persisten/persisten

VDI

cloud

desktop

and

linked

cloning

technology,

reviews

the

development

history

of

VDI

data

center

server

storage

architecture,

and

the

latest

dilemma

of

HCI

Hyper-Converged

Infrastructure.

The

hybrid

desktop

cloud

based

on

Para

Hyper

Converged

Infrastructure

will

realize

the

Unified

storage

Architecture

of

Hybrid

desktop

ds：

hyper

converged

infrastructure;

distributed

storage;

VDI;

hybrid

desktop

cloud;

unified

architecture0引言

1.2链接克隆技术与还原桌面类型在VDI(

Virtual

Desktop

Infrastructure)数据中心领域,虽

利用链接克隆技术,VDI能够很方便地从一个虚拟机源然超融合架构正在逐步取代基于集中共享存储的传统架

镜像（母卷）派生出多个虚拟机克隆镜像（差分卷），每个

构，但是由于超融合架构相对于本地存储的服务器集群

链接克隆镜像可以拥有与源镜像完全相同的操作系统、应用

架构的成本高，所以目前只适用于非还原型VDI桌面云

系统乃至数据和文档，并且多个链接克隆虚拟机之间的公共

方案，造成数据中心内还原/非还原型云桌面方案的架构

部分（共同来自源镜像的部分）可以共用同一个磁盘空间，

割裂冋。从而使IT成本更低。1桌面虚拟化技术根据重启时新产生的桌面数据是否还原，云桌面可以分

为还原型桌面和非还原型桌面：还原型桌面关机时删除链接

1.1

VDI云桌面类型克隆镜像，每次开机基于新的链接克隆镜像获取全新的桌面

VDI

的英文全称为

Virtual

Desktop

Infrastructure,即虚拟

环境，适用的场景包括机房、服务窗口、会议室等公共使用

桌面基础架构。VDI通过服务器虚拟化管理程序（Hypervisor

场景；非还原桌面关机时将不删除链接克隆，开机后保留个

或VMM）将硬件资源与上层应用进行解耦，然后可弹性分

性化桌面数据，适用于办公、科研等个人使用场景。配给逻辑上隔离的虚拟机共享使用；瘦客户端通过桌面传输

协议从服务器获取虚拟桌面系统环境，键鼠操作和外设信息

2

VDI数据中心存储架构分类返回服务器进行处理。VDI数据中心服务器集群根据与镜像存储介质的连接方

作者简介：刘桂源（1985—）,男，福建龙岩人，硕士研究生,高级工程师。研究方向：计算机系统架构。1

针算机乂程惑用孜术信China

Computer18与电

&

Communication162020年第22期式，大致分为本地存储架构、集中共享存储架构和分布式存

（3）更好的性能。超融合架构将计算和存储融合在一

储架构。本地存储架构：Internal

Disk

（服务器内置磁盘）或

个节点内，通过SSD实现读写缓存加速，通过机械硬盘扩

DAS

（直接附加存储）。集中共享存储架构：NAS/SAN

（网

充容量，大幅提升了存储10性能。分布式的集群架构，能

络附属存储/存储域网络）。分布式存储架构：HCI

（超融

够保障服务器硬盘资源的合理分配，最大化实现硬盘的利用

合架构）软件定义存储。价值。2.1传统数据中心架构基于HCI超融合架构的数据中心相对于集中式存储架

构，具有存储性能高、成本低与可扩展性强等优势，逐渐在

本地存储架构VDI服务器集群的主要优势就是

数据中心替代了集中共享存储方案。但是，由于超融合服务

hypervisor能够与存储介质通过本地总线直接进行通信，这

器需要消耗额外的CPU调度资源，以及内存、SSD资源支

意味着网络带宽限制或者延迟都不会影响存储性能，所以具

持分布式存储，这将造成虚拟机带机数量较少，并且大量并

备千兆网络的服务器集群即可满足要求。但是，由于节点之

发的源镜像读和差分镜像读写业务导致需要升级专用的万兆

间无法自动、实时同步新增数据，在出现服务器宕机时，只

存储网络，因此并不适用于对成本较敏感的还原型云桌面方

能在冗余服务器上基于事先静态备份的模板镜像去创建和

案。当数据中心同时存在还原和非还原两种VDI云桌面需求

启动新的链接克隆镜像，所以只能提供还原型桌面的HA高

时，常常需要采取千兆、万兆两套服务器集群环境应对，这

可用。对VDI部署、运维和管理造成许多混乱，并且数据割裂会对

基于集中共享存储的数据中心架构将计算、网络、存储

云桌面资源的灵活调度带来诸多不便。服务器节点分离，在计算节点实现桌面虚拟化，计算节点和

集中式专业存储设备通过FC交换网络连接。集中共享存储

3面向异构服务器集群的超融合混合桌面云设计的优势是方便源镜像和链接克隆镜像在服务器集群节点之间

通过实现一种基于千兆网络和低性能服务器集群的局部

共享，从而在冗余服务器上实现非还原型云桌面HA高可用。

超融合分布式存储方案，可以实现还原型和非还原型VDI

但是，基于集中共享存储的数据中心因设备种类繁多，部署

云桌面存储架构的统一。具体来说，锐捷自研分布式存储

与维护比较复杂，需要从业人员具备很高的专业水平。此外，

ProspectOS实现了传统超融合和局部超融合两种架构：非

专用的存储服务器与网络设备的成本高，使得非还原型VDI

还原型桌面由于需要在服务器节点之间实现HA高可用，所

云桌面数据中心的建设门槛很高。以仍然需要将母卷和差分卷运行在高性能服务器和万兆存储

2.2超融合架构定义及优势网络构成的传统超融合集群上；而还原型桌面则可以采用低

性能服务器和千兆存储网构成的局部超融合存储架构，局部

超融合基础架构（Hyper-Converged

Infrastructure,或简

超融合即将虚拟机母卷存储在千兆存储构建的母卷池，同

称“HCI”）是指基于通用的X86服务器硬件，通过虚拟化

时将IO读写压力较大的链接克隆差分镜像存储在本地差分

和分布式软件技术，提供计算、网络和存储的虚拟化资源服

卷池。务，对外提供统一的资源池服务。ProspectOS通过cache加速提升数据访问性能。

超融合发展历程分阶段回顾：首先是计算虚拟化和存储

ProspectOS使用内存作为一级读缓存（LI Cache）,使用

虚拟化融合；其次是计算、存储、网络融合；最后是计算、

SSD作为二级读缓存（L2Cache

）

□

P-Cache对缓存管理结

存储、网络、安全的融合。目前，业界普遍认为：软件定义

构进行压缩，使得LI Cache和L2Cache的索引表可以保存

的分布式存储层和虚拟化计算是超融合架构的最小集。超融

在内存中。如果数据缓存在SSD中，只需要一次内存查表

合技术实现了虚拟化的计算、网络、存储资源在X86通用服

和一次IO就可以完成数据读取，大大降低了延迟。同时通

务器上的融合，服务器之间使用万兆以太网交换机进行通信。

过动态cache调整能够提升cache命中率。超融合架构的分布式存储不但具备共享存储的数据可靠性和

ProspectOS基于缓存局部性的设计实现了

cache本地

数据共享特性，还具备以下优点。化，特别在使用局部超融合时，通过分离虚拟机（读）母卷

（1）

较低的建设费用。超融合架构的价值在于摒弃了

模板和（读、写）差分卷的10业务，ProspectOS会自动将

专用SAN和NAS存储网络，以及集中式共享存储系统，转

差分卷落在虚拟机所在的主机本地磁盘，通过实现差分卷数

而使用X86服务器自身的硬盘，通过软件定义组成共享存储,

据本地化，可以提高I/O性能，同时减少对内存的消耗以及

从而大大降低了存储的硬件成本。对网络带宽的压力。由于母卷池只需要提供只读存储业务，

（2）

灵活的横向扩展能力。超融合架构由于把运算与

并且在本地实现了缓存，所以对网络带宽要求较小；实测验

储存融合在一台设备，每台超融合设备都含有独立、完整的

证千兆网服务器集群环境下即可提供还原型云桌面的批量启

运算、储存硬件资源，所以每台设备也就构成了一个独立的

动和HA高可用,突破了传统超融合方案必须依赖万兆服务

基础单元，可以通过增加节点的方式，按需、线性扩展硬件

器集群的限制。资源。此外，针对母卷池ProspectOS可以采用纠删码来保证

2

19与电102020年第22期China

Computer信

&

Communication针算机工裡惑用载术数据的可靠性，相比传统的数据三副本，纠删码数据冗余机

ProspectOS针对本地差分卷池，可以按需选择纠删码甚至

制在提供相同可靠性的同时，同时可以提供2倍的存储空间单副本存储，进一步降低存储成本。基于局部超融合实现异利用率。由于还原型桌面对差分镜像数据的可靠性要求较低，

构混合桌面云架构统一如图1所示。节点A-1

节点A-2

节点A-n节点B-1

节点B-2节点B-n厂局部五诙本地差分卷池：「

接克L厂

|_

局部超融合—母卷池：

一1厂1_超融合—差分港链接克隆：母卷込=>n_i图1基于局部超融合实现异构混合桌面云架构统一ProspectOS局部超融合存储池可以向上兼容传统超融

VDI桌面云方案带来了全新的发展机会，通过基于局部超融

合，通过将千兆存储网接入万兆存储网中，可以将母卷池

合的混合桌面云分布式存储方案设计，可以实现异构服务器

pooll扩展至超融合服务器集群中。此时非还原云桌面的母

集群在还原/非还原混合VDI桌面云上的存储架构统一与数

卷和差分卷存储在完整超融合存储池pool2中，还原型云桌

据融合。面差分卷则可以存储在所有服务器的本地差分卷上。ProspectOS将HDD和SSD等硬件存储介质，通过分布

式技术组织成大规模的存储资源池，并且通过云桌面存储业

务的数据分类和兼容适配，实现了还原/非还原云桌面的存

参考文献储架构和部署、维护统一。ProspectOS解决了传统数据中心

多类型存储系统烟囱式构建形成的资源孤岛、硬件资源利用

[1]尹劲梅.基于超融合架构的机房建设浅析[J].电脑知

不均等问题，并且使还原/非还原型云桌面集群之间的资源

识与技术,2016(30):9-10.错峰调配更加方便。⑵李志远,杨文静，温铉.基于超融合的存储架构研究[J].

电信快报,2016(7):14-17.4结语[3]钱朝阳，陆明胜.浅谈超融合基础架构[J].数字技术

超融合架构重新定义了数据中心的建设与应用，也给与应用,2016(9):216-217.3