基于Web浏览器的桌面虚拟化系统

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1、基于Web浏览器的桌面虚拟化系统 华中科技大学 硕士学位论文 基于Web浏览器的桌面虚拟化系统 姓名：梁小锋 申请学位级别：硕士 专业：计算机软件与理论 指导教师：廖小飞 2011-01-16 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要 近年来，随着计算机性能的日益提升，网络带宽越来越大，绿色节能的呼声越 来越大，虚拟化技术在资源整合以及安全隔离等方面的优势日渐突出，成为学术界 和工业界关注的热点。桌面虚拟化技术是目前虚拟化领域的研究热点。围绕着桌面 虚拟化的用户体验，学术界和工业界都做了相当多的研究工作。但目前，桌面虚拟 化系统中的关键技术仍然面临着诸多挑战：如何以随处执行的理念

2、提高系统易用性； 如何设计高效的图形压缩与多窗口集成机制以提高用户体验等。 基于 Web 浏览器的桌面虚拟化系统（WebDesk ）有效地解决了上述问题。其核 心设计思想是：把网络应用程序和本地的桌面应用程序集成到一个虚拟的工作环境 中，并以浏览器为载体提供登录与使用的方式。用户在该平台上不仅可以使用互联 网上第三方服务商提供的应用服务，还可以使用原生的桌面应用程序。WebDesk 主 要技术如下：通过部署用户请求中心来处理用户请求，建立客户端与应用程序服务 器的连接；使用 JavaScript 构建一个用户界面框架，把多个应用整合到一个页面中； 在后台截获应用程序窗口的图像更新，并通过远程传

3、输协议传输到应用传输单元， 在客户端显示；通过窗口同步技术来同步用户端和服务端的应用窗口；通过把数据 传输通道迁移到物理机中，直接读取虚拟机显示缓存的方式来优化图像传输性能。 为了验证 WebDesk 的功能并测试其性能，设计了一个真实的集群硬件环境，并 通过部署桌面虚拟化系统建立了一个实验性的安全办公环境。功能测试表明， WebDesk 可以实现的窗口图像的传输和窗口控制操作，整合网络应用服务和原生的 桌面应用程序的功能。性能测试表明，在 WebDesk 中，用户打字平均延时约 52 毫 秒，图像传输平均延时约为 190 毫秒，而视频传输质量为 82.7%。 关键字：桌面虚拟化，瘦客户端，图

4、像传输 I 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract In recent years, along with the rising of the computer performance, network bandwidth and green computing, virtualization technology has become more and more important in resource integration and security isolation, become the focus of academia and industry. De

5、sktop virtualization is currently the research hotspot of virtualization. Around the desktop virtualization of user experience, academia and industry have done quite a lot of research work. However, key technologies of desktop virtualization system are still faced with many challenges: how to implem

6、ent the idea of improving the accessibility of system, how to design a multi window integration mechanism with efficient graphics compression method in order to improve the user experience, etc. This problem is solved by an innovative web-based desktop virtualization system. Its core design idea is:

7、 To integrate network applications and local desktop application into a virtual work environment, and use the browser to login. Users on the platform can use Internet applications provided by third party providers. Also they can use native desktop applications. Main techniques as follow: Deploy an u

8、ser requests center to handle user requests, connect the client with the application server; Use JavaScript to construct a user interface framework, integrate multi applications into one page; Capture window image update in the background, use application transmission unit to transmit the screen upd

9、ate to the client; Use the window synchronous technology to synchronize windows between client and server; Migrate the data transmission channel to physical machine, in order to optimize the image transmission performance by directly read screen update of virtual machine from memory. In order to val

10、idate the function of WebDesk and tests its performance, we designed a cluster environment of real hardware, and established a complete experimental security office environment through the deployment of desktop virtualization system. Function tests show that, WebDesk can fully realize the window ima

11、ge transmission and window control operations, integrate network application services and native desktop applications, and realize the function of network integration office. Performance tests show that, in WebDesk, the average type latency is about 52ms, the average image transmission latency is ab

12、out 190ms, and the quality of video playback is about 82.7% 。 Keywords: Desktop Virtualization, Thin Client, Image Transmission II 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学

13、位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。 本论文属于 保密，在 年解密后适用本授权书。 （请在以上方框内打“”） 不保密。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 绪 论 本章首先阐述桌面虚拟化和网络应用的发展前景，并提出了从浏览器登录虚拟 用户桌面环

14、境以及把网络应用整合到虚拟用户桌面环境的需求，接着详细介绍了国 内外在桌面虚拟化领域以及网络操作系统领域的研究进展，包括Microsoft 、Citrix、 VMware 、Redhat 、Oracle 等桌面虚拟化基础架构以及 EyeOS 、WGOS 、Web2.0 等网络操作系统，然后说明了本课题的研究背景和主要研究内容，最后一节描述了 文章的框架和组织结构。 1.1 问题提出 计算机虚拟化技术是起源于 20 世纪 60 年代的一项传统技术，早在上世纪的六 1 十年代，计算机虚拟化技术就被应用在 IBM370 大型主机上 。然而由于服务器昂贵 以及网络带宽不足等原因，计算机虚拟化技术一直局

15、限于服务器虚拟化，对普通计 算机用户并没有很广泛的影响。 近年来，计算机硬件相关技术发展迅速，网络带宽越来越高，计算机的性能逐 渐提高，这些都给了计算机虚拟化技术有力的硬件支持，伴随节能的呼声，虚拟化 技术再度复兴，并且受到工业界和学术界的广泛关注。当前计算机虚拟化技术主要 2 3 包括服务器虚拟化 、应用虚拟化、桌面虚拟化 。而桌面虚拟化技术是当前发展最 快的，也是最具应用前景的技术。 据 IDC （国际数据公司）预测，到2011 年，桌面虚拟化市场将达到 20 亿美元 的规模。著名的技术咨询公司Gartner 也预测称，到 2011 年，将有 6.6 台亿PC 的目 标市场将实现虚拟化，到

16、 2012 年，将有超过 50%的新型智能手机将支持虚拟化技术。 桌面虚拟化的市场正在持续扩大，并有向移动手机平台发展的趋势4 。IDC 中国计算 机系统研究部分析师乌兰高娃预计：随着绿色 IT 应用的逐渐深入以及云计算应用的 不断普及，尤其是在中国“十二五规划”政策下，企业更重视自身的成本控制和节 能减排工作，促使瘦客户机市场受到越来越多的关注和重视。IDC 预计 2011 年中国 瘦客户机市场同比增长 15.7%，未来五年瘦客户机整体市场出货量将保持 17.7%的复 合增长率，2014 年销售量将超过 110 万台。 桌面虚拟化是指将虚拟化的理念、技术广泛应用于桌面环境，以达到桌面使用 5

17、 的安全性和灵活性 。它在数据中心集中化管理桌面，可动态适应用户需求的变化， 1 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 6 为用户提供一个高效、安全、易用的使用环境。用户可以通过瘦客户软件 ，或者瘦 客户终端设备在局域网或者远程访问获得快捷、便利、高效的计算体验。桌面虚拟 化降低了应用计算对本地计算能力的需求。在桌面虚拟化应用中，应用计算主要集 中在后端服务器，本地只提供各种显示的支持，对本地计算能力有所降低，从而做 到了应用计算与本地无关。桌面虚拟化使用户彻底的从管理桌面 PC 的繁重任务中解 脱出来，可以轻松实现安全防护及备份用户数据，用户无需为数据安全担心，可以 随时随地接入办

18、公环境，可以定制自己的办公环境，共享文档。桌面虚拟化技术拥 有广泛的市场空间，是一项革命性的技术，它必将对未来的计算机使用方式产生深 远影响。 另一方面，如今网络应用越来越丰富，以后人们的日常应用可能大多数可以在 7 8 浏览器里面实现 。6HTML5 技术的兴起，使得网络应用有可能变得非常丰富，甚 至取代桌面应用。2010 年年末，Google 推出 Chrome OS 正式版。Chrome OS 的软件 结构极其简单，可以理解为在 Linux 的内核上运行一个使用新的窗口系统的 Chrome 9 浏览器 。对于用户来说，用户的应用都集中在这个浏览器中。由于 Chrome OS 基 于浏览器

19、，用户再也不需要安装任何程序，与传统的操作系统相比较，用户也将从 维护系统这一复杂而繁重的工作中解脱出来10 。 桌面虚拟化技术，要达到更好的用户接入便利，也需要实现从浏览器登录。如 何实现从浏览器登录用户的虚拟桌面环境，如何提高用户间的互动性，是急需解决 的问题。 1.2 国内外研究现状 当前的桌面虚拟化系统按照应用程序是否原生来分划可以分为两类：第一类是 原生应用桌面虚拟化系统，这类系统通过服务器的操作系统虚拟化技术或者应用程 序虚拟化技术，为用户提供已有的应用服务，这类系统通常采用 C/S 模式；另外一 类是重构应用桌面虚拟化系统，这类系统需要重写应用程序，隔离用户与实际的系 统，为用户

20、抽象出一个虚拟的环境，这类系统通常采用 B/S 模式。 狭义的桌面虚拟化系统仅指原生应用桌面虚拟化系统，主要呈现为桌面虚拟基 础架构（VDI ，Virtual Desktop Infrastructure ）。现有的VDI 主要提供厂商有 Citrix、 VMware 、Microsoft 、Redhat 、Oracle 等公司。广义的桌面虚拟化系统还包括重构桌 面虚拟化系统，它主要以 WebOS11 （Web-base Operating System ）的方式呈现。由 2 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 于用户体验不够好以及缺乏有效的盈利模式，一些早期的 WebOS ，如

21、YouOS 等已 经停止运营维护或者转型。现在还存在的系统 WebOS 有 EyeOS 、Glide 、Ghost 等。 国内代表性WebOS 系统有 WGOS （网丫场）、Web 等。 桌面虚拟基础架构 桌面虚拟基础架构（VDI ）是桌面虚拟化的一套技术的合集，由于需要涉及到系 统虚拟化、远程传输技术等，门槛较高。代表性成果包括 Citrix 和 VMware ，而 Microsoft 、Redhat 、Oracle 等后起之秀也各有特色。各 VDI 采用的技术如表 1.1 所示。 以上几个公司都提供了桌面虚拟化的解决方案，而HP 、IBM 等公司则是通过整合以 上几个平台来提供桌面虚拟化服

22、务。 表 1.1 几个桌面虚拟基础架构对比 公司 桌面虚拟化 应用虚拟化 服务器虚拟化 远程协议 客户端 Microsoft MS VDI App-V Hyper-V RDP/RemoteFX RDP Client Citrix XenDesktop XenApp XenServer ICA/ HDX 3D XenClient VMware VMware Viewer ThinApp vSphere PCoIP VMware View Redhat RHEV - KVM Spice Spice Client Oracle Oracle VDI - VirtualBox Sun Ray Sun

23、Ray Client Citrix 是世界领先的应用交付基础架构解决方案提供商。Citrix 的远程桌面传输 协议是目前最好的。Microsoft 的远程桌面系统使用的RDP （Remote Desktop Protocol ） 12协议，也是由 Citrix 公司开发然后出售给 Microsoft 的。Citrix 自己则转而研发性 能更好、效率更高的 ICA13协议。在收购了服务器虚拟化厂商 XenSource 之后，Citrix 结合本身的技术优势，强势进入桌面虚拟化领域，其产品 XenDesktop14 的杰出表现 奠定了其在桌面虚拟化的领导地位。 XenDesktop 桌面虚拟化解决

24、方案中，服务器虚拟化采用基于从开源虚拟机项目 Xen15发展而来的 XenServer 。传输协议是Citrix 的长处，除了有ICA 这样的高效协 议外，Citrix 还采用 Citrix HDX 技术，用户可以使用多种设备接入，支持高清数据流 的传输，可支持多媒体、实时协作、3D 图片等应用16 。与其他VDI 或虚拟桌面解决 方案相比，XenDesktop 的带宽需求降低了 90% 。新增了网络摄像头和 VoIP 支持、 3 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 经过改进的音频、3D 图形支持以及分支机构WAN 优化等可确保用户能够在任何位 置上获得高清晰用户体验。 XenDe

25、sktop 使用 FlexCast 交付技术，可通过单一的解决方案满足各种不同类型 的接入要求，从而使得服务提供部门能够向所有用户交付各种类型的虚拟桌面 VDI ，而且这些桌面都经过了专门定制，可满足性能、安全性和灵活性方面的要求， 并且可以随时随地向所有用户提供最合适的桌面计算环境。Citrix VDI 架构如图 1.1 所示。 图 1.1 Citrix VDI 架构示意图 VMware 推出的桌面虚拟化解决方案又称 VMware View ，如图 1.2 所示，它基于 虚拟化平台 VMware vSphere17而构建，结合 VMware ThinApp18后以服务托管的形 式交付桌面，使

26、桌面管理员将操作系统、应用程序和用户数据与底层的 PC 硬件分 离，从而交付革新的桌面。这些组件集中放置在数据中心内，可以得到更高效地托 管，同时还可降低成本并增强业务灵活性。VMware View 使企业 IT 部门可以将操作 系统、应用程序和用户角色彼此独立地进行管理，从而简化了桌面管理、降低了桌 面操作成本和加强对 IT 的控制，为终端用户提供灵活的访问。VMware 的虚拟机管 理中心 VMware vSphere 是一个强大的虚拟机管理器。在后台的数据中心，VMware vSphere 承载着核心的管理、计算任务。 VMware View 的远程桌面传输协议采用PCoIP 。 PCo

27、IP 的最大特点就是，压缩 显示器的输出，然后利用 IP 网络进行传送。PCoIP 压缩只是针对变化的部分，不变 化的部分是不传送的。因此，即使主机需要重新生成高解析度的仿真画面，只要还 有足够的网络带宽就可以完成。 Microsoft 的桌面虚拟化主要包含两方面，一个以 Client-Hosted 类型的，以Virtual PC 2007 为主，辅助以 Microsoft 企业桌面虚拟化 MED-V, Microsoft Enterprise Desktop Virtualization 。另一个是 Server-Based 类型，以 Hyper-V 为基础，使用 VMM2008 作为管理中

28、心。 4 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 图 1.2 VMware View 架构示意图 Microsoft 的远程桌面传输协议是 RDP 协议。而最新推出的虚拟化套件支持 RemoteFX 。RemoteFX 是 RDP 协议的一个扩展，它提供几近完美的图形显示体验， 包括多显示器、3D 图形、多媒体和Aero 功能。 Redhat VDI 是一个端到端的桌面虚拟化解决方案，为企业部署虚拟化桌面提供 了所需的各个方面。Redhat VDI 基于包含 KVM Kernel-based Virtual Machine 19技 术的 Redhat 企业 Linux 上，它能高性能、

29、安全的独立系统管理程序。 Redhat VDI 中采用的远程桌面传输协议是 Spice20协议，这是一个开源的协议。 Spice 是 Redhat 企业虚拟化桌面版使用的一个自适应远程提交协议，用于将用户与其 虚拟桌面连接。从 Spice 的架构上看，Spice 和虚拟化环境结合非常紧密，与 ICA/RDP/PCoIP 协议依赖于客户机的网络不同，Spice 直接从 Hypervisor 中把显示、 输入输出等设备映射到 Spice 协议上。这样不仅可以提高响应效率，而且不需要客户 机网络的支持。 Spice 包含有 3 个组件：Spice 驱动器，存在于每个客户机的组件；Spice 设备，

30、存在于 Redhat 企业虚拟化 Hypervisor 内的组件；Spice 客户端，存在于终端设备上的 5 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 组件，可以是瘦客户机或专用的 PC ，用于接入每个虚拟桌面。Spice 结构图如图 1.3 所示。 图 1.3 Spice 架构示意图 这三个组件协作运行，确保处理图形的最高效率，最大程度改善用户体验，并 降低系统负荷。Spice 协议为实现异构虚拟化解决方案互操作性提供了重要支持。 Oracle 收购了 SUN 之后，整合了 SUN 公司的虚拟化技术21，发布了 Oracle VDI Oracle 桌面虚拟基础架构 ，它提供完整的管理解

31、决方案，提供可从数据中心进入到 虚拟桌面主机的通道。Oracle 虚拟桌面基础架构还提供了最广泛的虚拟桌面操作系 统选择，可与 VMware vSphere 操作系统以及 Microsoft Hyper-V 服务器相集成。 Oracle VDI 拥有多层架构，保证有较好的数据安全性和可用性。其结构包含三 层：客户层 Client tier 、会话层 Session tier 、虚拟桌面层 Virtual desktop tier 。 客户层即终端用户的设备，覆盖客户端和最先进的台式机设备、Windows PCs and Macs ；在会话层，不管是物理还是虚拟，能够使客户层和虚拟桌面相关联，得

32、以全 部安全性；在虚拟桌面层，硬件、虚拟软件、所有虚拟桌面映像的存储、存储装备 和软件，以及服务器平台。 网络操作系统 网络操作系统（WebOS ）是基于浏览器的虚拟操作系统，也可以认为是网络应 用程序的集合，其基本思想是基于 Web 技术，将用户的各类应用虚拟化、远端化， 从而使得用户的工作环境可以自由的迁移和定制，真正实现用户桌面的虚拟化。用 6 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 户通过浏览器登录到一个虚拟桌面上，就可以在互联网提供的 WebOS 上运行应用程 序。这种机制的好处在于用户可以摆脱存储空间的限制，无需在本地安装任何应用 程序就可以直接使用服务器上的程序资源。但是

33、，由于 WebOS 要求对每一个传统程 序进行改写，因此，它不能对遗留程序兼容，这是其最大也是其无法逾越的障碍。 EyeOS 是一个基于插件扩展，并由世界各地的开源社区共同维护的 Web OS 。依 赖于开源的力量，EyeOS 有着丰富的应用，可以完成一个用户的大多数应用需求。 EyeOS 默认安装了多款重写的软件。EyeOS 遵循 AGPLv3 开源协议，后台采用 Apache + PHP5 + MySQL 架构，EyeOS 发布了两个稳定版本：EyeOS 1.x 集成了超过 250 个 应用，这些应用来自 EyeOS 社区。 WGOS （网丫场）是网丫集团旗下软件事业部开发的新一代在线操作

34、系统，致 力于为用户提供基于云计算技术的个人在线电脑应用与扩展解决方案，以 WGOS （WebGle Operating System ）为核心，建立起了在线应用软件和在线服务模式，以满 足人们对网络服务的需求。WGOS 有基本的办公应用软件，还可以与好友共享文件。 操作体验无异于传统 Windows 操作系统中的用户操作。 2010 年 9 月，Web2.0 发布。Web2.0 已不仅仅是一个即时通讯网页客户 端了，它集成了腾讯公司大部分的产品及服务，并主要采用云计算的方式提供各种 丰富的应用服务。Web 2.0 设计的如同一款操作系统，在 Web 2.0 中，用户可 以进行聊天、收发邮件、

35、听音乐、发微博、搜索、查地图。另外，Web2.0 还集成 了很多网络应用，如Pixlr 图像在线编辑工具，百会办公office 文件编辑等网络应用。 通过对以上几类 VDI 与 WebOS 的研究现状介绍对比可以发现以下问题： （1）VDI 是桌面虚拟化的主流解决方案。VDI 的用户体验比WebOS 相对较好， 可以使用用户熟悉的程序，用户可控制程度高。但是 VDI 一般不能实现应用程序以 及桌面的定制，需要安装客户端，用户之间合作交互功能较弱。 （2 ）WebOS 是一种轻量级的操作系统，可以认为它是网络应用程序的集合。 它的优点在于用户登录比较方便，可以定制自己的桌面，无需在本地安装任何应

36、用 程序就可以直接使用服务器上的程序资源，服务器也可以是任意操作系统。但是， 由于WebOS 要求对每一个传统程序进行改写，因此，它不能对遗留程序兼容，这是 其最大也是其无法逾越的障碍。 基于上述的分析，结合 VDI 和 WebOS 的优点，提出了一个基于Web 的桌面虚 拟化平台系统。它的优点在于： 7 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 （1）以不改变用户在传统操作系统中的体验方式为用户提供丰富的应用服务； （2 ）可对所有传统遗留应用给予支持，无需重写应用； 22 （3 ）可在任意客户端上通过浏览器方便执行 ； 23 （4 ）可以对用户的应用场景进行挂起、恢复 等操作。 1.

37、3 课题背景与研究内容 本课题来源于国家 973 项目“计算系统虚拟化基础理论与方法研究”中的课题 “虚拟计算系统普适化运行环境研究”。本课题面向虚拟计算系统的运行环境，围 绕虚拟计算系统的协同、普适特性，考虑用户操作环境的移植需求、程序运行维护 环境的自动配置需求、应用任务协作需求以及可视化监控与评估需求等，综合运用 各种虚拟化手段和技术，设计高效的虚拟运行环境。本课题研究普适化运行环境中 用户操作环境的异地迁移、程序分发、执行环境的动态配置、可视化监控与效率评 估等多个关键问题，探索其中存在的一般规律，并结合包括 Web 技术、桌面虚拟化 技术等在内的各类虚拟化技术，实现普适化的虚拟运行环

38、境。 针对课题的研究内容和现有虚拟化技术的发展状况，提出了一种构建于 Web 上 的基于虚拟桌面基础架构的云桌面系统（WebDesk ）。该系统基于浏览器，可以给 用户提供了一个集成化的虚拟工作环境，用户可以使用服务器提供的应用程序，同 时可以保存当前使用场景，在不同终端重现历史场景。虚拟用户环境平台通过监控 服务器的资源使用情况，可以实现对系统资源的合理部署，动态迁移，达到各服务 器上负载均衡的目的。 1.4 文章组织结构 论文后续各章节的内容组织安排如下： 第二章首先介绍了 WebDesk 系统，接着阐述了该系统的设计思路，然后从系统 体系结构与功能模块对 WebDesk 进行了简单的介绍

39、，最后介绍了系统的工作机制与 处理流程。 第三章详细介绍了 WebDesk 系统的主要实现技术。在本章中，首先介绍了 WebDesk 网页服务器三大模块的实现原理以及关键技术，包括用户请求转发，用户 界面框架的构建和应用窗口的传输；接着从原理以及实现上介绍了前端应用窗口与 后台服务窗口之间的同步的实现；最后阐述了从虚拟机和物理机两个方面阐述了后 8 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 端图像传输性能优化的实现原理。 第四章对提出的 WebDesk 系统的应用情况进行了介绍，并从功能和性能两个方 面对系统进行了分析和评价。 第五章对全文所作的工作进行了总结，并指出了下一步的工作。 最

40、后是致谢和参考文献。 9 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 基于 Web 浏览器的桌面虚拟化系统（WebDesk ）的设计 本章首先对提出的 WebDesk 系统进行了简单介绍，接着阐述了系统的设计思路， 然后对它的体系结构和功能模块进行了说明，最后从用户的角度介绍了 WebDesk 的 工作机制和处理流程。 2.1 WebDesk 系统简介 24 WebDesk 的设计基于ClouDesk 系统（基于客户端的云终端系统） 。ClouDesk 需要用启动客户端连接，受限于客户端运行的操作系统不同，尚不能完全达到随时 接入云端的目的。WebDesk 是为了让用户脱离安装客户端和

41、异构操作系统的麻烦而 开发的。用户只需要有一个支持 JavaScript 和 Applet 的浏览器，就可以随时随地地 登录到自己的工作环境。WebDesk 与普通的 WebOS 最大的不同是前者支持原生的应 用程序，它继承了 ClouDesk 客户端的基本功能，比起客户端又更加方便。 WebDesk 把 ClouDesk 系统移植成一个基于 Web 的桌面虚拟化平台，在这个平 台上，可以实现 ClouDesk 系统中的应用程序独立访问，还可以访问丰富的网络应用 程序。WebDesk 系统主要由四部分构成：应用程序服务器集群、中心服务器、数据 服务器、网页服务器。其中前三个部分是与 ClouD

42、esk 系统共用的模块25，网页服务 器是 WebDesk 所特有的。WebDesk 系统结构示意图如图 2.1 所示。 应用程序服务器集群是虚拟机运行的载体，是计算实际进行的场所。所有的用 户原生程序都运行在应用程序服务器集群上的虚拟机中。 中心服务器是服务提供的对外门户和系统运行的监控与管理者，客户端登录使 用系统时，首先便是与中心服务器进行交互。中心服务器上运行的资源监控和负载 平衡程序监视着整个系统的运行状况，这些数据将以友好的方式展现给系统管理员， 负载均衡策略模块则负责针对应用程序服务器集群的负载情况，以及虚拟机的运行 情况等数据进行分析，尽可能分析出最佳的资源调度方式和任务运行组

43、合，发出资 源调度指令，维持整个系统的资源负载平衡。 数据服务器存放着虚拟机操作系统基础镜像模板，用户的配置数据和用户桌面 系统状态数据。用户桌面系统状态数据包括用户的虚拟机模板增量数据，用户场景 保存时的系统状态记录文件。 10 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 模板库 数据服务器 用户数据 应用程序服务器集群 用户镜像 局域网 中心服务器 因特网 网页服务器 图2.1 WebDesk 系统构架示意图 网页服务器是用户登录和使用WebDesk 系统的入口，是用户与中心服务器以及 应用程序服务器的纽带，负责处理用户登录和使用过程中与中心服务器交互的数据 包，并且为用户提供应用程序

44、窗口传输模块。 2.2 WebDesk 系统的设计思路 在 ClouDesk 系统中，用户在登录和定制程序的时候，是通过与中心服务器建立 TCP 连接进行交互通信，为了兼容 ClouDesk 的服务端，在 WebDesk 系统中，由网 页服务器来充当 ClouDesk 系统中客户端，把用户与中心服务器连接起来。 对应于每个在线用户，网页服务器中会生产一个会话（Session ），并把交互过 程中需要的用户信息保存会话中。对于用户建立的每个会话，网页服务器都会与中 心服务器建立一个对应的 TCP 连接，并且维护一个用户信息单元，这个用户信息单 元中有用户会话与 TCP 连接句柄的一一对应关系，如

45、图 2.2 所示。 11 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 中心服务器 P P P P C C C C T T T T 网页服务器 n n S n o o e o i i s i s s s s s i s s e o e e n S S S 图2.2 WebDesk 多用户连接设计示意图 WebDesk 系统 B/S 的交互以request-response （请求-响应）为基本单元，这需要 把ClouDesk 系统的设计中客户端与中心服务器的交互，分解为request-response 流程。 如下为一个典型的 request-response 流程。 （1）浏览器向网页服务

46、器发送request （请求）； （2 ）网页服务器通过 request ，查找到对应的 session （会话）。根据该session 中所保存的用户名，查找到相应的用户信息单元和与中心服务器的TCP 连接； （3 ）基于用户信息单元和与中心服务器的TCP 连接，模拟客户端向中心服务器 发包。然后，等待从中心服务器发来的回复包； （4 ）网页服务器等待到回复包之后，向浏览器发回response （响应）。 WebDesk 需要从浏览器登录，而 ClouDesk 系统中，连接应用程序需要建立 Socket 通信。为了与 ClouDesk 能兼容，WebDesk 需要在浏览器中实现建立 Sock

47、et 通信的 机制。普通的网页无法建立 Socket 通信。要建立 Socket 通信，有以下几种方法： （1）采用 Java 编写 Applet 作为应用传输单元，对于每个应用采用一个应用传 输单元传输其图像。Applet 可以实现 Socket 通信，而且 Java VNC 客户端性能较好， 相对于 C+写的 PC 版客户端性能下降不大。 （2 ）采用 Flash 编写应用传输单元，对于每个应用采用一个应用传输单元传输 其图像。目前很多网页游戏都由 Flash 编写而成，通过 Flash 编写网页程序，可以完 成很多普通网页无法完成的操作，也可以实现 Socket 通信。然而通过对 Flash VNC 客户端的测试发现，Flash 性能不佳。 12 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 （3 ）在网页服务器中设置VNC 代理，采用 Ajax 动态刷新应用窗口图像。这种 方式虽然用到了 Ajax ，可