免費(fèi)桌面虛擬化

本文格式為Word版，下載可任意編輯——免費(fèi)桌面虛擬化在實(shí)施桌面虛擬化工程的過程中，經(jīng)常遇到的問題就是系統(tǒng)性能不佳，用戶體驗(yàn)較差，要解決這個(gè)問題就務(wù)必舉行系統(tǒng)性能優(yōu)化。文章以一個(gè)基于VMwareView5.0的桌面虛擬化工程為例，分析了影響虛擬桌面性能的主要因素和常見的系統(tǒng)性能瓶頸，通過監(jiān)測(cè)和分析找到了系統(tǒng)性能下降的根源，設(shè)計(jì)和實(shí)施了基于SSD的存儲(chǔ)改造方案，告成地解決了啟動(dòng)風(fēng)暴等問題，從而提升了整個(gè)桌面虛擬化系統(tǒng)的性能。

桌面虛擬化虛擬桌面VMwareView性能調(diào)優(yōu)啟動(dòng)風(fēng)暴

1引言

在企業(yè)中實(shí)施桌面虛擬化工程的時(shí)候，工程成敗的關(guān)鍵因素往往就是用戶體驗(yàn)。用戶在采用了虛擬桌面以后，桌面性能是否下降，用戶體驗(yàn)是否變差，這是評(píng)判工程告成與否的一項(xiàng)重要指標(biāo)。經(jīng)常遇到的處境是，用戶在使用虛擬桌面后，會(huì)花更多時(shí)間去登入系統(tǒng)，而且使用一些軟件時(shí)速度會(huì)變慢，用戶體驗(yàn)明顯變差。假設(shè)這個(gè)問題處理不善，有可能使整個(gè)桌面虛擬化工程半途而廢。因而，虛擬桌面性能調(diào)優(yōu)技術(shù)就成為關(guān)系工程成敗的關(guān)鍵技術(shù)，將虛擬桌面的性能調(diào)整到用戶認(rèn)可的程度可以保證工程的順?biāo)鞂?shí)施，掌管好性能調(diào)優(yōu)技術(shù)可以保證桌面虛擬化工程的順?biāo)焱瓿伞?/p>

2虛擬桌面性能分析

2.1影響虛擬桌面性能的因素

總的來說，虛擬桌面的性能跟服務(wù)器硬件資源、存儲(chǔ)系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、工作負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)帶寬等因素都有關(guān)。

服務(wù)器硬件：主要考慮CPU處理才能和內(nèi)存容量。假設(shè)單個(gè)服務(wù)器上面承載的虛擬桌面數(shù)量（密度）過大，展現(xiàn)資源競(jìng)爭(zhēng)，執(zhí)行命令等待時(shí)間延長，必然導(dǎo)致虛擬桌面性能下降。

存儲(chǔ)系統(tǒng)：主要考慮存儲(chǔ)系統(tǒng)支持的最大吞吐量和IOPS（每秒讀寫次數(shù)）兩個(gè)指標(biāo)，假設(shè)該指標(biāo)不能得志需要，致使執(zhí)行命令等待時(shí)間延長，也必然導(dǎo)致虛擬桌面性能下降。

桌面操作系統(tǒng)：一般處境下，處理一致的業(yè)務(wù)，Windows7比WindowsXP更花費(fèi)系統(tǒng)資源。假設(shè)一臺(tái)服務(wù)器上承載確定數(shù)量的WindowsXP的桌面性能正常，假設(shè)換成同樣數(shù)量的Windows7桌面就可能性能下降。

用戶桌面安裝的軟件：用戶桌面上安裝的一些特殊軟件，譬如大型數(shù)據(jù)庫軟件、高清圖像軟件、視頻播放器、殺毒軟件等會(huì)對(duì)性能造成嚴(yán)重影響。更加要留神殺毒軟件，假設(shè)設(shè)定了全體虛擬桌面同一時(shí)刻掃面病毒，將會(huì)是災(zāi)難性的。

工作負(fù)載：虛擬桌面按照工作壓力可以分為重載，中載和輕載用戶。工作負(fù)載越高，需要的服務(wù)器和存儲(chǔ)的硬件資源越多，一致數(shù)量的桌面，工作負(fù)載越高，桌面性能越差。

網(wǎng)絡(luò)帶寬：普遍辦公操作，平均每個(gè)虛擬桌面與客戶端通訊所占帶寬100KB左右，假設(shè)觀看視頻，所需帶寬可能會(huì)增加十幾倍。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)帶寬不能得志需要，也必然導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，展現(xiàn)屏幕畫面卡頓現(xiàn)象。

2.2桌面虛擬化系統(tǒng)常見性能瓶頸——存儲(chǔ)系統(tǒng)IOPS

IOPS（Input/OutputOperationsPerSecond）即每秒舉行讀寫操作的次數(shù)，用于衡量存儲(chǔ)的性能。桌面虛擬化系統(tǒng)I/O方面的特點(diǎn)是小規(guī)模隨機(jī)讀寫，因而對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)IOPS要求更加高。IOPS分為前端應(yīng)用IOPS及后端存儲(chǔ)IOPS，計(jì)算起來對(duì)比繁雜，跟存儲(chǔ)RAID級(jí)別相關(guān)，跟業(yè)務(wù)的讀寫比例相關(guān)。假設(shè)在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，存儲(chǔ)系統(tǒng)IOPS方面考慮不充分，很輕易導(dǎo)致IOPS成為系統(tǒng)性能的瓶頸。另一方面，“啟動(dòng)風(fēng)暴”的存在，也加大了IOPS成為系統(tǒng)瓶頸的可能。“啟動(dòng)風(fēng)暴”是指，當(dāng)早上上班時(shí)好多用戶同時(shí)啟動(dòng)虛擬桌面，并登錄系統(tǒng)開頭工作，這時(shí)需要大量的IOPS，導(dǎo)致后臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)的IOPS相對(duì)缺乏，而令桌面啟動(dòng)和登錄時(shí)間延長。在一些對(duì)比極端的例子中，桌面用戶可以等候超過幾特別鐘，或更甚者，完全無法登錄系統(tǒng)。

虛擬桌面在不同狀態(tài)下消耗的IOPS是有區(qū)別的，表1以WindowsXP桌面為例說明各種狀態(tài)下IOPS消耗處境，可以看出，桌面啟動(dòng)時(shí)IOPS需求為平日的好幾倍，那么顛峰時(shí)段大量桌面同時(shí)啟動(dòng)形成啟動(dòng)風(fēng)暴，此時(shí)存儲(chǔ)IOPS就成為整個(gè)系統(tǒng)性能的瓶頸。

2.3改善存儲(chǔ)系統(tǒng)I/O性能的方案

不同類型和轉(zhuǎn)速的磁盤供給的IOPS不同，常見的轉(zhuǎn)速為10Krpm和15Krpm的SAS磁盤供給的原生IOPS分別是140和180，而SSD（固態(tài)硬盤）可以供給5000以上的原生IOPS。提高存儲(chǔ)IOPS最簡(jiǎn)樸的方法是增加磁盤數(shù)量，為了應(yīng)對(duì)啟動(dòng)風(fēng)暴時(shí)的需求，磁盤數(shù)量要增加幾倍，鮮明這不是一個(gè)好的方案。同樣，將全部磁盤都換成高I/O性能的SSD也是不成取的，SSD的本金是SAS磁盤的好幾倍。有沒有更經(jīng)濟(jì)的的方案呢？答案是斷定。在原有存儲(chǔ)上加裝少量SSD，將存儲(chǔ)中讀寫頻繁的數(shù)據(jù)（或者稱為熱點(diǎn)數(shù)據(jù)）放到SSD上，那么存儲(chǔ)上大片面的讀寫操作都發(fā)生在高I/O性能SSD上，存儲(chǔ)性能會(huì)大幅提升。

概括來說有兩種方案。

方案一：將頻繁讀取的文件直接存放在SSD上。即將虛擬機(jī)的母版映像文件和副本放置在SSD存儲(chǔ)組中。母版映像文件作為只讀磁盤為全體桌面虛擬機(jī)所共享，每個(gè)虛擬機(jī)將單獨(dú)留存一份可寫的快照以存放全體對(duì)于母盤的修改，這些可寫快照可以存放在較低層級(jí)（SAS或SATA）的存儲(chǔ)上。當(dāng)桌面虛擬機(jī)體驗(yàn)啟動(dòng)過程時(shí)，大片面的磁盤活動(dòng)來自于母版映像，也就是大片面的操作系統(tǒng)文件和應(yīng)用文件存放的地方，由于SSD的高I/O性能，因而可以得志啟動(dòng)風(fēng)暴時(shí)大量IOPS的需求。

方案二：使用SSD作為緩存層。即將快速的SSD磁盤作為緩存層放置在由SAS和SATA組成的較慢存儲(chǔ)組的前端，通過緩存一些頻繁訪問的數(shù)據(jù)來提高存儲(chǔ)I/O性能。存儲(chǔ)系統(tǒng)可以識(shí)別頻繁訪問的磁盤數(shù)據(jù)塊，并自動(dòng)將其緩存，這樣這些數(shù)據(jù)塊將可以從快速的SSD磁盤讀取，而非從較慢的后端存儲(chǔ)讀取。目前，市場(chǎng)上主流的存儲(chǔ)廠商都有相應(yīng)的SSD緩存方案，如EMC有FASTCache技術(shù)，NetApp有FlashCache技術(shù)。3基于VMwareView的桌面虛擬化系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu)

3.1系統(tǒng)性能調(diào)整前狀況

某中型研發(fā)企業(yè)，已經(jīng)實(shí)施了基于VmwareView5.0的桌面虛擬化工程，總共約800個(gè)虛擬桌面。用戶反映最大的問題是虛擬桌面速度慢，尤其是每天早晨上班后第一次登錄虛擬桌面的時(shí)間太長，影響工作效率。經(jīng)查看察覺，每天早晨在8：50AM至9：30AM這個(gè)時(shí)段會(huì)有300臺(tái)虛擬桌面同時(shí)開機(jī)和登錄，平均進(jìn)入桌面時(shí)間超過5分鐘。

該企業(yè)桌面桌面虛擬化系統(tǒng)配置如下，服務(wù)器主機(jī)為8臺(tái)DELLPowerEdgeR710服務(wù)器，配置雙路6核2.8GHzCPU，72GB內(nèi)存。存儲(chǔ)為EMCVNX5100光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)，配置60塊SAS15Krpm600GB硬盤，做成RAID5。該系統(tǒng)承載約800個(gè)WindowsXP的虛擬桌面，每個(gè)桌面配置單個(gè)vCPU和1G內(nèi)存。

根據(jù)現(xiàn)象分析判斷，存儲(chǔ)系統(tǒng)IOPS很可能是整個(gè)系統(tǒng)的性能瓶頸。該存儲(chǔ)系統(tǒng)配置60塊硬盤，除去系統(tǒng)盤4塊，熱備盤4塊，實(shí)際可用磁盤數(shù)為52塊。計(jì)算得知，該系統(tǒng)可供給的原生IOPS為9360。這個(gè)配置最多支持100多臺(tái)虛擬桌面同時(shí)啟動(dòng)和登錄，假設(shè)超出這個(gè)數(shù)量就會(huì)展現(xiàn)桌面啟動(dòng)時(shí)間延長及性能下降。存儲(chǔ)性能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)也表明了這個(gè)判斷。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在桌面啟動(dòng)的顛峰時(shí)段，存儲(chǔ)上單個(gè)磁盤平均IOPS達(dá)170左右，已達(dá)飽和狀態(tài)。

3.2VMwareView分層存儲(chǔ)技術(shù)

分層存儲(chǔ)，就是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同層級(jí)的介質(zhì)中，在不同的層級(jí)之間使用有區(qū)別的存儲(chǔ)介質(zhì)，以期在一致本金下，既得志性能的需要又得志容量的需要。在實(shí)際工作中，用戶夢(mèng)想將最重要的經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)保存在快速的高I/O存儲(chǔ)上，如SSD，而將不太重要或者不常訪問的數(shù)據(jù)保存在相比較較低廉的驅(qū)動(dòng)器上，如SAS或SATA。通過這種設(shè)置，用戶可以在本金沒有大幅增加的處境下獲得更佳的存儲(chǔ)性能。VMwareView5.0供給分層存儲(chǔ)選項(xiàng)，用戶可以將母盤映像和副本（Replica）存儲(chǔ)在SSD上，而將鏈接克隆存儲(chǔ)在相比較較低廉的驅(qū)動(dòng)器上。借助這一分層存儲(chǔ)選項(xiàng)，可以加快密集型操作（例宛如時(shí)啟動(dòng)大量虛擬桌面）的速度，消釋啟動(dòng)風(fēng)暴的影響。

3.3FASTCache技術(shù)

FAST（FullyAutomatedStorageTiering）全自動(dòng)存儲(chǔ)分層技術(shù)是是EMC開發(fā)的一系列提高存儲(chǔ)性能的技術(shù)，其中FASTCache是其重要成員。FASTCache是指可通過利用閃存驅(qū)動(dòng)器（即SSD）來擴(kuò)展DRAM緩存的功能，達(dá)成優(yōu)化其存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的目的。簡(jiǎn)樸說來，F(xiàn)ASTCache就是用SSD替代存儲(chǔ)系統(tǒng)上的內(nèi)存，當(dāng)做系統(tǒng)內(nèi)存底下一層的緩存來使用，作為內(nèi)存的補(bǔ)充。由于SSD也都是基于FLASH技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，因此，速度也切實(shí)能夠允許其在內(nèi)存和磁盤間作為緩存來用。FASTCache可以確保最常訪問的數(shù)據(jù)盡可能長時(shí)間地保存在閃存驅(qū)動(dòng)器上。

3.4性能調(diào)優(yōu)方案

由于該企業(yè)桌面虛擬化系統(tǒng)是基于VMwareView5.0的，絕大片面虛擬桌面是鏈接克隆的，這就可以應(yīng)用VMwareView的分層存儲(chǔ)技術(shù)，將虛擬桌面母盤映像存儲(chǔ)在SSD上，提高虛擬桌面系統(tǒng)盤的IOPS性能，加快桌面啟動(dòng)速度。同時(shí)，還可以采用EMC的FASTCache技術(shù)，擴(kuò)展存儲(chǔ)的緩存，將更多的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)移動(dòng)到緩存中，提高命中率，進(jìn)而提高存儲(chǔ)的整體性能。方案原理參見圖1。

概括方案是原EMCVNX5100存儲(chǔ)系統(tǒng)增加9塊100GSSD，其中2塊做鏡像，配置成FASTCache；另外6塊做RAID5，留存為存放鏈接克隆虛擬桌面母盤映像區(qū)域；結(jié)果1塊作為熱備盤。另外，在VMwareView5.0軟件中要重新配置虛擬機(jī)池的存儲(chǔ)，把鏈接克隆虛擬機(jī)母盤映像存放到SSD上。計(jì)算得知，這6塊SSD的存儲(chǔ)至少供給的原生IOPS為30000，這個(gè)配置至少可以得志500多臺(tái)虛擬機(jī)同時(shí)啟動(dòng)的需要。

3.5方案實(shí)施結(jié)果

該企業(yè)自從實(shí)施了存儲(chǔ)升級(jí)改造方案之后，桌面虛擬化系統(tǒng)性能大幅提升。顛峰時(shí)段平均開機(jī)時(shí)間由5分多鐘縮短到1分半鐘，開機(jī)速度提高3倍多。各種桌面辦公軟件的運(yùn)行速度也加快了，提高了整體辦公效率，得到宏大用戶好評(píng)。為了進(jìn)一步加快早晨上班后用戶第一次登錄系統(tǒng)的速度，該企業(yè)還實(shí)施了預(yù)開機(jī)策略，將每天必開的片面虛擬桌面在上班前的1個(gè)小時(shí)內(nèi)預(yù)先啟動(dòng)，那么用戶每天第一次連接虛擬桌面時(shí)就不再需要等待桌面啟動(dòng)