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1、华中科技大学 硕士学位论文 虚拟用户场景保存与恢复系统 姓名：陈贤文 申请学位级别：硕士 专业：计算机软件与理论 指导教师：韩宗芬 20090524 华中科技大学硕士学位论文 I 摘 要 现有的虚拟桌面基础架构方案通过集中管理用户的桌面环境为大规模软件集中 分发和应用软件统一管理提供了有效支持，然而，依然存在一些不足：用户不能个性 化定制来自异构平台的应用程序；不支持多个用户场景的保存；用户无法在不同的终 端恢复历史场景。 虚拟用户场景保存与恢复系统 USSR（Virtual User Scenario Suspending and Re- suming System）有效地解决了上述问题。
2、USSR系统给用户构建了一个虚拟工作环境， 通过部署异构平台应用程序模版镜像库，支持用户个性化定制并更新应用程序模版所 提供的虚拟应用程序；根据基于剪贴板的协同通信模型，采用跨平台数据的透明获取 策略，实现了异构平台下虚拟应用程序之间的协同，给用户提供集成化的虚拟用户场 景；通过扩展基于 Xen VMM 的状态保存机制，提供用户场景状态多检查点支持，用 户可保存多个使用场景，主要包括正在运行的应用程序状态及静态文档数据；采用基 于 QEMU 的增量机制，使得多个用户可共享一套应用程序模版，同时在实现虚拟用 户场景多版本保存时，只保存基于上一个版本的增量，减少了数据存储量，降低了网 络负载；通过
3、管理用户保存的静态文档数据、内存镜像数据和文件系统增量等历史数 据，给用户历史场景的迁移和无缝恢复提供支持，同时提供基于异构平台静态文档数 据的透明统一视图。 虚拟用户场景保存与恢复系统 USSR采用 C+编写。功能测试表明：USSR系统 实现了异构平台下应用程序的个性化定制、虚拟用户场景多版本增量保存与无缝恢 复。性能测试表明，在局域网内，虚拟用户场景保存时间为 43.172 秒47.734 秒，恢 复时间为 20.367 秒23.426 秒。 关键字：虚拟工作环境，协同通信，虚拟用户场景，增量保存，无缝恢复 华中科技大学硕士学位论文 II Abstract The current PC v
4、irtualized technology has played an important role in solving virtual desktop like organization and management of the computer. But there are still some limita- tions and drawbacks listed below: (1) could not provide a truly integrated virtual user envi- ronment, allowing the users to customize and
5、update virtual applications coming from the remote cross- platform by themselves, deploying their virtual working environment rapidly and automatically. (2) Could not provide a thin- client approach for suspending and resum- ing multiple usage scenarios effectively. USSR (Virtual User Scenario Suspe
6、nding and Resuming System) system we have de- vised provides a real virtual working environment in which users could personally custom- ize and update the application list from application template libraries. The heterogeneous applications actually running in the remote application servers could coo
7、peratively commu- nicate with each other. It is a thin- client approach to mobility in which the combination of VM technology and DFS technology are the keys to the rapid seamless resuming of the us- age scenarios cutting the tight binding between PC and PC hardware. Virtual usage scenar- ios are in
8、crementally suspended including the user s documents and the running applica- tions by expending the mechanism of the state- saving of Xen VMM. The usage data stored in Data Center provides a unified view for the users through historical scenario manager and ensures the data s security and reliabili
9、ty at the same time. The USSR system is implemented in the C + language. The function test indicates that USSR system has accomplished all the functions above. Besides, the performance test shows the suspending time of the USSR system is between 43.172s and 47.734s; the re- suming time of the USSR s
10、ystem is between 20.367s and 23.426s. Key words: virtual working environment, cooperatively communicate, virtual usage scenario, incrementally suspend, seamless resuming 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
11、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。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华中科技大学硕士学位论文 1 1 绪论 本章首先简要介绍
12、桌面虚拟化技术带来的优点，同时指出目前桌面虚拟化技术解 决方案的不足之处与要解决的问题。然后阐述国内外的研究现状及主要成果，并进行 分析。接着说明本课题研究背景和主要研究内容。最后描述文章框架组织结构。 1.1 问题提出 桌面虚拟化技术1采用集中式的管理为解决现有桌面方案提供了有效支持。现有 关于桌面虚拟化技术的实现有如下几种形式：虚拟桌面基础结构、应用程序远程虚拟 显示、用户本地环境的快速构建、用户环境的迁移。虚拟桌面基础结构 VDI（Virtual Desktop Infrastructure） 2 主要原理是提供集中式的虚拟机作为服务器，并通过远程连 接 VNC（Virtual Netw
13、ork Computing）3或 RDP（Remote Desktop Protocol）4等来访 问虚拟机桌面，从而显示到本地。应用程序远程虚拟机显示方面取得的主要成果为 MetaFrame5，VNC，RDP 和 THINC6，还有类似的 WebOS（Web- based Operating System）7这类系统主要通过各自定义的远程显示协议来访问远程桌面内容。用户本 地环境的快速构建领域的主要成果是斯坦福大学开发的 Collective8，它根据用户需 求，为用户快速构建使用环境。最后，在用户环境迁移方面，ISR（Internet Sus- pend/Resume） 9为用户使用环境提
14、供了迁移的功能10即用户可以在不同终端无缝恢复 上次的场景11，这不同于哥伦比亚大学开发的桌面记录系统 DejaView12。这些系统 在某种程度上实现了桌面虚拟化的功能，但还存在一些不足之处。主要体现在不能给 用户提供一个集成化的虚拟工作环境，不支持多版本用户场景的保存和恢复。 如何为用户构建一个集成化的虚拟工作环境，支持来自异构平台的虚拟应用程序 之间协同通信及虚拟用户场景的多版本增量13保存和恢复，这将是一个重要问题。 1.2 国内外研究现状 上节提出了关于桌面虚拟化计算领域目前的四个主要研究方向：虚拟桌面基础结 构，应用程序远程虚拟显示，用户本地环境的快速构建以及用户环境的迁移。下面依
15、 次讨论每个研究方向的成果和应用场景，并进行简单地分析。 华中科技大学硕士学位论文 2 1.2.1 虚拟桌面基础结构 虚拟桌面基础架构 VDI 是 VMWare 公司提供的桌面虚拟化解决方案。 在使用 VDI 中，用户只需要瘦客户机14通过远程显示工具连接服务器，所有的计算过程都在位于 硬件服务器的虚拟机上完成。而客户端对硬件配置的要求很简单，一般只需要键盘和 显示器等外设即可。VDI 的硬件服务器采用了刀片服务器，虚拟机采用了 VMWare ESX Server15。VDI 通过在中心管理服务器上安装服务器管理软件 VMWare Virtual Center16实现对所有物理服务器和相应虚拟
16、机的管理，很适合企业对用户使用计算机 的管理。 1.2.2 应用程序远程虚拟显示 应用程序远程显示通过相应的协议，远程访问服务器上的资源，计算任务主要在 服务器端完成，即瘦客户机的结构14，且客户终端的位置不受限制17。主要应用有 VNC，RDP18，X Window 19,20，THINC，pTHINC21 和 WebOS22。这里重点介绍 VNC 和 THINC 系统。 VNC 是 ATT 公司开发的远程管理软件，类似于终端服务。和终端服务不同之 处在于 VNC 可以和当前登录的用户共同使用一个会话，即可以看到当前用户的所有 操作，反之亦然。VNC 是基于 RFB 协议进行开发的，它可以支持多种类型平台，大 型机，小工具都可以适用。另外 VNC 也支持客户端的可移动性，客户端可以在不同 的终端上查看相同的服务器界面，也可以查看多个服务器平台界面。 THINC 是由哥伦比亚大学开发的
