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摘要：本文阐述了虚拟云桌面研究的必要性，详细介绍了最新的云桌面传输协议SPICE，并将它与VNC和RDP协议进行了比较，基于SPICE协议本文提出了一套解决方案，并在实验环境中对解决方案进行了验证，最后对SPICE协议的未来进行了展望。
关键字：云桌面；KVM；SPICE
中图分类号： TP311.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（c）-0000-00
1 引言
随着2015年国家“互联网+”行动计划的逐步实施，移动互联网、云计算和大数据等新技术的不断推进，很多传统的信息框架和观念被淘汰或更新，国家信息化和现代化的发展日新月异。但是长期以来一些信息化基础设施的建设却比较落后，尤其是传统桌面终端的管理存在安全性差，设备不稳定，维护成本较高等问题，这些问题不仅限制了人们的使用，也阻碍了信息化的发展。而以RDP、VNC和SPICE等技术为基础的虚拟云桌面的发展将操作系统和应用数据集中于数据中心统一管理，这种系统运行方式的变革提升了数据的安全和用户的体验，有效的解决了传统构架带来的复杂管理和高耗能等问题，是未来桌面终端应用发展的趋势。
2 SPICE
2.1 协议简介
SPICE（Simple Protocol for independent Computing Environment，独立计算环境的简单协议）是基于虚拟云桌面的一种虚拟化框架，也是一个桌面服务展示协议，与RDP（Remote Desktop Protocol，远程桌面协议）和VNC（Virtual Network Console，虚拟网络控制台）类似。通过SPICE我们可以像使用本地计算机一样访问远程PC，这样可以将需要进行高强度和长时间计算的工作移交给数据中心服务器，有效的提高运行效率，降低企业开支，用户身边只要有可以上网的设备就可以方便的与远程虚拟桌面进行交互，并且整个方案是开源构架的。
2.2 协议组件
作为REDHAT公司重要的虚拟化桌面组件之一，SPICE具有很强的自适应能力，能够让用户获得与真实PC相同的体验，它主要包含以下3个组件：
SPICE Driver（SPICE驱动器）：每个虚拟桌面都具备的基础组件。
SPICE Device（SPICE设备）：REDHAT企业虚拟化Hypervisor设备内存在的组件。
SPICE Client（SPICE客户端）：终端组件，终端可以是个人电脑、平板电脑、瘦客户端甚至是ipad等设备，用于接入虚拟桌面。
这三个组件相互协作运行，以既能提高用户体验又能降低系统资源消耗的方式提供最优质的虚拟桌面效果。如果客户端足够强大，SPICE可以向客户端发送图形命令，并在客戶端对图形进行处理，这将显著减轻服务器的资源消耗。如果客户机不够强大，SPICE在服务器端处理图形，从CPU的角度来说，图形处理并不需要消耗很多资源。
2.3 协议优势
目前虚拟云桌面协议主要有RDP、VNC与SPICE，通过对三者间的对比我们可以发现，SPICE相比其他两种协议在许多参数都占有较大的优势，对比表格如下所示： 3 基于SPICE的虚拟云桌面解决方案
针对SPICE的技术特点和实际虚拟云桌面的使用需求，我们组建了一种综合虚拟云桌面解决方案，在具体实验环境中由于设备的限制，方案设计采用两次虚拟化的方式实现部署。
3.1 总体规划
考虑到方案的稳定性与可靠性，数据中心的服务器集群通过KVM（Kernel-based Virtual Machine，基于Kernel的虚拟机）进行虚拟化，并部署HA（High Available，高可用性）保证高可用性，在服务端和客户端之间还应该部署LB（load balance，负载均衡）设备保证高并发环境下系统的稳定，解决方案如下图1所示：
3.2 方案具体实施过程
为了验证虚拟云桌面方案的可行性，我们可以搭建一个实验环境进行测试，实验环境至少需要一台主机，并在实验之前需要将设备主板BIOS中的硬件虚拟化功能打开，同时我们还需要可以支持两次虚拟化的软件，所以综上所述我们实验环境至少需要一台CPU性能至少为INTEL I5，内存性能至少为8G的PC，虚拟化软件选择VMWare Workstation12。
实验环境要能反正解决方案中的结果需要经过以下几个步骤：
1） 在确保PC的VMware软件正确安装后，打开软件的虚拟化选项，这是二次虚拟化非常重要的一步。由于我们的实验环境是在虚拟化软件内安装CENTOS操作系统，并在操作系统内再安装一个KVM虚拟化软件，所以这需要我们的第一个虚拟化软件支持两次虚拟化功能。在VMware的虚拟机设置中找到虚拟化Intel VT-x/EPT或AMD-V/RVI选项并勾选。
2） 检查内核，安装KVM和支持的API，最后验证KVM模块。通过这几个步骤我们可以校验KVM是否顺利的安装到了CENTOS系统中，主要执行的代码有以下5条：
3） 在CENTOS操作系统的图形化界面中使用virt-manager在KVM中创建一个新的WINXP操作系统。这个创建过程和在VMware中创建CENTOS操作系统相似，在此就不详细介绍。
4） 对KVM创建好的WINXP操作系统进行设置。主要更改的选项有Display中的Type下拉菜单选择SPICE协议，在Graphics中勾选Listen on all public network interfaces，端口号设置为5900，最后在Video中Model下拉菜单选择qxl。
5） 在CENTOS操作系统中创建一个新的名为bridge的网卡，网卡参数与默认的eth0相类似，在最后添加TYPE=“Bridge”即可，最后使用命令service network restart重新启动CENTOS的网络连接。
6） 在安装了SPICE客户端的PC中通过端口5900，远程上WINXP操作系统。
完成试验后可以通过一系列的系统性能测试软件对虚拟云桌面的系统性能进行测试，这里就不做详细介绍，从测试结果可以发现，这种远程的连接性能与使用本地PC的性能相差无几，可以说做到了真正的云端资源本地化。
4 SPICE的未来
相信随着虚拟化技术的不断创新与完善，基于SPICE的虚拟云桌面技术将越来越好。未来我们可以直接借助对DirectX和API的操作实现一个虚拟视频卡，加快CAD应用和多媒体应用，加快游戏画面的切换并减少闪烁，3D加速性能也将得到很大的提高，在系统兼容性方面将不仅兼容传统的PC与笔记本电脑，还将兼容智能手机及ipad等平板设备，实现真正的随时随地使用云桌面。
参考文献：
[1]朱爱军 云桌面技术在学院公共机房改造中的应用[J].信息通信，2016（3）
[2]周建美，赫荣康 基于云桌面的计算机实训室设计与实现[J].信息与电脑，2015（14）
[3]任风君，郑礼河，曾文玄 桌面虚拟化在高校信息化建设中的研究和实践[J].福建医科大学学报（社会科学版），2016（17）
关键字：云桌面；KVM；SPICE
中图分类号： TP311.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（c）-0000-00
1 引言
随着2015年国家“互联网+”行动计划的逐步实施，移动互联网、云计算和大数据等新技术的不断推进，很多传统的信息框架和观念被淘汰或更新，国家信息化和现代化的发展日新月异。但是长期以来一些信息化基础设施的建设却比较落后，尤其是传统桌面终端的管理存在安全性差，设备不稳定，维护成本较高等问题，这些问题不仅限制了人们的使用，也阻碍了信息化的发展。而以RDP、VNC和SPICE等技术为基础的虚拟云桌面的发展将操作系统和应用数据集中于数据中心统一管理，这种系统运行方式的变革提升了数据的安全和用户的体验，有效的解决了传统构架带来的复杂管理和高耗能等问题，是未来桌面终端应用发展的趋势。
2 SPICE
2.1 协议简介
SPICE（Simple Protocol for independent Computing Environment，独立计算环境的简单协议）是基于虚拟云桌面的一种虚拟化框架，也是一个桌面服务展示协议，与RDP（Remote Desktop Protocol，远程桌面协议）和VNC（Virtual Network Console，虚拟网络控制台）类似。通过SPICE我们可以像使用本地计算机一样访问远程PC，这样可以将需要进行高强度和长时间计算的工作移交给数据中心服务器，有效的提高运行效率，降低企业开支，用户身边只要有可以上网的设备就可以方便的与远程虚拟桌面进行交互，并且整个方案是开源构架的。
2.2 协议组件
作为REDHAT公司重要的虚拟化桌面组件之一，SPICE具有很强的自适应能力，能够让用户获得与真实PC相同的体验，它主要包含以下3个组件：
SPICE Driver（SPICE驱动器）：每个虚拟桌面都具备的基础组件。
SPICE Device（SPICE设备）：REDHAT企业虚拟化Hypervisor设备内存在的组件。
SPICE Client（SPICE客户端）：终端组件，终端可以是个人电脑、平板电脑、瘦客户端甚至是ipad等设备，用于接入虚拟桌面。
这三个组件相互协作运行，以既能提高用户体验又能降低系统资源消耗的方式提供最优质的虚拟桌面效果。如果客户端足够强大，SPICE可以向客户端发送图形命令，并在客戶端对图形进行处理，这将显著减轻服务器的资源消耗。如果客户机不够强大，SPICE在服务器端处理图形，从CPU的角度来说，图形处理并不需要消耗很多资源。
2.3 协议优势
目前虚拟云桌面协议主要有RDP、VNC与SPICE，通过对三者间的对比我们可以发现，SPICE相比其他两种协议在许多参数都占有较大的优势，对比表格如下所示： 3 基于SPICE的虚拟云桌面解决方案
针对SPICE的技术特点和实际虚拟云桌面的使用需求，我们组建了一种综合虚拟云桌面解决方案，在具体实验环境中由于设备的限制，方案设计采用两次虚拟化的方式实现部署。
3.1 总体规划
考虑到方案的稳定性与可靠性，数据中心的服务器集群通过KVM（Kernel-based Virtual Machine，基于Kernel的虚拟机）进行虚拟化，并部署HA（High Available，高可用性）保证高可用性，在服务端和客户端之间还应该部署LB（load balance，负载均衡）设备保证高并发环境下系统的稳定，解决方案如下图1所示：
3.2 方案具体实施过程
为了验证虚拟云桌面方案的可行性，我们可以搭建一个实验环境进行测试，实验环境至少需要一台主机，并在实验之前需要将设备主板BIOS中的硬件虚拟化功能打开，同时我们还需要可以支持两次虚拟化的软件，所以综上所述我们实验环境至少需要一台CPU性能至少为INTEL I5，内存性能至少为8G的PC，虚拟化软件选择VMWare Workstation12。
实验环境要能反正解决方案中的结果需要经过以下几个步骤：
1） 在确保PC的VMware软件正确安装后，打开软件的虚拟化选项，这是二次虚拟化非常重要的一步。由于我们的实验环境是在虚拟化软件内安装CENTOS操作系统，并在操作系统内再安装一个KVM虚拟化软件，所以这需要我们的第一个虚拟化软件支持两次虚拟化功能。在VMware的虚拟机设置中找到虚拟化Intel VT-x/EPT或AMD-V/RVI选项并勾选。
2） 检查内核，安装KVM和支持的API，最后验证KVM模块。通过这几个步骤我们可以校验KVM是否顺利的安装到了CENTOS系统中，主要执行的代码有以下5条：
3） 在CENTOS操作系统的图形化界面中使用virt-manager在KVM中创建一个新的WINXP操作系统。这个创建过程和在VMware中创建CENTOS操作系统相似，在此就不详细介绍。
4） 对KVM创建好的WINXP操作系统进行设置。主要更改的选项有Display中的Type下拉菜单选择SPICE协议，在Graphics中勾选Listen on all public network interfaces，端口号设置为5900，最后在Video中Model下拉菜单选择qxl。
5） 在CENTOS操作系统中创建一个新的名为bridge的网卡，网卡参数与默认的eth0相类似，在最后添加TYPE=“Bridge”即可，最后使用命令service network restart重新启动CENTOS的网络连接。
6） 在安装了SPICE客户端的PC中通过端口5900，远程上WINXP操作系统。
完成试验后可以通过一系列的系统性能测试软件对虚拟云桌面的系统性能进行测试，这里就不做详细介绍，从测试结果可以发现，这种远程的连接性能与使用本地PC的性能相差无几，可以说做到了真正的云端资源本地化。
4 SPICE的未来
相信随着虚拟化技术的不断创新与完善，基于SPICE的虚拟云桌面技术将越来越好。未来我们可以直接借助对DirectX和API的操作实现一个虚拟视频卡，加快CAD应用和多媒体应用，加快游戏画面的切换并减少闪烁，3D加速性能也将得到很大的提高，在系统兼容性方面将不仅兼容传统的PC与笔记本电脑，还将兼容智能手机及ipad等平板设备，实现真正的随时随地使用云桌面。
参考文献：
[1]朱爱军 云桌面技术在学院公共机房改造中的应用[J].信息通信，2016（3）
[2]周建美，赫荣康 基于云桌面的计算机实训室设计与实现[J].信息与电脑，2015（14）
[3]任风君，郑礼河，曾文玄 桌面虚拟化在高校信息化建设中的研究和实践[J].福建医科大学学报（社会科学版），2016（17）