系統設計
1. 技術背景
根據用戶在云端共享層次(參見《IT系統組成》教程)的不同,有如下幾種實現技術。
1)共享信息和技術(Ⅰ 型)
這是最輕量級的,所有的人都用同一個賬戶登錄,進入同一個用戶環境,可運行同一個程序集中的程序,每個人的數據集對其他人可見。用戶一退出,其計算痕跡全部被刪除。本方法特別適用于公共場所,如圖書館的多媒體閱覽室、教育培訓機構的計算機室、智能會議室、查詢終端等。
2)獨占信息、共享技術(Ⅱ 型)
這是較輕量級的,即每個用戶獨占數據集和少量應用軟件,共享硬件、系統軟件(如操作系統)和大部分應用軟件。這就是多用戶系統,Linux 操作系統是一個典型的多用戶系統,Windows 的遠程桌面服務也是多用戶系統。
多用戶系統又存在以下兩種實現方法:
App 方式,即在本地創建快捷方式,指到云端的程序(程序安裝在云端并在云端運行)。
遠程桌面方式,用戶直接登錄到云端并進入自己的用戶環境。
這兩種方法都要求事先在云端創建賬號,并配置用戶環境。在第一種方法中,當用戶雙擊快捷方式時,會自動登錄云端(賬號和密碼事先配置好),然后在云端計算。第二種方法是人工登錄到云端桌面。
App 方式可以實現“單一入口、分工計算”的目的,即若干臺云端服務器可以分工計算,比如有的服務器運行辦公軟件,有的服務器運行多媒體軟件,有的服務器運行游戲軟件,有的服務器專門用于科學計算,等等,然后把這些程序都整合到用戶的桌面上來。
為了實現這種“單一入口、分工計算”的目的,必須采用單點登錄(用戶集中認證)和家目錄漫游。用戶的桌面可以在本地,也可以在云端(專門用一臺服務器存放桌面),桌面上的快捷方式可以由用戶自己創建(但規定了可選擇的程序集),也可以由系統管理員推送過來。當用戶數達到幾百、上千甚至上萬時,采用 RemoteApp 方式較合適。
3)獨占信息和應用軟件,共享硬件和操作系統(Ⅲ 型)
這是基于操作系統層面的虛擬機,也稱為“容器”(常說的 VPS,即虛擬私有服務器)。每個 VPS 都擁有自己的 IP、根文件系統、用戶認證系統,以及應用軟件集,但是同一臺物理機器上的 VPS 共享底層的操作系統內核,用戶使用 VPS 就像使用一臺單獨的物理機器(但是涉及操作系統內核修改的操作是禁止的,比如我們經常會在 Linux 下重構內核,這在 VPS 中是不允許的)。
從整臺物理機來看,由于內存中只有一個操作系統在運行,所以與全虛擬機相比,物理機能輸出更大的有效計算能力,也能承載更多的“容器”,容器數量幾乎多出一倍。另外,與上面兩種方法相比,VPS 能達到更好的數據隔離效果。本技術方案特別適合個性化用戶和要求數據隔離良好的應用,絕大多數 VPS 提供商都會采用。
4)虛擬機(Ⅳ 型)
虛擬機共享硬件和 Hypervisor 層(有的是操作系統,有的是虛擬層),獨占操作系統、應用軟件和信息。
與 Ⅲ 型相比,虛擬機具備更佳的隔離效果,用戶透明度更高,遠程用戶幾乎不能分辨自己使用的到底是虛擬機還是物理機,在物理機上能進行的操作在虛擬機里都能進行。但是由于一臺物理機同時運行多個操作系統,所以資源浪費更大。對于一些要做深度開發的技術工程師(如程序開發員),建議給他們創建虛擬機,允許他們配置虛擬機硬件、安裝操作系統、安裝開發工具等。
5)物理機(Ⅴ 型)
這是最重量級的,即獨占網絡層以上的全部信息和技術,直接給用戶分配物理機。用戶通過遠程管理卡連接到物理機,從而可以開關機、配置 BIOS 參數、安裝操作系統、配置網絡參數、安裝應用軟件等。物理機的隔離效果最佳,用戶個人體驗最佳,但是成本也最高。對于一個單位組織的IT工程師,建議給他們分配物理機。