从基础软硬件兼容性谈桌面云的应用

【天极网网络频道】中国电子技术标准化研究院/信息技术研究中心主任 周平

从第一台个人电脑诞生之日起，不管是硬件根据摩尔定律的升级换代，还是操作系统和应用软件的不断重构更新，基础软硬件的兼容性问题也一直伴随存在着。计算机业界诸多巨头厂商也都深受软硬件兼容性问题的困扰，为解决这一难题都不惜花费巨资，尝试各种解决方案。

图1.Win10下的蓝屏现象

微软 的Windows操作系统几乎是个人电脑的另一个代名词，Windows在带来图形用户界面和便捷交互体验的同时，突发的“蓝屏”是常见的痼疾之一，操作系统与软硬件兼容性问题就是”蓝屏”问题的幕后黑手。微软从WindowsXP时代起，为解决“蓝屏”等问题建立了硬件质量计划实验室WHQL (Windows Hardware Quality Lab)，推出徽标计划，该计划包括制定硬件认证规则和程序、开发兼容性测试工具，诸如Win7的HCK(Windows Hardware Certification Kit)和Win10系统的HLK(Windows Hardware Lab Kit)、最后对通过测试的硬件产品授予微软徽标的使用授权，同时把其驱动程序发布到Windows driver update中供用户下载使用。

图2.微软徽标计划

迄今为止，微软已经累计为1575批次台式机和1550批次笔记本完成了兼容性测试，可谓是任重而道远。

无独有偶，不光是Windows系统，国内外的Linux厂商也都采用了同样做法。红帽作为国外Linux代表厂商也格外重视软硬件的兼容性问题。红帽会测试其他厂商的软硬件产品与自家的Linux企业版及实时版、OpenStack平台、集群存储的兼容性，并把通过测试的软硬件产品纳入红帽生态并对外发布。国内在信息技术应用创新大潮的引领下，基础软硬件厂商也都把兼容性测试当作生态建设的首要任务来抓，银河麒麟推出了PK(飞腾、银河麒麟)体系兼容性认证、统信软件力推UOS兼容性测试、龙芯、鲲鹏也都有其自己的兼容性认证体系。

图3.UOS针对不同芯片架构的多个版本

兼容性的定义是指，在共享相同的硬件或软件环境的条件下，产品、系统或组件能够与其他产品、系统或组件交换信息，和/或执行其所需的功能的程度。说直白些就是同一套软件或外设在不同架构的硬件或操作系统之下，功能和性能能否达到100%发挥，可用性、可稳护性和安全性能否保持一致水平。从长远发展来看，解决兼容性问题有更深远的意义，因为国内CPU芯片有X86、ARM、MIPS、Alpha多种架构，再来分别适配统信的UOS和麒麟OS两种操作系统，就会产生8种组合，再去适配众多的应用软件和外设简直是一项非常艰巨的任务。那是否能找出更为简单解决兼容性问题的方法呢？答案是肯定的，采用桌面云是一种有效的方式。

桌面云是指通过客户端或者其他与网络链接的设备来访问云端桌面的一种模式，由桌面虚拟化软件、虚拟桌面传输协议、虚拟桌面连接代理和终端(包括瘦、胖及移动终端等)共同组成。桌面云主要分为VDI(虚拟桌面基础架构)和IDV(智能桌面虚拟化)两大技术路线，这两大技术路线在解决软硬件兼容性问题上各有所长，都能简化软硬件适配的复杂性。

先说VDI架构，通过服务器虚拟化技术把服务器端硬件资源实现池化，池化资源生成虚拟桌面集群统一完成计算、存储、管理等过程。终端借助网络连接和桌面协议连接至服务器端，实现虚拟桌面的显示和外设指令的传输。由于VDI是一种在服务器端进行集中计算、集中管理的架构，这就相当于把复杂的软硬件兼容性问题放在服务器端进行了统一解决，所依托的技术和工具就是服务器虚拟化、hypervisor和virtual machine monitor(VMM)。把原本需要进行大量适配兼容工作的终端完全解放出来，运行一个虚拟桌面代理程序即可。在不同架构的电脑整机上需要进行8次软硬件适配的工作使用VDI方案只需1次适配即可解决，可谓是毕其功于一役。

图4. VDI桌面云架构

IDV架构是一种分布式计算、集中管理的架构。服务器上生成虚拟桌面镜像，通过网络将镜像推送至终端运行，在终端节点上完成虚拟桌面的程序计算和数据存储，同时把数据上传到云端同步保存。在服务器端可实现桌面镜像、用户、策略和数据的集中管理。跟VDI相比，把在服务器上的hypervisor层移值到了IDV胖终端上实现，在终端上实现了将操作系统与硬件的抽象分离。同时通过运用GPU和外设透传等技术，各种外设识别也不再需要通过桌面协议重定向到服务器上去解决，其优势一是大大简化外设与终端适配的工作量，其二是IDV胖终端的运行不再强依赖于网络和桌面协议，这样的特性使IDV方案更适合运用在业务实时性要求高、外设众多、断网可用的政务窗口、医疗工作站等场景上。

图5.IDV桌面云架构

由此可以看出，在当前国内诸多芯片厂商架构各异、操作系统群雄并起的大背景之下，能有效解决基础软硬件厂商的兼容性问题，能显著降低最终客户花在外设、应用软件适配上的财力和时间成本，或许桌面云技术是可以突破当前困境的一把有利武器。