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桌面虚拟化协议

桌面虚拟化协议

显示协议是桌面虚拟化厂商必争之地。协议效率决定了虚拟桌面使用的用户体验,而用户体验是决定了桌面产品生命力的关键。目前提供虚拟化解决方案的主要国外厂商都有自己的协议,Microsoft使用RDP协议,Citrix用的是ICA协议,Vmware开发了自己的PCoIP协议,Redhat发布了SPICE协议。下面我们大致了解这四种在市场占主导的协议。

一、RDP协议

RDP协议是微软虚拟桌面产品中采用的显示协议。在应用过程中,在服务器侧用于生成远程桌面屏幕显示内容的图像设备接口GDI指令被RDP驱动截获,在服务器侧进行渲染,然后以光栅图像的形式传送到用户终端上输出。同时,用户终端上安装RDP协议的客户端把用户通过鼠标、键盘等设备输入的信息通过RDP重定向到服务器侧,进而在服务器侧使用相应的驱动进行处理。RDP协议是在国际电信联盟ITU T.120协议族的基础上进行的扩展,通过建立多个独立的虚拟通道,承载不同的数据传输和设备通信。

用户对虚拟桌面体验的要求不断提高,微软在windows server 2008 R2的远程桌面服务Remote Desktop Service(RDS)产品中提出了RemoteFX技术,对RDP

协议进行增强。RemoteFX技术通过提供虚拟3D显示适配器、智能编/解码和USB 重定向等技术为用户提供良好的桌面体验,已经应用在微软的VDI和SBC虚拟桌面解决方案中。

最新的RDP协议是8.0版本,其新特性包括:

通过 RemoteFX for WAN 功能,WAN 网络上的用户可以使用智能与自适

应 UDP 传输、网络丢包率和恢复等高级技术获取快速流畅的体验。

RemoteFX 网络自动检测功能会自动检测网络特征并相应地优化用户体验。RemoteFX 自适应图形功能可以提供丰富的图形体验,能够动态适应服务器负载、客户端访问设备负载和网络特征。对于所有媒体内容格式,RemoteFX 媒体流功能都能够让用户在 WAN 网络上获得流畅的媒体体验。通过 RemoteFX USB 重定向功能,即使远程桌面计算机未安装 RemoteFX vGPU,用户也能够使用带有RemoteApp应用程序和远程桌面的USB设备。特定场景下,RDP 8.0支持在远程

桌面连接会话中运行其他远程桌面连接会话。通过性能计数器(RemoteFX 图形

和 RemoteFX 网络计数器组),管理员可以监视和解决用户体验问题。

二、ICA/HDX协议

ICA协议为桌面内容和外设数据在服务器和用户终端之间的传输提供了多种独立的虚拟通道,每个通道可以采用不同的交互时序、压缩算法、安全设置等。ICA虚拟通道是在服务器和用户终端之间建立双向连接,可用于传输声音、图像、打印数据、外设驱动等信息,其虚拟通道实现原理如图所示:

图 1

在ICA的基础上,Citrix在2009年发布了HDX(High Definition eXperience)技术对ICA协议进行了改进和增强,其目标是在桌面领域的多媒体、语音、视频和3D图形等内容为虚拟桌面提供更好的高清使用体验。HDX技术的核心内容如下[2]:HDX Plug-n-Play:本地虚拟桌面支持多种外设,并简化了设备的连接,包括USB设备、打印机、扫描仪、智能卡等外设。

在ICA的基础上,Citrix在2009年发布了HDX(High Definition eXperience)技术对ICA协议进行了改进和增强,其目标是在桌面领域的多媒体、语音、视频和3D图形等内容为虚拟桌面提供更好的高清使用体验。

三、PCoIP协议

PCoIP协议是Teradici在现有的标准IP网络的基础上研发的以显示压缩方式连接远程桌面的协议,支持高分辨率、全帧速的图像显示和媒体播放,同时还支持多屏幕显示设备、完整的USB外设和高质量的音频。VMware收购Teradici后在虚拟桌面产品VMware View中实现了利用服务器的通用处理器进行的基于软件的PCoIP协议处理。2012年1月,Teradici发布了PCoIP协议的专用板卡来降低服务器通用处理器的负载,实现性能加速,改进虚拟桌面的显示效果和应用体

验。

提供虚拟桌面服务的虚拟机中,存在软件和硬件两种PCoIP协议的处理方式。硬件处理方式是在VMware服务器虚拟化平台对专用的PCoIP板卡进行虚拟化后由各个虚拟机共享,板卡的主要功能是处理图像编码。

VMware虚拟桌面产品的PCoIP协议主要特征有:

1、服务器侧渲染

PCoIP主要是在服务器进行图像的渲染,渲染完成后将加密后的像素通过网络传送到客户端,客户端只需要对像素进行解码并显示。服务器侧渲染降低了由客户端渲染导致的延迟问题。

2、多种编码/解码方式

PCoIP协议对图像进行分析并进行元素分解,对图形、文本、图表、视频等内容进行区分,然后使用合适的编码/解码算法对相关像素进行压缩。智能图像分解和图像编码优化能够更有效地进行数据的传输,降低网络负载。动态适应网络状态

PCoIP协议能够根据网络状态自动调整图像质量。PCoIP传输的是像素,而不是传输数据文件,因此可以保证响应速度快、交互性强的用户体验。PCoIP协议的底层采用TCP协议和UDP协议,TCP协议主要是用于会话的建立和控制,而UDP则用于优化传输多媒体内容,能够降低对带宽的要求,优化交互体验。四、SPICE协议

SPICE(Simple Protocol for Independent Computing Environment )协议最早由Qumranet开发,同时Qumranet还创建了KVM虚拟化技术。Red Hat收购Qumranet 之后,继续在KVM虚拟化的基础上采用SPICE作为桌面交付协议为用户提供VDI 解决方案。

SPICE协议最大的特点是其架构中增加的位于Hypervisor中的QXL设备,本质上是KVM虚拟化平台中通过软件实现的PCI显示设备,利用循环队列等数据结构共虚拟化平台上的多个虚拟机共享实现了设备的虚拟化。但是这种架构使得SPICE协议紧密地依赖于服务器虚拟化软/硬件基础设施,SPICE必须与KVM虚拟化环境绑定。

SPICE协议能够自动判断和调整图像处理的位置,如果用户终端能够处理复

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