基于SPICE协议的虚拟桌面设计与实现

摘要

随着云计算技术的快速发展和普及，云计算技术正在不断地促进和影响虚拟桌面的发展。SPICE协议是一种开源的虚拟桌面传输协议，它通过在虚拟环境中部署远程桌面显示系统，虚拟桌面的用户可以在互联网的任意位置和时间通过各种终端设备查看远程桌面系统。
　　本文首先对基于SPICE协议的虚拟桌面框架进行剖析，主要分析客户端框架、虚拟设备接口、QXL图形图像设备、鼠标操作等内容，然后分析影响虚拟桌面性能的技术因素，这也是论文重点需要解决的技术难题。随后对OpenStack的服务器虚拟化技术进行剖析，主要包括:虚拟化技术的简介、虚拟化框架的分析以及对OpenStack平台上虚拟资源的管理。在此基础上，完成基于SPICE协议的虚拟桌面客户端的设计与实现，然后对虚拟桌面客户端进行汉化和测试，在测试的过程中，由于虚拟桌面客户端不能自动进行USB设备的重定向，所以这是论文中需要解决和优化的重点内容之一。在论文的最后一章中，主要对虚拟桌面进行了性能测试和改进，其中包括:虚拟桌面客户端对音频的支持、USB设备的自动重定向功能、虚拟桌面客户端的视频性能优化与改进。
　　基于SPICE协议的虚拟桌面对音频的支持效果很差，在虚拟桌面播放音频经常会出现无声和卡顿的现象，本论文通过修改虚拟桌面的配置文件和选择对应的音频设备能够解决无声和卡顿现象。基于SPICE协议的虚拟桌面在插入USB设备后不能自动完成USB设备的重定向功能，本论文提出一种解决USB设备重定向功能的方法，只有通过虚拟桌面认证后的用户才能通过虚拟桌面的客户端访问远程虚拟资源池，从而实现对远程服务器资源的管理与操作。为了解决虚拟桌面在播放视频时出现的画面延迟和跳帧现象，首先将视频流占用网络带宽的比例因子与丢帧算法相结合，根据网络带宽选择对应的视频流丢帧策略，有效减轻网络带宽对视频传输带来的延迟，同时减少虚拟桌面的视频流在网络传输过程中的丢帧率。通过采样和分析虚拟桌面在网络传输过程中的视频流，然后进行大量的对比测试，证明本方案能够有效地解决虚拟桌面在视频播放中的画面延迟和跳帧现象。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 虚拟桌面的发展与现状

1．1．1 虚拟桌面的发展

1．1．2 虚拟桌面的现状

1．2 选题意义

1．3 研究内容

1．4 论文组织结构

1．5 本章小结

第2章 SPICE虚拟桌面框架

2．1 虚拟桌面协议比较

2．1．1 Citrix ICA／HDX

2．1．2 Microsoft RDF／RemoteFX

2．1．3 VMware／Teradici PcoIP

2．1．4 RedHat SPICE

2．1．5 协议比较

2．2 SPICE基础框架

2．2．1 客户端框架

2．2．2 服务端架构

2．2．3 虚拟多通道

2．2．4 虚拟设备接口

2．2．5 QXL图形处理设备

2．2．6 SPICE代理

2．3 SPICE框架剖析

2．3．1 鼠标操作流程

2．3．2 显示处理框图

2．3．3 智能缓存技术

2．3．4 图像压缩算法

2．4 影响虚拟桌面的技术要素

2．4．1 图像处理方式

2．4．2 带宽优化技术

2．4．3 传输层协议

2．4．4 多媒体支持

2．4．5 多终端支持

2．5 本章小结

第3章 基于OpenStack的服务器虚拟化

3．1 虚拟化简介

3．1．1 虚拟化概念

3．1．2 虚拟化系统分类

3．1．3 虚拟机体系结构

3．1．4 服务器虚拟化

3．1．5 桌面虚拟化

3．1．6 应用虚拟化

3．2 虚拟化框架

3．2．1 KVM虚拟化架构

3．2．2 Xen虚拟化架构

3．3 虚拟资源管理

3．3．1 Libvirt

3．3．2 服务器虚拟化架构

3．4 虚拟桌面用户管理

3．4．1 虚拟资源管理

3．4．2 用户资源管理

3．5 用户认证

3．6 本章小结

第4章 虚拟桌面客户端的设计与实现

4．1 客户端的设计框架

4．2 制作新起点虚拟桌面客户端

4．2．1 安装依赖文件

4．2．2 编译UsbRedir

4．2．3 编译spice-gtk

4．2．4 编译virt-viewer

4．2．5 制作windows安装文件

4．3 Remote Viewer界面汉化

4．3．1 Remote Viewer界面执行函数

4．3．2 XML文件

4．3．3 修改virt-viewer-xml

4．3．4 界面显示

4．4 虚拟桌面客户端

4．4．1 登录界面

4．4．2 云基础设施管理平台

4．4．3 新起点云虚拟桌面

4．5 虚拟桌面的安全性

4．5．1 虚拟用户的身份认证

4．5．2 虚拟存储的加密保护

4．5．3 虚拟网络安全防护系统

4．5．4 服务器管控机制

4．5．5 配置审计和日志审计

4．6 本章小结

第5章 虚拟桌面性能优化与测试

5．1 客户端支持音频

5．2 USB设备自动重定向

5．2．1 实现USB设备的重定向

5．2．2 USB设备重定向测试

5．2．3 传输速率测试

5．3 视频性能优化与改进

5．3．1 视频处理框架

5．3．2 优化后算法

5．4 视频性能测试与分析

5．4．1 对比测试

5．4．2 分析数据

5．4．3 总体分析

5．4．4 结论

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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