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技术交流
桌面云起步之二 | 云桌面系统软硬件规划 2019/08/20
云电脑桌面云云桌面硬件规划服务器CPU内存IOPS


1 概述

由“云+网+端”构成的桌面云环境,其设施主要包括服务器、网络、终端三部分。



2 桌面云服务器

2.1 CPU

2.1.1 CPU基本规格

云计算环境下,所选择的CPU需要支持Intel® Virtualization Technology (VT-x)、Intel® Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d)特性。Intel各型号CPU特性可访问其官方网站:http://ark.intel.com/Products/VirtualizationTechnology/ 进行查询。现阶段,可选用性价比较高的Intel Xeon E5 v3 v4系列。


2.1.2 CPU总频率

(1)轻量级办公场景

对于轻量级办公场景,可通过CPU总频率来衡量CPU的性能,同时结合每用户的CPU平均负载以及云系统自身负载,最终得出CPU可支持的虚拟机并发数。其中,CPU总频率=单核心主频*核心数*超线程系数1.2*CPU颗数。

举例说明:如果服务器选用2颗E5-2680v4,单颗CPU有14个核心,28线程,主频为2.4GHz,那么CPU总频率=2.4*14*1.2*2=80.64Ghz。

(2)并发视频场景/软件开发场景

对于并发视频场景/软件开发场景,为保证每个用户流畅体验,并发云桌面数建议按照CPU物理核心数计算。同时,还需考虑云系统自身的负载。因此,在为每个云桌面配置1个物理CPU核心的情况下,并发云桌面数=CPU物理核心总数—云系统所需的核心数。


2.2 内存

服务器所需物理内存=桌面数量*每个云桌面所需内存+云系统自身所需内存。


2.3 存储

2.3.1 云桌面IOPS需求

IOPS (Input/Output Per Second)即每秒的输入输出量(或读写次数),是衡量磁盘性能的主要指标之一。IOPS是指单位时间内系统能处理的I/O请求数量,一般以每秒处理的I/O请求数量为单位,I/O请求通常为读或写数据操作请求,磁盘读写性能IOPS的大小直接影响着桌面的体验流畅度。IOPS分为读和写,一般桌面的读写比例为2:1,典型的Windows桌面在不同工作阶段对IOPS的要求不同,如下表所示。


工作阶段

IOPS需求

普通办公

开发测试人员

开机

30

登录/退出

12

工作

20

25~30

不活动

4

平均每桌面需求

20

25


2.3.2 常见磁盘IOPS

影响磁盘性能的关键因素是磁盘服务时间,即磁盘完成一个I/O请求所花费的时间,由寻道时间、旋转延迟和数据传输时间三部分构成。常见磁盘最大IOPS的理论计算方法:

IOPS = 1000 ms/ (寻道时间 + 旋转延迟),其中,鉴于数据传输时间通常远小于寻道时间和旋转延迟,故简单计算时可忽略。典型的,

1)7200rpm的磁盘 IOPS = 1000 / (9 + 4.17) = 76 IOPS

2)10000rpm的磁盘IOPS = 1000 / (6+ 3) = 111 IOPS

3)15000rpm的磁盘IOPS = 1000 / (4 + 2) = 166 IOPS


2.3.3 RAID组IOPS

不同的RAID模式具有不同的特性:

1) RAID-1提供比较好的读写性能;

2)RAID-5读性能不错,但是写入性能就不如RAID-1;

3)RAID-6保护级别更高,但写性能相对更加差;

4)RAID10是提供最好的性能和数据保护,不过成本最高。

不同RAID模式的性能差异主要由RAID Write Penalty(写惩罚)导致,下表列出了各种RAID级别的Write Penalty值。


RAID

Write Penalty

0

1

1

2

5

4

6

6

10

2


因此,在计算存储系统实际可用IOPS的过程中,必须纳入RAID的写惩罚计算。计算公式如下:

1) 物理磁盘总IOPS = 物理磁盘IOPS × 磁盘数目

2) 可用IOPS =(物理磁盘总IOPS*写百分比/RAID写惩罚)+(物理磁盘总IOPS*读百分比)

3) 应配置物理磁盘总IOPS=(桌面需求总IOPS*读百分比)+RAID写惩罚 *(桌面需求总的IOPS * 写百分比)


举例说明:

普通办公场景下,总计40个用户,每桌面平均20IOPS,桌面需求总IOPS为800IOPS;物理磁盘做RAID1组,按照读写比例2:1计算,则:

应配置物理磁盘总IOPS=800*(2/3)+2*800*(1/3)=1067IOPS

如果选择7200rpmSAS硬盘(76IOPS/盘),则需要14块硬盘。此外,还需综合考虑云系统带来的磁盘性能开销。


2.3.4 LVM文件系统IOPS

单台服务器场景下,可采用LVM+RAID的方式构建存储系统,由于LVM对磁盘IOPS影响不大,可参照上述RAID组进行IOPS计算。


2.3.5 分布式存储系统

分布式存储系统下,影响存储IOPS的因素主要有存储系统架构、存储网络传输性能、存储数据副本数、磁盘性能、磁盘数量等。当前,典型的分布式存储系统,大多采用固态硬盘+机械硬盘的混合部署方式来提升存储系统读写性能,具体存储IOPS由供应商依据用户需求给出具体解决方案。


3 网络

3.1 链路与带宽

类别

项目

资源计算与说明

数据网络




用户Internet网络访问需求(虚拟桌面到外部Internet

用户数量:USER_NUM

需求:NET_MAX

用户网络需求:NET_TOTAL= USER_NUM* NET_MAX

例子:

USER_NUM=115;

NET_MAX=15Mbps;

NET_TOTAL=115*15=1725Mbps.

用户终端到连接服务器的通信需求

当连接服务器只承载认证通信时,流量负载很小,1MB左右的网络带宽即可。
若考虑架构的安全性,连接服务器承载中转虚拟桌面的通信流量时,则需要结合用户终端到虚拟机桌面的通信负载进行考虑。

用户终端到虚拟桌面的通信需求

用户终端上使用远程桌面传输协议连接到虚拟桌面时产生的流量。

管理网络

连接服务器到管理服务接口通信需求

连接服务器到管理服务接口的通信流量。流量负载很小,1MB左右的网络带宽即可。

管理网络通信需求

云计算系统计算、存储、网络资源管理通信流量;使用千兆网卡、千兆网线配置即可。

存储网络

存储服务器之间的通信需求

利用千兆/万兆网卡与网线构建的高速存储网络。


3.2 网卡

目前,在用户终端侧可选择百兆/千兆网卡,服务器端可选择千兆/万兆网卡即可满足绝大多数的应用场景需求。


3.3 交换机

交换机的性能主要由背板带宽、端口容量、包转发率、端口速率等因素决定。

1)背板带宽:由端口容量和包转发率共同决定,桌面云环境下,包转发率基本都满足要求,主要评估端口容量是否满足要求。

2)端口容量≥2*(X*100Mbps+Y*1000Mbps+Z*10Gbps),其中,X/Y/Z分别代表交换机的百兆/千兆/万兆端口数量。

3)端口数量:按实际终端和服务器网口数量评估。

对于汇聚/核心交换机:汇聚/核心,以及连接服务器所在的交换机至少为千兆交换机,最好支持端口聚合。终端接入交换机:建议为具有千兆上行接口的百兆交换机,或千兆交换机;其中,每千兆上联口所承载的接入终端数建议不超过40个(以每终端20Mbps流量估算),若超过40个时,则建议使用万兆口上联或端口聚合。


4 终端

用户侧终端可使用普通PC、平板、瘦终端等设备接入桌面云环境。其中,瘦终端是一种精简版的计算机,主要负责接收云端服务端传递过来的图像和信息,并将其鼠标、键盘等输入传送到云端服务器处理。目前市场上主流的终端有ARM架构和X86架构,其中,X86架构性能较优。用户可依据具体场景需求及预算,选择性价比合适的产品即可。灵跃云提供的X86终端如下图所示。





5 结束语

以上一期获取的用户应用场景技术指标为基础,结合本期介绍的云服务器、网络、终端规划指导,以及云桌面软件的特性,可以为用户建设高效管理、简易操作的云桌面系统。

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