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從第一臺個人電腦誕生之日起,不管是硬件根據摩爾定律的升級換代,還是操作系統和應用軟件的不斷重構更新,基礎軟硬件的兼容性問題也一直伴隨存在著。計算機業界諸多巨頭廠商也都深受軟硬件兼容性問題的困擾,為解決這一難題都不惜花費巨資,嘗試各種解決方案。
圖1.Win10下的藍屏現象 微軟的Windows操作系統幾乎是個人電腦的另一個代名詞,Windows在帶來圖形用戶界面和便捷交互體驗的同時,突發的“藍屏”是常見的痼疾之一,操作系統與軟硬件兼容性問題就是”藍屏”問題的幕后黑手。微軟從WindowsXP時代起,為解決“藍屏”等問題建立了硬件質量計劃實驗室WHQL (Windows Hardware Quality Lab),推出徽標計劃,該計劃包括制定硬件認證規則和程序、開發兼容性測試工具,諸如Win7的HCK(Windows Hardware Certification Kit)和Win10系統的HLK(Windows Hardware Lab Kit)、最后對通過測試的硬件產品授予微軟徽標的使用授權,同時把其驅動程序發布到Windows driver update中供用戶下載使用。
圖2.微軟徽標計劃 迄今為止,微軟已經累計為1575批次臺式機和1550批次筆記本完成了兼容性測試,可謂是任重而道遠。 無獨有偶,不光是Windows系統,國內外的Linux廠商也都采用了同樣做法。紅帽作為國外Linux代表廠商也格外重視軟硬件的兼容性問題。紅帽會測試其他廠商的軟硬件產品與自家的Linux企業版及實時版、OpenStack平臺、集群存儲的兼容性,并把通過測試的軟硬件產品納入紅帽生態并對外發布。國內在信息技術應用創新大潮的引領下,基礎軟硬件廠商也都把兼容性測試當作生態建設的首要任務來抓,銀河麒麟推出了PK(飛騰、銀河麒麟)體系兼容性認證、統信軟件力推UOS兼容性測試、龍芯、鯤鵬也都有其自己的兼容性認證體系。
圖3.UOS針對不同芯片架構的多個版本 兼容性的定義是指,在共享相同的硬件或軟件環境的條件下,產品、系統或組件能夠與其他產品、系統或組件交換信息,和/或執行其所需的功能的程度。說直白些就是同一套軟件或外設在不同架構的硬件或操作系統之下,功能和性能能否達到100%發揮,可用性、可穩護性和安全性能否保持一致水平。從長遠發展來看,解決兼容性問題有更深遠的意義,因為國內CPU芯片有X86、ARM、MIPS、Alpha多種架構,再來分別適配統信的UOS和麒麟OS兩種操作系統,就會產生8種組合,再去適配眾多的應用軟件和外設簡直是一項非常艱巨的任務。那是否能找出更為簡單解決兼容性問題的方法呢?答案是肯定的,采用桌面云是一種有效的方式。 桌面云是指通過客戶端或者其他與網絡鏈接的設備來訪問云端桌面的一種模式,由桌面虛擬化軟件、虛擬桌面傳輸協議、虛擬桌面連接代理和終端(包括瘦、胖及移動終端等)共同組成。桌面云主要分為VDI(虛擬桌面基礎架構)和IDV(智能桌面虛擬化)兩大技術路線,這兩大技術路線在解決軟硬件兼容性問題上各有所長,都能簡化軟硬件適配的復雜性。 先說VDI架構,通過服務器虛擬化技術把服務器端硬件資源實現池化,池化資源生成虛擬桌面集群統一完成計算、存儲、管理等過程。終端借助網絡連接和桌面協議連接至服務器端,實現虛擬桌面的顯示和外設指令的傳輸。由于VDI是一種在服務器端進行集中計算、集中管理的架構,這就相當于把復雜的軟硬件兼容性問題放在服務器端進行了統一解決,所依托的技術和工具就是服務器虛擬化、hypervisor和virtual machine monitor(VMM)。把原本需要進行大量適配兼容工作的終端完全解放出來,運行一個虛擬桌面代理程序即可。在不同架構的電腦整機上需要進行8次軟硬件適配的工作使用VDI方案只需1次適配即可解決,可謂是畢其功于一役。
圖4. VDI桌面云架構 IDV架構是一種分布式計算、集中管理的架構。服務器上生成虛擬桌面鏡像,通過網絡將鏡像推送至終端運行,在終端節點上完成虛擬桌面的程序計算和數據存儲,同時把數據上傳到云端同步保存。在服務器端可實現桌面鏡像、用戶、策略和數據的集中管理。跟VDI相比,把在服務器上的hypervisor層移值到了IDV胖終端上實現,在終端上實現了將操作系統與硬件的抽象分離。同時通過運用GPU和外設透傳等技術,各種外設識別也不再需要通過桌面協議重定向到服務器上去解決,其優勢一是大大簡化外設與終端適配的工作量,其二是IDV胖終端的運行不再強依賴于網絡和桌面協議,這樣的特性使IDV方案更適合運用在業務實時性要求高、外設眾多、斷網可用的政務窗口、醫療工作站等場景上。
圖5.IDV桌面云架構 由此可以看出,在當前國內諸多芯片廠商架構各異、操作系統群雄并起的大背景之下,能有效解決基礎軟硬件廠商的兼容性問題,能顯著降低最終客戶花在外設、應用軟件適配上的財力和時間成本,或許桌面云技術是可以突破當前困境的一把有利武器。 中國電子技術標準化研究院/信息技術研究中心主任 周平 |
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