作者 ｜ 池偉，單位：中國(guó)移動(dòng)智慧家庭運(yùn)營(yíng)中心安全產(chǎn)品部

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在傳統(tǒng)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，PC機(jī)既是基礎(chǔ)也是核心。但PC機(jī)在網(wǎng)絡(luò)搭建過(guò)程中容易出現(xiàn)諸如配置部署復(fù)雜、軟件硬升級(jí)成本高、機(jī)密數(shù)據(jù)分散以及數(shù)據(jù)安全保障機(jī)制不完善等一系列問(wèn)題，不便于數(shù)據(jù)的集中管理和維護(hù)。于是云桌面逐漸進(jìn)入人們的視野，并受到越來(lái)越多的關(guān)注。

1背景

云桌面主要是指PC端的桌面系統(tǒng)（如windows）運(yùn)行在云端，用戶(hù)在本地通過(guò)軟終端或者瘦終端作為入口，外接顯示器，連接到遠(yuǎn)程的桌面系統(tǒng)，體驗(yàn)就如同本地電腦一樣，整個(gè)使用過(guò)程中，所有的計(jì)算工作在云端完成。

2022年6月13日，IDC發(fā)布的《虛擬客戶(hù)端計(jì)算軟件市場(chǎng)半年跟蹤報(bào)告》（如下圖所示）顯示：2021年虛擬客戶(hù)端計(jì)算軟件市場(chǎng)的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了3.2億美元（21.6億人民幣），同比增長(zhǎng)25.2%。

IDC定義的虛擬客戶(hù)端計(jì)算軟件市場(chǎng)主要指的是與桌面云/桌面虛擬化技術(shù)相關(guān)的軟件市場(chǎng)，包括了虛擬桌面，應(yīng)用虛擬化以及其他種類(lèi)的桌面云/桌面虛擬化技術(shù)。這并非是一個(gè)新興市場(chǎng)，但隨著這幾年疫情催生的企業(yè)工作方式轉(zhuǎn)型，以及云上DaaS（Desktop as a Service）模式的高速發(fā)展，整體市場(chǎng)迸發(fā)出了新的活力。

2發(fā)展歷史

縱觀(guān)云桌面的技術(shù)演進(jìn)路線(xiàn)，從兩大巨頭Citrix和VMware的發(fā)展歷程（如下圖所示）中可看出，它們分別聚焦于一項(xiàng)技術(shù)側(cè)重點(diǎn)：Citrix公司是以推流協(xié)議起家，在桌面虛擬化的關(guān)鍵核心技術(shù)上已經(jīng)研發(fā)儲(chǔ)備超過(guò)30年之久，推流協(xié)議的性能業(yè)界第一；而VMware公司則是以虛擬化技術(shù)起家，在服務(wù)器虛擬化方面的研發(fā)儲(chǔ)備也超過(guò)30年之久，虛擬化解決方案整體市場(chǎng)占比超過(guò)90%。

國(guó)內(nèi)云桌面企業(yè)從2010年開(kāi)始陸續(xù)發(fā)力，多以企業(yè)私有云場(chǎng)景入手點(diǎn)。但近些年，國(guó)內(nèi)多家廠(chǎng)商也陸續(xù)進(jìn)入到公有云市場(chǎng)。主流云桌面廠(chǎng)商主要有阿里云、中興、銳捷、深信服、華為等，其云桌面產(chǎn)品涉及的關(guān)鍵技術(shù)有自研、合作、基于開(kāi)源改造等，但是核心關(guān)鍵技術(shù)都包括計(jì)算資源云化（虛擬化）、端到端推流（遠(yuǎn)程顯示協(xié)議）、網(wǎng)絡(luò)傳輸（抗抖動(dòng)、低時(shí)延）、外設(shè)適配（USB設(shè)備遠(yuǎn)程接入）。

3技術(shù)架構(gòu)

經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)演進(jìn)，各大廠(chǎng)商的云桌面整體方案如下圖所示：

• 用戶(hù)層：用戶(hù)通過(guò)軟件終端或者硬件終端連接遠(yuǎn)程桌面系統(tǒng)
• 網(wǎng)絡(luò)層：在公有云或者私有云網(wǎng)絡(luò)環(huán)境傳輸數(shù)據(jù)
• 接入層：負(fù)責(zé)用戶(hù)信息校驗(yàn)、桌面分配控制、連接、安全控制等
• 虛擬桌面池：給用戶(hù)分配虛擬的桌面系統(tǒng)并關(guān)聯(lián)虛擬資源
• 資源池：將硬件層的資源進(jìn)行虛擬池化管理

基于上述功能架構(gòu)，從技術(shù)角度概括為如下一張圖：

整個(gè)端到端的流程可以總結(jié)為流化的過(guò)程，主要分為云、端、網(wǎng)三大部分，下面分別從這三部分展開(kāi)說(shuō)明。

（一）云：虛擬化、抓屏、編碼（計(jì)算資源云化、端到端推流）

1. 虛擬化

基于x86架構(gòu)實(shí)現(xiàn)桌面系統(tǒng)虛擬化，遷移至安卓場(chǎng)景需要考慮ARM虛擬化；考慮到編碼性能優(yōu)化，需要實(shí)現(xiàn)GPU虛擬化或者GPU直通（成本較高）。

2.抓屏

針對(duì)GuestOS（以L(fǎng)inux為例）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)屏幕抓屏，大致涉及的流程包括：應(yīng)用（顯示Client）、服務(wù)端（顯示Server）、OpenGL（實(shí)現(xiàn)Mesa 3D）、libDRM、DRM（kernel）、GPU，不同的桌面系統(tǒng)圖形棧有所差異，需要針對(duì)性的優(yōu)化。

3.編碼

抓屏采集到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行編碼傳輸，為了降低帶寬占用，需要從碼率、幀率、分辨率三個(gè)維度上綜合性?xún)?yōu)化，根據(jù)系統(tǒng)資源占用情況、當(dāng)前用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)傳輸和用戶(hù)體驗(yàn)的平衡，實(shí)現(xiàn)傳輸自適應(yīng)。

（二）端：解碼、指令收集上傳、USB外設(shè)接入（端到端推流、外設(shè)適配）

1. 解碼

一般場(chǎng)景下通過(guò)H.264軟解方式即可，但是在游戲等對(duì)體驗(yàn)要求極高的場(chǎng)景下需要考慮H.265硬解方案，終端側(cè)對(duì)應(yīng)的設(shè)備硬件、適配工作等成本會(huì)增加。

2.指令收集上傳

終端設(shè)備上會(huì)采集鍵鼠等外接設(shè)備的按鍵控制指令并組裝成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)協(xié)議格式上傳云端，由云端系統(tǒng)解析并進(jìn)行事件響應(yīng)。

3.USB外設(shè)接入

在桌面場(chǎng)景下，為了符合用戶(hù)對(duì)PC端電腦的所有使用場(chǎng)景需求，USB的外設(shè)接入適配是必不可少的工作，常見(jiàn)的有U盤(pán)、攝像頭、麥克風(fēng)等。不同廠(chǎng)家的云桌面技術(shù)棧會(huì)存在差異，相應(yīng)的USB外設(shè)能力也參差不齊，與桌面協(xié)議強(qiáng)耦合，導(dǎo)致云桌面的整體能力替換成本巨大。所以外設(shè)方面可以采用USB/IP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)，USB/IP在2009年已經(jīng)合并到Linux Kernel，而且該方案完全跨平臺(tái)（云電腦平臺(tái)），與桌面協(xié)議完全解耦，靈活可插拔。

（三）網(wǎng)：抗弱網(wǎng)環(huán)境、低時(shí)延傳輸（網(wǎng)絡(luò)）

1. 抗抖動(dòng)

可以采用QUIC UDP的方案，,基于 UDP 實(shí)現(xiàn)，握手過(guò)程簡(jiǎn)單，改進(jìn)了擁塞控制，可以多路復(fù)用，同時(shí)還具備FEC前向糾錯(cuò)特性，在網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)丟包時(shí)可以一定程度上保證數(shù)據(jù)的完整性。

2.低時(shí)延

云桌面場(chǎng)景的整個(gè)鏈路RTT包括如下步驟：

其中比較耗時(shí)的關(guān)鍵步驟為抓屏、編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸、解碼，所以整體的RTT時(shí)延控制不僅僅在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，云和端的圖形圖像編解碼等方面也需要深度優(yōu)化，降低時(shí)延。

以上從云、網(wǎng)、端三個(gè)方面分別詳細(xì)闡明了核心關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，在技術(shù)點(diǎn)逐個(gè)實(shí)現(xiàn)之后，可向下沉淀基礎(chǔ)能力，延展到其它業(yè)務(wù)場(chǎng)景，發(fā)揮更大的技術(shù)價(jià)值。

4總結(jié)展望

基于上述關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)分析，我們可梳理出云桌面所涉及的基礎(chǔ)能力：

資源云化能力、推流能力、網(wǎng)絡(luò)能力、外設(shè)適配能力統(tǒng)一建成后，在云計(jì)算和大帶寬高速發(fā)展的趨勢(shì)下，可通過(guò)能力組合復(fù)制，推廣衍生到越來(lái)越多的云化場(chǎng)景，將用戶(hù)側(cè)設(shè)備逐步瘦身，將計(jì)算能力逐步上云，發(fā)揮運(yùn)營(yíng)商IDC計(jì)算及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的綜合優(yōu)勢(shì)。