显示虚拟化及其应用

前言

虚拟化技术在云和物联网的时代无处不在，无论是在云端、边沿测甚至在桌面电脑都能看到虚拟化技术的应用。虚拟化就是由虚拟机管理器负责管理宿主机上的资源，向上给虚拟机呈现出一个完整的系统，包括CPU，内存，I/O设备等。在虚拟机上面可以安装各种操作系统，比如Windows、Android等。一个宿主机上可以跑若干个虚拟机，多个虚拟机共享宿主机上的资源。那么如何显示虚拟机的界面，尤其是图形化界面的显示，是本文讨论的话题。

什么是显示虚拟化？

虚拟机如果不需要显示界面，仅仅提供服务，那么可以不用考虑显示虚拟化，那就是虚拟化服务器。但很多应用场景需要显示图形化的界面，比如远程桌面，云游戏，智慧教室，呼叫中心坐席桌面等。显示虚拟化就是如何显示虚拟机的界面的问题。

显示虚拟化大体分三种形式：

• 本地显示：将虚拟的界面显示到宿主机系统上的一个窗口上。如下图所示是在一个Ubuntu系统的宿主机上开启的一个Windows虚拟机的本地显示的例子。
  

• 远程显示：通过网络将虚拟机的界面送到一个远程接入的客户机上。远程显示和远程桌面的概念有点类似，但有所差别。远程桌面可以不是虚拟机的桌面，也可以是一台物理机的桌面。也就是说远程桌面可以跟虚拟机无关。
  

• 直接显示：将虚拟机的界面直接显示到一个物理显示器上，这样给人的感觉一个虚拟机就像真实的物理机一样，极大地提升了用户体验。
  

虚拟化显示如果加上输入输出的交互能力，那么就成了桌面虚拟化。透过虚拟化的桌面，用户可以操作部署在本地或者是远端的虚拟机。

每种形式都有其合适的应用场景。本地显示个人用得比较多，工程师在安装、调试虚拟机时就挺有用的。个人运行一些老的系统，比如WindowsXP、Windows7等使用本地显示也是很常见的。远程显示则在云桌面、云游戏这类中心化计算场景中使用，VDI（Virtual Desktop Infrastructure）就是一个例子。直接显示则在零售、教育、营业厅的场景有很多应用，我们一般把这类应用叫做IDV(Intelligent Desktop Virtualization, 智能桌面虚拟化)。下面重点介绍直接显示在这几个场景下的应用形式。

虚拟机直接显示在零售行业的应用

在零售门店往往需要几个零售终端：一台POS机负责收银、一台监控机连接多个摄像头负责监控、一台广告机可以播放打折、优惠、新款等信息。通常POS是跑在Windows系统上，监控机跑在Linux操作系统上，而广告机则使用安卓系统。传统情况下这就需要三台独立的电脑。利用基于虚拟机的方案可以进行负载整合，可以在一台性能比较好的X86的电脑上跑多个虚拟机：一个Windows虚拟机、一个Linux虚拟机和一个Android虚拟机。加上直接显示的方式，使得用户的体验跟实际三台物理的机器完全一样。这种方案的好处很多，比如可以减少总体拥有成本，减少布线的复杂性，可管理性更强，灵活性更高。

虚拟机直接显示在教育行业的应用

现在在教育行业里，教室里往往都会配备一个教学电脑，老师利用这个电脑给学生授课。但是不同老师需要不同的课件，也而且不同课程的老师也会需要安装不同的软件。因为是不同的人操作同一个电脑，基于传统的物理机的方式很容易在一段时间后就出现电脑系统变得臃肿、缓慢、混乱，机器出了问题之后又得面临繁琐的系统、驱动、应用软件的重装工作，更不用说可能因病毒带来的各种困扰。而基于虚拟机的方案，不同老师可以有自己独立的镜像，完全可以按照自己喜欢的方式使用电脑而不影响到别人，出了问题也容易恢复。基于直接显示的显示虚拟化方案，用户体验也完全没有差别。

虚拟机直接显示在营业厅的应用

无论是在电信运营商的营业厅还是在银行的营业厅里，现在都出现了一些自助操作终端，方便一些常规的操作让客户自助完成，对于营业厅来说不仅仅较少的硬件成本，也减少了人员成本，对于客户来说也减少的排队时间。

综上，基于直接显示显示的虚拟化方案，相对于传统的基于物理机的方案，可以帮助企业减少成本，提升管理效率，并且拥有相同的用户体验。

参考链接

1. GVTd_Setup_Guide
2. GPU虚拟化技术 GVT-g GVT-s GVT-d AMD NVIDIA
3. 利用超融合打造新一代呼叫中心坐席桌面
4. 主流桌面连接协议对比分析
5. 系统启动过程屏幕的显示是如何实现的？
6. Sharing Guest Framebuffer with Host