[发明专利]一种基于分布式虚拟服务技术的校园云平台系统和方法

权利要求书

1.一种以分布式虚拟服务技术为基础的云平台系统，即校园云平台系统；所述校园云平台系统的设计装置包括：

1）校园卡系统；

2）网管系统；

3）服务器端程序；

4）客户端程序。

2.根据权利要求1所述的网管系统，主要包括一个Web网站、一个MySQL数据库系统、一个系统服务程序；其特征在于下列几点：

1）网管系统统一管理用户账户、集中部署虚拟机，网管系统将管理员的操作指定发送到服务器端程序，由后者完成具体的操作并返回消息；

2）网管系统创建用户帐户和虚拟机时为每一个用户创建一个唯一的目录（UUID），并在该目录下创建用户的帐户文件、虚拟机配置文件和虚拟机磁盘文件；

3）学生的云账户和虚拟机的相关信息都保存在数据库中；通过网管系统可以查询用户账户、虚拟机信息；可以创建、运行、删除虚拟机等操作。

3.根据权利要求1所述的服务器端程序，主要包括虚拟磁盘同步、消息接收、消息解析、命令处理、虚拟机管理、数据处理和服务纠错等模块；其特征在于下列几点：

1）服务器端程序在后台集中完成每一个虚拟机的创建、运行、关闭、保存、删除等操作；

2）服务器端程序监听网管系统、客户端程序发来的操作指令，完成具体的操作，包括虚拟磁盘的拷贝、虚拟机的配置、虚拟机的启动运行等；

3）虚拟机操作系统可根据模板选择，包括中英文Windows XP、Windows 7、Linux等；

4）虚拟机创建好并运行后，客户端程序可连接登录该虚拟机桌面；也可以通过笔记本、云终端、智能手机等访问虚拟机。

4.根据权利要求1所述的客户端程序，包括读取校园卡读取模块、用户认证模块、消息接收模块、消息处理模块、连接登录模块、USB监听模块等；其特征在于下列几点：

1）客户端程序在用户输入学生的用户名和密码后，首先到网管系统进行身份认证，认证通过后获取虚拟机的信息，比如服务器地址和端口；

2）然后根据客户端电脑CPU是否支持虚拟化，决定是否从服务器上下载虚拟机虚拟磁盘和配置文件、以及本地运行虚拟机；最后连接登录运行的虚拟机，如同使用本地的桌面系统，用户还可以使用USB等存储媒介；

3）特别需要指出的是：客户端程序和服务器端程序可以在同一台电脑上，也可以和服务器端程序不在同一台电脑上。

5.根据权利要求1所述的云平台系统，其特征之一在于其运用了分布式虚拟服务技术，其特征在于下列几点：

1）汲取了网格计算的长处，将原本集中于服务器的桌面虚拟机，分布到各个支持虚拟化的电脑中，并统一调配资源，尽可能将桌面虚拟机和对应的客户端程序实例就近安排在同一台电脑上，从而大大缓解了桌面虚拟化所固有的网络压力；

2）对于支持虚拟化的电脑，由于桌面虚拟机通常就在客户本地，性能将会有很大的提高；

3）而对于不支持支持虚拟化的仅作为客户端的电脑，由于服务器负载的桌面虚拟机数目减少，虚拟桌面的性能也将大大提高。

6.根据权利要求1所述的云平台系统，其特征之二在于其灵活支持虚拟机运行在服务器端或客户端的方法：

1）普通电脑如果CPU支持虚拟化，运行虚拟机，可充分利用其CPU、内存、硬盘等资源；

普通电脑作为运行虚拟机的服务器端，和专门运行虚拟机的云服务器功能类似，区别在于硬件不同，并由此决定可运行多少个虚拟机；普通电脑如果CPU不支持虚拟化，则可以作为客户端，连接登录运行于服务器上的虚拟机；当然，支持虚拟化的普通电脑也可以作为客户端使用；

2）服务器上下载该用户的虚拟机目录，包括虚拟磁盘文件和虚拟机配置文件；下载完成后在客户端电脑运行虚拟机；最后通过客户端程序连接登录运行于该客户端电脑上的虚拟机；如果该用户以前在该客户端电脑上连接登录过自己的虚拟机，则不需要下载该用户的虚拟机目录；

3）如果客户端是其CPU不支持虚拟化的电脑，或是低功耗的、ARM芯片的云终端，用户在该客户端电脑上连接登录自己的虚拟机时，连接到专门的云服务器上的虚拟机。

7.根据权利要求1所述的云平台系统，其特征之三在于其多个虚拟机共享基本虚拟磁盘的方法：

1）一般情况下，每一个虚拟机都有一个独立的虚拟磁盘文件，创建虚拟机时从模板拷贝该虚拟磁盘文件；但计算中心机房电脑的空间有限，不可能为每一个学生都创建一个独立的虚拟磁盘文件；

2）所以本系统为每一个虚拟机配置两个虚拟磁盘：一个是安装好操作系统和应用软件的虚拟磁盘vdisk1.img；另一个是动态增加的虚拟磁盘vdisk2.img；第一个虚拟磁盘是只读的，机房的每台电脑上只要有一个该虚拟磁盘文件即可，每个用户新建虚拟机的第一个虚拟磁盘文件实际上是一个指向该虚拟磁盘的链接文件；虚拟机运行过程中，新安装的软件和生成的新文件，都保存在第二个虚拟磁盘上vdisk2.img，第二个虚拟磁盘在虚拟机运行前，只有几K大小，使用过程中逐步增加；

3）具体地说，多个虚拟机共享基本虚拟磁盘的方法如下①②③④；

①虚拟机运行时指定两个虚拟磁盘文件，并指定虚拟磁盘类型：第一个虚拟磁盘vdisk1.img类型是只读的、文件大小不变的；第二个虚拟磁盘vdisk2.img类型可读写的，文件大小动态增加的；

②虚拟机运行过程中打开/创建三个文件：打开只读类型的虚拟磁盘文件vdisk1.img；打开可读写类型的虚拟磁盘文件vdisk2.img；创建一个虚拟磁盘扇区映射表文件vm.map，每个扇区用一个比特位表示；

③如果虚拟机运行过程中要写入数据到虚拟磁盘文件，计算出在只读类型的虚拟磁盘文件vdisk1.img要写入位置的扇区号和要写入数据的大小，同时计算出该扇区在虚拟磁盘扇区映射表中的位置，并将该位置1，如果连续写入多个扇区的数据，则将映射表中连续多个比特位置1；同时将要写入的数据写入到可读写类型的虚拟磁盘文件vdisk2.img的同样位置；

④虚拟机在读取只读类型的虚拟磁盘文件vdisk1.img过程中，同时读取虚拟磁盘扇区映射表文件，如果读取位置在扇区映射表中对应的比特位被置1，则到可读写类型的虚拟磁盘文件vdisk2.img中相同位置读取块设备数据。