系统设计

1. 技术背景

根据用户在云端共享层次（参见《IT系统组成》教程）的不同，有如下几种实现技术。

1）共享信息和技术（Ⅰ 型）

这是最轻量级的，所有的人都用同一个账户登录，进入同一个用户环境，可运行同一个程序集中的程序，每个人的数据集对其他人可见。用户一退出，其计算痕迹全部被删除。本方法特别适用于公共场所，如图书馆的多媒体阅览室、教育培训机构的计算机室、智能会议室、查询终端等。

2）独占信息、共享技术（Ⅱ 型）

这是较轻量级的，即每个用户独占数据集和少量应用软件，共享硬件、系统软件（如操作系统）和大部分应用软件。这就是多用户系统，Linux 操作系统是一个典型的多用户系统，Windows 的远程桌面服务也是多用户系统。

多用户系统又存在以下两种实现方法：

App 方式，即在本地创建快捷方式，指到云端的程序（程序安装在云端并在云端运行）。

远程桌面方式，用户直接登录到云端并进入自己的用户环境。

这两种方法都要求事先在云端创建账号，并配置用户环境。在第一种方法中，当用户双击快捷方式时，会自动登录云端（账号和密码事先配置好），然后在云端计算。第二种方法是人工登录到云端桌面。

App 方式可以实现“单一入口、分工计算”的目的，即若干台云端服务器可以分工计算，比如有的服务器运行办公软件，有的服务器运行多媒体软件，有的服务器运行游戏软件，有的服务器专门用于科学计算，等等，然后把这些程序都整合到用户的桌面上来。

为了实现这种“单一入口、分工计算”的目的，必须采用单点登录（用户集中认证）和家目录漫游。用户的桌面可以在本地，也可以在云端（专门用一台服务器存放桌面），桌面上的快捷方式可以由用户自己创建（但规定了可选择的程序集），也可以由系统管理员推送过来。当用户数达到几百、上千甚至上万时，采用 RemoteApp 方式较合适。

3）独占信息和应用软件，共享硬件和操作系统（Ⅲ 型）

这是基于操作系统层面的虚拟机，也称为“容器”（常说的 VPS，即虚拟私有服务器）。每个 VPS 都拥有自己的 IP、根文件系统、用户认证系统，以及应用软件集，但是同一台物理机器上的 VPS 共享底层的操作系统内核，用户使用 VPS 就像使用一台单独的物理机器（但是涉及操作系统内核修改的操作是禁止的，比如我们经常会在 Linux 下重构内核，这在 VPS 中是不允许的）。

从整台物理机来看，由于内存中只有一个操作系统在运行，所以与全虚拟机相比，物理机能输出更大的有效计算能力，也能承载更多的“容器”，容器数量几乎多出一倍。另外，与上面两种方法相比，VPS 能达到更好的数据隔离效果。本技术方案特别适合个性化用户和要求数据隔离良好的应用，绝大多数 VPS 提供商都会采用。

4）虚拟机（Ⅳ 型）

虚拟机共享硬件和 Hypervisor 层（有的是操作系统，有的是虚拟层），独占操作系统、应用软件和信息。

与 Ⅲ 型相比，虚拟机具备更佳的隔离效果，用户透明度更高，远程用户几乎不能分辨自己使用的到底是虚拟机还是物理机，在物理机上能进行的操作在虚拟机里都能进行。但是由于一台物理机同时运行多个操作系统，所以资源浪费更大。对于一些要做深度开发的技术工程师（如程序开发员），建议给他们创建虚拟机，允许他们配置虚拟机硬件、安装操作系统、安装开发工具等。

5）物理机（Ⅴ 型）

这是最重量级的，即独占网络层以上的全部信息和技术，直接给用户分配物理机。用户通过远程管理卡连接到物理机，从而可以开关机、配置 BIOS 参数、安装操作系统、配置网络参数、安装应用软件等。物理机的隔离效果最佳，用户个人体验最佳，但是成本也最高。对于一个单位组织的IT工程师，建议给他们分配物理机。