淺談計算機虛擬化技術論文
計算機虛擬化通常上是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。合理的采用虛擬化技術,不僅能夠改善政府部門現(xiàn)有機房資源的使用,更能在管理、安全和可擴展能力上為機房的發(fā)展提供一個良好的基礎,從而構建一個功能完善、結構簡單、性能相對強大的數(shù)據(jù)中心。 以下是學習啦小編為大家精心準備的：淺談計算機虛擬化技術相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談計算機虛擬化技術全文如下：
摘 要 虛擬化(Virtualization)，伴隨著計算機技術的發(fā)展與應用。在信息化建設的不同時期，虛擬化都受到了計算機廠商和用戶的關注。虛擬化的優(yōu)勢在于它能將所有可用的計算和存儲資源以資源池的方式組成一個單一的整合視圖，通過提供虛擬功能，可將資源看作一個單一公共的平臺，最終資源池就像我們日常生活中的水和電一樣，成為企業(yè)信息系統(tǒng)中的“公用設施”。在未來的幾年內，虛擬化將成為計算機技術中最具發(fā)展?jié)摿Φ念I域。
關鍵詞 虛擬化 資源 潛力領域
1計算機虛擬化技術簡介
虛擬化是一個廣義的術語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng)，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。
純軟件虛擬化解決方案存在很多限制。“客戶”操作系統(tǒng)很多情況下是通過VMM(Virtual Machine Monitor，虛擬機監(jiān)視器)來與硬件進行通信，由VMM來決定其對系統(tǒng)上所有虛擬機的訪問。(注意，大多數(shù)處理器和內存訪問獨立于VMM，只在發(fā)生特定事件時才會涉及VMM，如頁面錯誤。)在純軟件虛擬化解決方案中，VMM在軟件套件中的位置是傳統(tǒng)意義上操作系統(tǒng)所處的位置，而操作系統(tǒng)的位置是傳統(tǒng)意義上應用程序所處的位置。這一額外的通信層需要進行二進制轉換，以通過提供到物理資源(如處理器、內存、存儲、顯卡和網卡等)的接口，模擬硬件環(huán)境。這種轉換必然會增加系統(tǒng)的復雜性。此外，客戶操作系統(tǒng)的支持受到虛擬機環(huán)境的能力限制，這會阻礙特定技術的部署，如64位客戶操作系統(tǒng)。在純軟件解決方案中，軟件堆棧增加的復雜性意味著，這些環(huán)境難于管理，因而會加大確保系統(tǒng)可靠性和安全性的困難。
而CPU的虛擬化技術是一種硬件方案，支持虛擬技術的CPU帶有特別優(yōu)化過的指令集來控制虛擬過程，通過這些指令集，VMM會很容易提高性能，相比軟件的虛擬實現(xiàn)方式會很大程度上提高性能。虛擬化技術可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM軟件能夠改進純軟件解決方案。由于虛擬化硬件可提供全新的架構，支持操作系統(tǒng)直接在上面運行，從而無需進行二進制轉換，減少了相關的性能開銷，極大地簡化了VMM設計，進而使VMM能夠按通用標準進行編寫，性能更加強大。
2計算機虛擬化技術
虛擬化技術和分區(qū)技術是緊密結合在一起，從60年代Unix誕生起，虛擬化技術術和分區(qū)技術就開始了發(fā)展，并且經歷了從“硬件分區(qū)”→“虛擬機”→“準虛擬機”→“虛擬操作系統(tǒng)”的發(fā)展歷程。最早的分區(qū)技術誕生自人們想提升大型主機利用率需求。比如在金融、科學等領域，大型Unix服務器通常價值數(shù)千萬乃至上億元，但是實際使用中多個部門卻不能很好地共享其計算能力，常導致需要計算的部門無法獲得計算能力，而不需要大量計算能力的部門占有了過多的資源。這個時候分區(qū)技術出現(xiàn)了，它可以將一臺大型服務器分割成若干分區(qū)，分別提供給生產部門、測試部門、研發(fā)部門以及其他部門。
2.1硬件分區(qū)技術
硬件資源被劃分成數(shù)個分區(qū)，每個分區(qū)享有獨立的CPU、內存，并安裝獨立的操作系統(tǒng)。在一臺服務器上，存在有多個系統(tǒng)實例，同時啟動了多個操作系統(tǒng)。這種分區(qū)方法的主要缺點是缺乏很好的靈活性，不能對資源做出有效調配。隨著技術的進步，現(xiàn)在對于資源劃分的顆粒已經遠遠提升，例如在IBM AIX系統(tǒng)上，對CPU資源的劃分顆?？梢赃_到0.1個CPU。這種分區(qū)方式，在目前的金融領域，比如在銀行信息中心得到了廣泛采用。
2.2虛擬機技術
在虛擬機技術(Virtual Machine Monitor)中，不再對底層的硬件資源進行劃分，而是部署一個統(tǒng)一的Host系統(tǒng)。在Host系統(tǒng)上，加裝Virtual Machine Monitor，虛擬層作為應用級別的軟件而存在，不涉及操作系統(tǒng)內核。虛擬層會給每個虛擬機模擬一套獨立的硬件設備，包含CPU、內存、主板、顯卡、網卡等硬件資源，在其上安裝所謂的Guest操作系統(tǒng)。最終用戶的應用程序，運行在Guest操作系統(tǒng)中。這種虛擬機運行的方式有一定的優(yōu)點，比如能在一個節(jié)點上安裝多個不同類型的操作系統(tǒng);但缺點也非常明顯，虛擬硬件設備要消耗資源，大量代碼需要被翻譯執(zhí)行，造成了性能的損耗，使其更合適用于實驗室等特殊環(huán)境。其代表產品有EMC旗下的VMware系列、微軟旗下的Virtual PC/Server系列等。
2.3準虛擬機技術
為了改善虛擬機技術(Virtual Machine Monitor)的性能，一種新的準虛擬化技術(Para-Virtualizion)技術誕生了。這種虛擬技術以Xen為代表，其特點是修改操作系統(tǒng)的內核，加入一個Xen Hypervisor層。它允許安裝在同一硬件設備上的多個系統(tǒng)可以同時啟動，由Xen Hypervisor來進行資源調配。在這種虛擬環(huán)境下，依然需要模擬硬件設備，安裝Guest操作系統(tǒng)，并且還需要修改操作系統(tǒng)的內核。Xen相對于傳統(tǒng)的Virtual Machine Monitor，性能稍有提高，但并不十分顯著。為了進一步提高性能，Intel和AMD分別開發(fā)了VT和Pacifica虛擬技術，將虛擬指令加入到了CPU中。使用了CPU支持的硬件虛擬技術，將不再需要修改操作系統(tǒng)內(下轉第156頁)(上接第153頁)核，而是由CPU特有的指令集進行相應的轉換操作。
2.4操作系統(tǒng)虛擬化技術
最新的虛擬化技術已經發(fā)展到了操作系統(tǒng)虛擬化，以SWsoft的Virtuozzo/OpenVZ和Sun基于Solaris平臺的Container技術為代表，其中Virtuozzo是商業(yè)解決方案，而OpenVZ是以Virtuozzo為基礎的開源項目。他們的特點是一個單一的節(jié)點運行著唯一的操作系統(tǒng)實例，通過在這個系統(tǒng)上加裝虛擬化平臺，可以將系統(tǒng)劃分成多個獨立隔離的容器，每個容器是一個虛擬的操作系統(tǒng)，被稱為虛擬環(huán)境(即VE，Virtual Environment)，也被稱為虛擬專用服務器(即VPS，Virtual Private Server)。在操作系統(tǒng)虛擬化技術中，每個節(jié)點上只有唯一的系統(tǒng)內核，不虛擬任何硬件設備。此外，多個虛擬環(huán)境以模板的方式共享一個文件系統(tǒng)，性能得以大幅度提升。在生產環(huán)境中，一臺服務器可根據(jù)環(huán)境需要，運行一個VE/VPS，或者運行上百個VE/VPS。所以，操作系統(tǒng)虛擬化技術是面向生產環(huán)境、商業(yè)運行環(huán)境的技術。
3虛擬化技術的前景及問題
近年來，虛擬技術成為IT技術發(fā)展的一個亮點。之所以如此，是人們看到了虛擬技術帶來的價值――降低總體擁有成本(TCO)和提高投資回報率(ROI)。當前傳統(tǒng)的IT架構中的主要問題是：IT特性與IT經濟性不成比例;應用被捆綁在固定的平臺上;各種應用不同的平臺，需有專用或針對特別應用的開發(fā)、測試、生產、災難恢復環(huán)境;每個應用環(huán)境均需按預計最大負載來構建，彼此之間僅有較低的或根本沒有資源共享等問題，嚴重影響了IT的投資回報，使企業(yè)難以從IT技術平臺上獲得最大化的支持。虛擬技術的出現(xiàn)和應用為解決上述問題提供了方法。為了虛擬技術的廣泛的應用，下面幾個問題值得重視。
要加強虛擬技術在IT架構中的綜合應用研究，虛擬技術在IT架構中應該得到充分的應用，應該包括服務器虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化、數(shù)據(jù)中心虛擬化、應用虛擬化等方面，隨時滿足客戶的應用需求。
負載均衡是虛擬計算機應用的一個重要問題，這一問題解決得好壞直接影響系統(tǒng)的性能。負載均衡即任務調度是將各個任務比較均衡地分配到不同的虛擬計算機中進行計算處理。在虛擬環(huán)境下，通過工作負載管理軟件，還將實現(xiàn)服務器群的虛擬化管理。當發(fā)現(xiàn)一個服務器的能力不夠用時，通過網絡和軟件調用另一個服務器，通過軟件監(jiān)控，然后自動做出調整，使系統(tǒng)擁有更強的可靠性和高的可用性、靈活性。目前一些廠商的工作負載管理軟件只支持單一服務器資源和工作流的管理。應該說，虛擬環(huán)境的建立健全是大范圍的，因而系統(tǒng)的容錯和災備在虛擬技術應用中也就不難加以實現(xiàn)。
虛擬計算機的標準化是虛擬計算機技術應用發(fā)展的關鍵，標準化的一個重要特點就是擴展的隨意性。標準化已經成為用戶選用虛擬計算機的一個條件，“基于標準的計算”的概念，將發(fā)揮越來越重要的作用。
參考文獻
[1] 魯松.計算機虛擬化技術及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.
[2] 英特爾開源軟件技術中心.系統(tǒng)虛擬化--原理與實現(xiàn)[M].北京：清華大學出版社，2009.
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