云計算與虛擬化

苗誠

摘要：云計算 （Cloud Computing）在當(dāng)今形勢下已經(jīng)被賦予了不同的含義。可以是通過一個遠(yuǎn)程虛擬服務(wù)器，能夠在遠(yuǎn)程隨意控制服務(wù)器的啟動和關(guān)閉，在該服務(wù)器中加載應(yīng)用程序。也可以是若干臺的服務(wù)器，抑或是成千上萬的服務(wù)器，運算著目前世界上最為繁雜的系統(tǒng)。作為云計算系統(tǒng)的核心成分——虛擬化（Virtualization）技術(shù)，能夠充分整合各種終端介質(zhì)的存儲資源，并通過高效的運算，為用戶提供相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：云計算；虛擬化；服務(wù)器；存儲

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0222-02

海量的計算及存儲功能，都能夠安全有指向性的，向授權(quán)應(yīng)用程序和用戶通過云計算來實現(xiàn)和訪問。通過建立包括發(fā)布平臺、大容量數(shù)據(jù)庫等運算支持，與計算能夠不斷變化自身的工作載荷，并通過設(shè)備擴(kuò)容的形勢自動擴(kuò)展。通過使用存儲云 （Storage Cloud），用戶的應(yīng)用程序和存儲數(shù)據(jù)可以得以安全的保存，并能夠通過集成部分照片、位置GPS等信息，與用戶本地數(shù)據(jù)創(chuàng)建聚合 （Mashup），實現(xiàn)數(shù)據(jù)的深度挖掘。

云計算與傳統(tǒng)模式的差異就在于，云計算是利用網(wǎng)絡(luò)來提供信息技術(shù)的多樣化的深度服務(wù)，其內(nèi)部功能進(jìn)行有機(jī)的封裝，通過網(wǎng)絡(luò)API提供服務(wù)。因此所謂運算、存儲等都將統(tǒng)籌成為資源，為相關(guān)服務(wù)提供支撐。云計算對于效率的要求尤為重要，在大規(guī)模部署應(yīng)用程序的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)迅捷準(zhǔn)確的滿足客戶需求。

云計算的模式在我國尚屬起步階段，但對于整個IT界已經(jīng)造成了翻天覆地的影響。企業(yè)可以通過自己建立數(shù)據(jù)中心來提供相關(guān)服務(wù)，也可以具備風(fēng)險承擔(dān)能力的電信基礎(chǔ)設(shè)施運營商來提供，因此基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（IAAS）是云計算的主要運營模式。

作為云計算系統(tǒng)的核心成分——虛擬化（Virtualization）技術(shù)，能夠充分整合各種終端介質(zhì)的存儲資源，并通過高效的運算，為用戶提供相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。相對于真實的電子產(chǎn)品（電腦等）及網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，它通過采用抽象的算法，將對象歸類并創(chuàng)建對象接口集，在忽略部分外部差異的情況下，通過特定的網(wǎng)絡(luò)操作來觸發(fā)接口功能，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的提供。其方式又可大致分為以下幾類：

1 虛擬化服務(wù)器

虛擬化服務(wù)器技術(shù)可以將單獨的物理服務(wù)器通過虛擬劃分的方式，分割成為多個虛擬服務(wù)器提供給不同的用戶使用。這種技術(shù)是基礎(chǔ)電信設(shè)施即服務(wù)的基礎(chǔ)條件（Intrastructure as a Service，IaaS）。

虛擬化服務(wù)器所應(yīng)具備的功能和技術(shù)如下：

多實例：多個虛擬服務(wù)器可以在同一個物理服務(wù)器上并行運行。

并行隔離：多實例并行運行的情況下，虛擬機(jī)之間要完全的保證隔離開來，確保虛擬服務(wù)器的運行安全及資源的高效利用。

CPU共享：通過對物理CPU的虛擬分割，通過分時共享的方式運行虛擬CPU的相關(guān)指令，因此便能夠極大的提升CPU的資源利用率。

內(nèi)存分割：對物理內(nèi)存進(jìn)行統(tǒng)一的管理，分割成為多個各自相對獨立的虛擬內(nèi)存，在每個虛擬內(nèi)存空間運行提供服務(wù)時可以做到無牽連性。

虛擬化I/O接口：對于各虛擬模塊實例提出的I/O請求，將物理設(shè)備封裝后開放虛擬接口，確保虛擬進(jìn)程的接口響應(yīng)。

無感知恢復(fù)：虛擬機(jī)之間擁有快速熱遷移技術(shù)（Live Migration），通過利用這種技術(shù)，當(dāng)一個虛擬機(jī)出現(xiàn)故障，能夠在用戶沒有明顯感知的情況下，迅速將所提供的服務(wù)遷移到另一無故障的虛擬機(jī)，確保用戶的使用。

負(fù)載均衡：通過對物理設(shè)備的利用情況進(jìn)行分析，從而做到動態(tài)的調(diào)整各個虛擬服務(wù)器的利用率，使物理服務(wù)器達(dá)到高效的運行。

集中管理：對于物理服務(wù)器采用集中管理的方式，能夠?qū)崟r的響應(yīng)各種突發(fā)情況，并能夠根據(jù)客戶的需求進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。

部署快捷：通過模塊化的方式能夠進(jìn)行快速部署，能夠同時滿足不同虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)，提供響應(yīng)的更新和升級服務(wù)。

2 虛擬化存儲

通過虛擬化的存儲方式，對整個云系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的資源整合管理，利用統(tǒng)一的存儲空間為用戶提供服務(wù)。這種存儲方式的功能和特點如下：

集中存儲：存儲資源以數(shù)據(jù)中心的模式集中管理，統(tǒng)一調(diào)配。

分布擴(kuò)展：利用易于擴(kuò)展、接口豐富的存儲介質(zhì)在服務(wù)器中實現(xiàn)異構(gòu)分布式存儲，用戶可以采用虛擬化的接口進(jìn)行統(tǒng)一訪問。

節(jié)約能源：整個云系統(tǒng)有著極大的耗電量，為確保用戶服務(wù)不受時間上的影響，需提供全時段訪問機(jī)制，不能有停機(jī)的時間。通過利用合理的分布方式和系統(tǒng)構(gòu)成，能夠調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行功耗，根據(jù)用戶使用情況變更模式，起到節(jié)能減排的作用。

硬盤映射：通過硬盤映射鏡像的方式，將虛擬化的硬盤提供給客戶作當(dāng)做本地存儲設(shè)備使用，能夠讓用戶感覺如同使用本地硬盤。

安全加密：每個云賬戶在加入系統(tǒng)之前，均必須通過安全認(rèn)證，并獲取認(rèn)證證書，同時為確保用戶數(shù)據(jù)的私密性，用戶數(shù)據(jù)在云端存儲均通過加密，只有用戶本人或用戶授權(quán)的賬戶可以解密。

管理層級：對于云端數(shù)據(jù)需對權(quán)限進(jìn)行層級上的管理，上級權(quán)限可查看或操作下級數(shù)據(jù)，下級則無法查看上級數(shù)據(jù)，平級之間無法互相查看數(shù)據(jù)。

3 應(yīng)用虛擬化

應(yīng)用程序?qū)Φ讓釉O(shè)備的影響，通過一定機(jī)制將其分類抽象出來，從而解除硬件對操作系統(tǒng)的依賴關(guān)系便是應(yīng)用虛擬化。虛擬化環(huán)境中對應(yīng)用與底層硬件設(shè)備的沖突做到了屏蔽，因此原則上應(yīng)用于本地的硬件、操作系統(tǒng)等環(huán)境已經(jīng)無關(guān)。應(yīng)用的虛擬化是服務(wù)的基礎(chǔ)條件，其具備的特征和功能如下：

虛擬環(huán)境：創(chuàng)建一個虛擬的運行環(huán)境，可以兼容各種系統(tǒng)的可執(zhí)行文件。

解耦合：通過云端利用底層異構(gòu)性基礎(chǔ)，利用虛擬化應(yīng)用，解除應(yīng)用與本地系統(tǒng)和硬件的依賴或沖突的關(guān)系，實現(xiàn)程序的無差別運行。

通用性：通過應(yīng)用虛擬化，可以使任何一個程序都能在云系統(tǒng)中實現(xiàn)共享和運行。

實時更新：通過云端海量數(shù)據(jù)收集到的情況，能夠?qū)Ω鞣N應(yīng)用做到第一時間的更新，并通過層級下放，迅速將更新結(jié)果發(fā)布至客戶端。

個性化：可以由用戶自定義個性化的虛擬應(yīng)用，也可選擇用戶熟悉的虛擬環(huán)境。

4 虛擬化平臺

虛擬化平臺是指面向開發(fā)人員開放的，可嵌入到云端的各種應(yīng)用的一個統(tǒng)一接口，開發(fā)人員可以通過將自己的應(yīng)用通過平臺置于云端，并利用云系統(tǒng)運行為客戶提供各種定制化的服務(wù)。虛擬化平臺的特稱及功能如下：

語言兼容：支持各種主流開發(fā)工具級程序語言，如：VB、VC、VC++、Java、C#、Delphi、Basic等。

嚴(yán)格審查：對于上傳至云端的各種開發(fā)成品都要進(jìn)行嚴(yán)格的審查，審查內(nèi)容包括開發(fā)人員身份驗證，軟件知識產(chǎn)權(quán)認(rèn)證及安全性認(rèn)證。

測試模擬：對即將推出的開發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行真實環(huán)境模擬測試，以驗證推出后的服務(wù)效果。

有償服務(wù)：通過合理的計費系統(tǒng)，保障開發(fā)人員的利益，虛擬平臺同事也得到一定比例服務(wù)費用。

升級更新：服務(wù)提供者可對自己的產(chǎn)品進(jìn)行不定期的更新，以完善自身的服務(wù)，而平臺對開發(fā)人員開放完善的升級和更新接口。

監(jiān)控管理：對于虛擬平臺上的各種操作，要有完善的監(jiān)控日志、實時告警等手段，保障安全合法運行。

5 虛擬化桌面

虛擬化桌面即是將用戶完全從自身終端解放出來，實現(xiàn)應(yīng)用的無差異化。云端將用戶完整的應(yīng)用環(huán)境記錄下來，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)，在云端高性能的硬件和無差異的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來運行各種應(yīng)用程序，運行虛擬化桌面具有以下接入標(biāo)準(zhǔn)和功能：

管維集中：為用戶提供服務(wù)的軟件將集中的管理在服務(wù)器端，對于相關(guān)的數(shù)據(jù)將在云端進(jìn)行集中的維護(hù)和管理，同時也可減少現(xiàn)場工作。

連貫使用：用戶在本地完成操作后，云端將保持用戶的操作記錄和配置情況，確保用戶在下次登錄時能夠保持操作的連貫性。

故障恢復(fù)：用戶的桌面環(huán)境將以虛擬機(jī)的形勢被保存下來，通過對虛擬機(jī)的操作記錄及用戶備份，能夠快速發(fā)現(xiàn)故障并及時回復(fù)，恢復(fù)過程中通過熱遷移的方式讓用戶端能夠無故障感知。

云計算從本質(zhì)上講，是向用戶提供虛擬化的服務(wù)。從云計算到虛擬化的跨越過程中，實現(xiàn)了資源利用率的最大化，通過創(chuàng)建高度虛擬化的平臺，實現(xiàn)了資源的充分共享，最終實現(xiàn)應(yīng)用、數(shù)據(jù)、存儲等資源以服務(wù)的形式提供給網(wǎng)絡(luò)客戶，極大的提高了工作效率，降低了客戶的使用成本，同時也幫助客戶提升了安全等級，更好的滿足各種客戶的需求。隨著科技的發(fā)展，云計算與虛擬化必將成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必由趨勢，也將推動互聯(lián)網(wǎng)科技走上一個新的高度。