基于云計算環(huán)境的虛擬化技術(shù)應(yīng)用研究

袁夫+郭紅

摘要：隨著數(shù)據(jù)量和需求的不斷增加，公司、企業(yè)、高校中計算機硬件的更新和網(wǎng)絡(luò)的維護越來越成為一個棘手的問題，構(gòu)建“云”平臺正成為越來越多公司、企業(yè)、高校的選擇。云計算環(huán)境加上虛擬化技術(shù)正是“云”平臺實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：云計算；虛擬化；協(xié)議

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）01-0102-02

1 前言

虛擬化技術(shù)從傳統(tǒng)意義上主要是指執(zhí)行的虛擬化，隨著云計算的發(fā)展，出現(xiàn)了存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。多種虛擬化技術(shù)在云計算環(huán)境下的綜合應(yīng)用，催生了多種“云”平臺服務(wù)和產(chǎn)品。

2 執(zhí)行虛擬化技術(shù)

執(zhí)行虛擬化技術(shù)是一種用于模擬執(zhí)行環(huán)境的技術(shù)。它不僅可以為操作系統(tǒng)、編譯程序或者應(yīng)用程序提供模擬運行環(huán)境，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)級的硬件虛擬化。

2.1 硬件級虛擬化

硬件虛擬化技術(shù)是指為計算機提供抽象執(zhí)行環(huán)境以運行客戶機操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)。它實現(xiàn)了操作系統(tǒng)和客戶機的分離，將多個操作系統(tǒng)運行在一臺物理計算機上的多個虛擬環(huán)境中，因此，硬件虛擬化也被稱為系統(tǒng)虛擬化。這里的虛擬運行的客戶端操作環(huán)境被稱為虛擬機，雖然由于物理計算機的硬件環(huán)境不同，虛擬機的設(shè)計和實現(xiàn)方式會有不同，但是無論哪種情況，這些虛擬機都需要被提供一系列的硬件虛擬環(huán)境，包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口、I/O設(shè)備等。

“云”平臺中，客戶端的操作系統(tǒng)就是運行在服務(wù)器端的抽象執(zhí)行環(huán)境下的，實際上就是在服務(wù)器端模擬運行多個客戶端計算機，即虛擬機。在硬件虛擬化中通過虛擬機管理程序?qū)崿F(xiàn)對虛擬機的監(jiān)控和管理的。虛擬機管理程序是實現(xiàn)硬件虛擬化最關(guān)鍵的組件，它又被叫做虛擬機管理器（VMM）。虛擬機管理器可以是一個程序或者是軟件和硬件的集成體，可以執(zhí)行底層物理硬件的抽象。

服務(wù)器虛擬化是硬件虛擬化的一個典型應(yīng)用。服務(wù)器虛擬化可以實現(xiàn)在一臺物理計算機上多個虛擬機的隔離運行，每個虛擬機獨立運行自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，同時對系統(tǒng)資源按照需求進行靈活的分配，從而最大程度的滿足每臺虛擬機的性能需求和安全需求。在一個數(shù)據(jù)中心中，為了支持更多的服務(wù)對象，很可能存在多臺物理服務(wù)器提供相同的應(yīng)用和服務(wù)，為了便于管理和提高服務(wù)質(zhì)量，利用應(yīng)用服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以將多臺應(yīng)用服務(wù)器抽象為一臺虛擬服務(wù)器。當然也可以將一臺物理服務(wù)器虛擬為多個服務(wù)器使用，為每個虛擬的服務(wù)器提供抽象的硬件資源。

桌面虛擬化的實現(xiàn)是建立于服務(wù)器虛擬化的基礎(chǔ)之上的。桌面虛擬化技術(shù)將個人計算機的桌面環(huán)境抽象化，以便采用客戶端/服務(wù)器的方式來訪問，此時，支持硬件虛擬化的設(shè)備就顯得非常重要了，通過它實現(xiàn)訪問托管在同一臺服務(wù)器上的多個桌面環(huán)境。

2.2 操作系統(tǒng)級虛擬化

操作系統(tǒng)虛擬化主要是在單一的操作系統(tǒng)環(huán)境下工作，可以創(chuàng)建多個執(zhí)行容器來隔離運行多個應(yīng)用程序。利用操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)，可以有效的整合服務(wù)器：在一臺物理服務(wù)器上運行多臺不同的應(yīng)用服務(wù)器，每臺應(yīng)用服務(wù)器與其他服務(wù)器完全隔離開來，在各自的用戶空間運行，同時還可以共享物理服務(wù)器的操作系統(tǒng)和其他組件。

2.3 編程語言級虛擬化

編程語言級虛擬化主要包含一個用來運行進程編譯程序二進制代碼的虛擬機?？梢詫崿F(xiàn)應(yīng)用程序的部署和管理執(zhí)行，并能夠完成跨平臺和系統(tǒng)的移植。編程級的虛擬機又被稱為進程級虛擬機，其最大的優(yōu)勢是跨平臺的提高統(tǒng)一、安全的執(zhí)行環(huán)境。

2.4 應(yīng)用虛擬化

應(yīng)用級虛擬化的虛擬器管理器和硬件虛擬化相比要簡單很多，因為它只需要模擬提供應(yīng)用程序運行的部分環(huán)境。一般只有在原有環(huán)境不支持應(yīng)用所需特性時，該技術(shù)才發(fā)揮作用，并且通常設(shè)計的是局部文件系統(tǒng)、庫或者操作系統(tǒng)部件等的模擬。

3 存儲虛擬化技術(shù)

虛擬存儲（Storage Virtualization）是指將多個獨立存在的、不同類型的物理存儲體，通過軟件和硬件技術(shù)，全部轉(zhuǎn)化為一份邏輯上的虛擬的存儲單元，集中管理，供用戶統(tǒng)一使用。有這樣一個形象的比喻，對于用戶來說，虛擬化的存儲資源就好比一個龐大的池子，用戶既不必關(guān)心數(shù)據(jù)究竟從哪兒來也不必關(guān)心數(shù)據(jù)將流到哪兒去。對于管理者來說，對這個“大池子”進行集中管理，根據(jù)不同的具體需求將存儲資源進行動態(tài)的分配。這樣一來，存儲空間如同一個流動的水池，能夠根據(jù)需要進行任意的分配。

4 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)

虛擬網(wǎng)絡(luò)是指將網(wǎng)絡(luò)資源包括硬件資源和軟件資源實現(xiàn)整合，然后向客戶端用戶提供虛擬的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。這種虛擬化的技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)虛擬中的實現(xiàn)主要分為兩類，即局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的虛擬化，其中虛擬局域網(wǎng)技術(shù)可以將多個本地網(wǎng)絡(luò)組合為一個邏輯網(wǎng)絡(luò)，也可以將一個本地網(wǎng)絡(luò)分割為多個邏輯網(wǎng)絡(luò)，從而提高內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的利用率，虛擬專用網(wǎng)則在保證外部鏈接安全性和私密性的同時，實現(xiàn)了遠程用戶對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的訪問。

5 結(jié)語

基于云計算環(huán)境的虛擬化技術(shù)的利用，構(gòu)建“云”平臺，可以高效的滿足公司、企業(yè)、高校的辦公需求和科研需求，同時降低硬件、軟件維護成本和運營成本，相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)一定會成為一個市場的熱點，從而獲得越來越快的發(fā)展，為人們的生活帶來更多的便利。

參考文獻

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