優(yōu)化服務(wù)器性能 提升虛擬機運行效率

唐軍

[摘 要]云計算技術(shù)的快速發(fā)展有效地提升了互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值，它可以實現(xiàn)眾多資源整合、抽象，并以虛擬計算機環(huán)境的方式呈現(xiàn)，具有快速分配、靈活管理、易于共享、便于回收的優(yōu)勢。相應(yīng)地，云計算服務(wù)能夠提升設(shè)備的硬件使用率，用來完成資源高密度管理。從硬件層面出發(fā)，服務(wù)器性能直接影響虛擬機的運行效率，隨著內(nèi)存容量、硬盤空間的不斷擴大，虛擬機運行壓力也在不斷增加。本文從兩個方面探討了優(yōu)化服務(wù)器性能、提升虛擬機運行效率的方法，以供技術(shù)人員參考借鑒。

[關(guān)鍵詞]服務(wù)器；虛擬機；運行效率

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.06.062

[中圖分類號]TP311.52 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）06-0-02

0 引 言

虛擬化技術(shù)是在數(shù)據(jù)中心建設(shè)、服務(wù)集群搭建過程中廣泛使用的一項技術(shù)，其在提高硬件資源利用率、降低硬件采購維護成本方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。本文從多個方面闡述了虛擬化過程中硬件資源的分配原則和應(yīng)避免的性能風(fēng)險。隨著企業(yè)信息應(yīng)用和需求的不斷增加，如何更為有效地利用現(xiàn)有服務(wù)器資源已經(jīng)成為系統(tǒng)工程師討論的焦點。而利用虛擬化技術(shù)擴展應(yīng)用服務(wù)，無疑成為提高服務(wù)器資源利用率的行之有效的技術(shù)手段。本文對如何優(yōu)化虛擬主機和提高硬件資源利用率進行了相關(guān)闡述。

1 基于磁盤優(yōu)化的策略

1.1 基于傳統(tǒng)的RAID方式提高磁盤效率

一般來說，一個系統(tǒng)的運行至少需要單個或者多個磁盤發(fā)揮作用，而為了提高系統(tǒng)的功能特性，需要注重多個磁盤在運行階段所產(chǎn)生的效用。為了提高多個磁盤的作業(yè)效率，一般要將單個磁盤進行mount處理，利用程序?qū)ο到y(tǒng)中的多個磁盤進行并發(fā)式的讀寫操作。這種方式能夠相對高效地完成單個磁盤以及多個磁盤需要負責(zé)的功能，即單個磁盤主要對mount負責(zé)，而多個磁盤則可以用來完成文件的備份或者冗余等一系列操作。

1.2 基于RAID方式提高虛擬服務(wù)器的處理性能

通過大量的實踐證明，在傳統(tǒng)虛擬服務(wù)器的基礎(chǔ)之上，利用RAID1+0的模式能夠在一定程度上提高虛擬服務(wù)器的處理性能。而造成這種情形的主要原因是因為其在為系統(tǒng)提供容錯的同時，其自身所消耗的資源也遠遠低于RAID5。因此，為了最大程度地提高虛擬服務(wù)器的處理性能，可以為每個虛擬服務(wù)器分配一個專用的磁盤陣列。

1.3 基于合適的硬盤

通常來說，磁盤在進行文件傳輸作業(yè)時，相比于小文件的傳輸速率，大文件的傳輸速率往往要高于小文件的傳輸速率。而就磁盤的緩存方面來說，磁盤所包含的容量越大，磁盤的緩存效率就越高，并且還能不斷提升磁盤的性能。因此，該磁盤在處理小文件時會顯得非常容易。但是，系統(tǒng)設(shè)計在選擇磁盤時，需要注重市場中硬盤的性價比，不能僅僅關(guān)注磁盤容量的大小以及緩存的性能。通過磁盤的型號以及類型確定該磁盤所能夠支持的緩存以及其他信息，選擇最優(yōu)的類型來滿足系統(tǒng)運行階段的需要。為了提高系統(tǒng)的性價比，通常可以選擇單碟容量較大的硬盤提高其在運行階段的讀寫速率。

1.4 基于合理的驅(qū)動程序

盡管Windows系統(tǒng)能夠?qū)ο嚓P(guān)存儲設(shè)備進行自動化識別，然而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機技術(shù)水平的不斷提高，電腦硬件設(shè)備的性能也在直線上升，其中以驅(qū)動程序的發(fā)展最為顯著。通常來說，驅(qū)動程序一般是直接作用于電腦的各種類型的硬件設(shè)備中。基于驅(qū)動程序，能夠保證計算機各種硬件設(shè)備的正常運行，從而完成相關(guān)工作。如果計算機系統(tǒng)沒有安裝合理的驅(qū)動程序，那么計算機系統(tǒng)在運行階段就無法使用自身的硬件設(shè)備，導(dǎo)致不能有效實現(xiàn)計算機硬件設(shè)備的各項功能。

就相關(guān)理論而言，絕大部分的計算機硬件設(shè)備在日常的運行中，都需要安裝一定的驅(qū)動程序，以保證硬件設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)功能。但是，也存在一些特例，例如，磁盤的CPU、內(nèi)存、主板、軟驅(qū)、鍵盤和顯示器等硬件設(shè)備，卻能夠在沒有驅(qū)動程序的支持下也能夠完成該硬件設(shè)備的各項功能操作。而對于一般的硬件設(shè)備來說，例如聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等硬件設(shè)備，則必須安裝合理的驅(qū)動程序，從而確保硬件設(shè)備能夠正常運行。

對于電腦來說，硬件設(shè)備是其必須包含的設(shè)備。為了提高電腦的使用性能，早期的電腦設(shè)計人員將部分硬件設(shè)備設(shè)計為能夠被電腦BIOS設(shè)置直接支持的硬件。從某種意義上來說，這種硬件設(shè)備在安裝在電腦之后，不需要再安裝相關(guān)驅(qū)動，便能夠直接使用?；谝陨戏治?，設(shè)計人員也可以將BIOS設(shè)置理解為一種驅(qū)動程序。

1.5 使用固態(tài)硬盤配置提升虛擬服務(wù)器性能。

固態(tài)硬盤（Solid State Drives），簡稱固盤，是用固態(tài)電子存儲芯片陣列制成的硬盤，由控制單元和存儲單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態(tài)硬盤在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。新一代的固態(tài)硬盤普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口、CFast接口和SFF-8639接口。

當(dāng)然，計算機中固態(tài)硬盤的高性能不僅能體現(xiàn)在磁盤的讀寫速率方面，其最重要的性能是能夠支持計算機系統(tǒng)進行隨機讀寫。由于計算機系統(tǒng)操作人員的需要，系統(tǒng)在作業(yè)時，通常并不是采用順序方式進行讀寫，而是采用隨機讀寫的方式完成相關(guān)工作。而基于固態(tài)硬盤，能夠大大減少計算機系統(tǒng)的隨機讀寫時間，進而提高計算機系統(tǒng)的處理效率。與傳統(tǒng)能夠提供7200轉(zhuǎn)的機械硬盤相比，固態(tài)硬盤的尋道時間往往為機械硬盤尋道時間的1/100，甚至更低。

2 基于操作系統(tǒng)的優(yōu)化策略

操作系統(tǒng)（OS）直接參與計算機硬件與軟件資源管理，針對服務(wù)器系統(tǒng)而言，其性能決定了計算機系統(tǒng)的內(nèi)核穩(wěn)定。在功能上，操作系統(tǒng)主要負責(zé)計算機資源管理，如內(nèi)存分配、系統(tǒng)資源供需優(yōu)先次序、I/O設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和文件等。概括地說，操作系統(tǒng)的工作對象是所有硬件和軟件，一方面，它對服務(wù)器性能優(yōu)化的價值體現(xiàn)在人機界面，這是改善運行效率的基本手段，友好、方便、有效的服務(wù)界面可以節(jié)約大量的操作時間。另一方面，操作系統(tǒng)本身也是一個復(fù)雜的管理控制“程序”，通過流程邏輯展開進程、處理、存儲、作業(yè)和設(shè)備等管理工作。常見的服務(wù)器操作系統(tǒng)包括DOS、UNIX、LINUX、NetWare等，針對不同的應(yīng)用目的可靈活選擇。

2.1 合理建設(shè)風(fēng)險預(yù)防機制

隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在各行業(yè)、各領(lǐng)域都發(fā)揮著不可替代的作用，所面臨的黑客、病毒攻擊也呈現(xiàn)明顯上升趨勢。建設(shè)風(fēng)險預(yù)防機制的措施包括殺毒軟件、防火墻、主動防御等，在合理搭載的范圍內(nèi)，可以有效地保護系統(tǒng)安全。但同時，過度強調(diào)風(fēng)險預(yù)防機制，也可能造成系統(tǒng)資源被過分占據(jù)，如殺毒軟件的掃描周期過短、執(zhí)行過于頻繁，可能造成虛擬硬盤文件被破壞，從而導(dǎo)致虛擬機停止工作。此外，預(yù)防“軟件沖突”也是一項重要的工作。

2.2 合理安排碎片整理時間

操作系統(tǒng)的種類繁多，在應(yīng)用過程中會呈現(xiàn)多樣化形態(tài)，例如安裝過程是簡單的、自動的，還是復(fù)雜的、手動的，在很大程度上取決于操作系統(tǒng)軟件供應(yīng)商的開發(fā)理念?，F(xiàn)實中，許多操作軟件制造商對于內(nèi)涵的理解也不一樣，例如一些側(cè)重于操作界面（如NetWare），也有針對硬件考慮較多的（如DOS），圖像型界面或文本型接口的不統(tǒng)一性，導(dǎo)致服務(wù)器本身在優(yōu)化對象上呈現(xiàn)不同趨勢。

因此，基于不同類型的操作系統(tǒng)，對于硬盤碎片整理的工作機制要科學(xué)搭配，確保各項指標(biāo)平衡，從而滿足服務(wù)器性能和虛擬機運行效率實現(xiàn)最優(yōu)配合。

2.3 合理安排操作系統(tǒng)進程

顯而易見的是，宿主服務(wù)器設(shè)備在操作系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)置方面，必須滿足終端訪問計算機的最大化需求，如網(wǎng)絡(luò)端口、應(yīng)用軟件支持等。但針對不必要的進程不可濫用，一些作用多余的部分可以選擇停止或者卸載，以節(jié)約服務(wù)器內(nèi)存和空間資源。

3 結(jié) 語

在互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的“虛擬世界”中，隨著海量數(shù)據(jù)的進一步發(fā)展，必然顛覆傳統(tǒng)的計算機資源的利用模式。就目前市場中存在的主流磁盤運作方式來說，其主要方式是基于磁盤的讀寫操作完成磁道獲取。同時，磁盤自身的固有讀寫性能，也會根據(jù)磁盤所附帶的讀寫緩存確定容量。通常情況下，磁盤運行階段的續(xù)寫速度，一般與磁盤附帶的讀寫緩存大小呈正比例關(guān)系。而對于磁盤的尋道階段來說，其作業(yè)過程主要是基于機械方式進行，導(dǎo)致磁盤在完成隨機讀寫速度的作業(yè)時間要遠遠大于順序讀寫的時間。因此，針對相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)階段，需要設(shè)計人員就磁盤的以上特征進行詳細的分析和研究。

主要參考文獻

[1]李恩屹.云計算系統(tǒng)下多虛擬機內(nèi)存的協(xié)同優(yōu)化方式[J].科技風(fēng)，2016（23）.

[2]韓高帥，程知群，章超.基于云計算平臺的虛擬機內(nèi)存管理系統(tǒng)[J].電子世界，2016（21）.

[3]付欣.基于Linux網(wǎng)絡(luò)計算機的Java虛擬機運行效率提升[J].中國外資，2013（24）.

[4]小雨.“解放”虛擬內(nèi)存，提升系統(tǒng)運行效率[J].個人電腦，2010（11）.

[5]侯星帥.虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器資源整合中的應(yīng)用研究[D].西安：長安大學(xué)，2013.

[6]楊榮霞.基于虛擬化技術(shù)的私有云計算平臺設(shè)計[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2013.

[7]趙剛.基于VMware vSphere的虛擬化架構(gòu)的研究與實現(xiàn)[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2013.

[8]施慶.基于VMware vSphere的高校數(shù)據(jù)中心虛擬化建設(shè)研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2012.

[9]李聰.服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2009.

[10]孫寶華.基于VMware技術(shù)的虛擬服務(wù)器技術(shù)構(gòu)建與分析[D].長春：吉林大學(xué)，2010.