利用虛擬化云計(jì)算構(gòu)建云平臺(tái)的技術(shù)分析

王建 陶金 溫皓

【摘要】? ? 近年來(lái)云計(jì)算技術(shù)得到了快速發(fā)展，利用虛擬化云計(jì)算可以構(gòu)建云平臺(tái)，提高數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)共享的能力。為此本文首先分析了虛擬化云計(jì)算的概念及原理，之后分析了云平臺(tái)的架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)原理，最后對(duì)利用虛擬化云計(jì)算構(gòu)建云平臺(tái)的技術(shù)進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】? ? 虛擬化? ? 云計(jì)算? ? 云平臺(tái)

引言：

虛擬化技術(shù)是云計(jì)算中的關(guān)鍵技術(shù)之一，虛擬化技術(shù)有很多實(shí)現(xiàn)方式，比如根據(jù)虛擬化的程度和級(jí)別，有軟件虛擬化和硬件虛擬化，全虛擬化和半虛擬化。利用虛擬化云計(jì)算構(gòu)建云平臺(tái)，從而提高對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的效率。虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的重要技術(shù)，主要用于物理資源的池化，從而可以彈性地分配給用戶(hù)，本文對(duì)虛擬化云計(jì)算構(gòu)建云平臺(tái)的技術(shù)進(jìn)行了分析。

一、虛擬化云計(jì)算

虛擬化是使用所謂的虛擬機(jī)管理程序軟件從一臺(tái)物理設(shè)備創(chuàng)建若干虛擬機(jī) （VM） 的過(guò)程。虛擬機(jī)的行為和運(yùn)轉(zhuǎn)方式與物理機(jī)器一樣，但它們會(huì)使用物理機(jī)器的計(jì)算資源，如 CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)，虛擬機(jī)管理程序會(huì)根據(jù)需要將這些計(jì)算資源分配給每個(gè)虛擬機(jī)。隨著虛擬化環(huán)境的普及和廣泛使用，許多企業(yè)也在對(duì)其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化[1]。網(wǎng)絡(luò)虛擬化使編程和配置網(wǎng)絡(luò)（如負(fù)載均衡和防火墻）變得更加容易，而不必觸及底層基礎(chǔ)架構(gòu)。通常，IT 會(huì)使用基于軟件的管理員控制臺(tái)來(lái)管理軟件組件。隨著計(jì)算需求的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)虛擬化簡(jiǎn)化了IT推出、擴(kuò)展和調(diào)整工作負(fù)載的方法。

二、云平臺(tái)的架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)原理

虛擬化云平臺(tái)通過(guò)對(duì)物理資源、虛擬資源、業(yè)務(wù)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，為客戶(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)提供高性能、高安全、高可靠的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，構(gòu)建高度可用、按需服務(wù)的虛擬數(shù)據(jù)中心。傳統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)存在資源利用不合理、資源利用率低，占用過(guò)多的物理空間、缺乏冗余機(jī)制、服務(wù)器（或應(yīng)用系統(tǒng)本身）發(fā)生故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，嚴(yán)重影響用戶(hù)體驗(yàn)、資源調(diào)整不靈活等不足之處，此外傳統(tǒng)IT在調(diào)整計(jì)算資源的時(shí)候大多都需要中斷業(yè)務(wù)，運(yùn)營(yíng)成本高昂。而采用云平臺(tái)可提升資料利用率、池化基礎(chǔ)架構(gòu)資源，按需調(diào)度，降低數(shù)據(jù)中心能耗，此外還具有強(qiáng)大的冗余機(jī)制[2]，縮短業(yè)務(wù)計(jì)劃內(nèi)、計(jì)劃外停頓時(shí)間，優(yōu)化業(yè)務(wù)服務(wù)體驗(yàn)，保障業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。同時(shí)可以提升IT管理效率，整合數(shù)據(jù)中心的異構(gòu)資源，優(yōu)化IT管理方法，降低運(yùn)營(yíng)成本等。

在云平臺(tái)中，服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)虛擬化。服務(wù)器是專(zhuān)用于運(yùn)行特定復(fù)雜任務(wù)的強(qiáng)大機(jī)器。IT部門(mén)通常會(huì)為每臺(tái)服務(wù)器分配一個(gè)任務(wù)或應(yīng)用，但這通常會(huì)導(dǎo)致容量利用不足。此外，還可能會(huì)遭遇服務(wù)器過(guò)多、數(shù)據(jù)中心空間不足和電費(fèi)昂貴的問(wèn)題。服務(wù)器虛擬化可以通過(guò)將服務(wù)器劃分為多個(gè)虛擬服務(wù)器來(lái)充分利用服務(wù)器的全部功能，使每個(gè)虛擬服務(wù)器都能運(yùn)行自己的操作系統(tǒng)。這樣一來(lái)，可以用更少的資源完成更多的任務(wù)，并顯著降低硬件和運(yùn)營(yíng)成本。

三、利用虛擬化云計(jì)算構(gòu)建云平臺(tái)的技術(shù)

云計(jì)算是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)交付共享計(jì)算資源、軟件、數(shù)據(jù)或服務(wù)。虛擬化是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)之一，云提供商使用虛擬化，就可以從一臺(tái)服務(wù)器為大量客戶(hù)提供服務(wù)，許多企業(yè)會(huì)同時(shí)使用虛擬化和云計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)最高效率。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了二十多年，但是發(fā)展卻一直不溫不火，原因是缺少一個(gè)重要的應(yīng)用。云計(jì)算的出現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)虛擬化來(lái)說(shuō)是一次機(jī)會(huì)，有了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)虛擬化才變得如此熱門(mén)，如果沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)虛擬化，就沒(méi)有大規(guī)模的云計(jì)算。

云端一般采用 Open vSwitch 交換機(jī)，它是一款開(kāi)源的網(wǎng)絡(luò)虛擬化產(chǎn)品，是二層交換機(jī)，性能可以與硬件交換機(jī)媲美。利用它可以在虛擬機(jī)的下面構(gòu)筑虛擬網(wǎng)絡(luò)層，通過(guò)實(shí)時(shí)修改 Open vSwitch 的配置，可以組建變化靈活的局域網(wǎng)，使得一臺(tái)虛擬機(jī)能快速地從一個(gè)局域網(wǎng)遷移到另一個(gè)局域網(wǎng)中，這是物理交換機(jī)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的[2]。在云計(jì)算平臺(tái)中，可以分為三層，共有云、私有云和混合云等。針對(duì)云計(jì)算方案，各虛擬化軟件廠(chǎng)商還推出了云端虛擬機(jī)管理工具，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的創(chuàng)建、刪除、復(fù)制、備份、恢復(fù)、熱遷移和監(jiān)控等統(tǒng)一管理。其中，熱遷移就是在不關(guān)閉虛擬機(jī)的情況下，把虛擬機(jī)從一臺(tái)物理機(jī)轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)物理機(jī)上，而正在使用虛擬機(jī)的租戶(hù)感覺(jué)不到虛擬機(jī)被移動(dòng)了，一臺(tái)虛擬機(jī)的計(jì)算能力目前還不能超過(guò)其所在的物理機(jī)的計(jì)算能力。如在無(wú)人機(jī)信息化云平臺(tái)中，采用了分布式架構(gòu)，結(jié)合無(wú)損卡爾曼濾波算法、魯棒伺服LQR飛控算法、故障診斷與故障隔離算法、余度管理算法等多種算法，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和控制無(wú)人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理以及應(yīng)急控制三大功能，有效解決了飛控中抗干擾和穩(wěn)定性的問(wèn)題。利用虛擬化云計(jì)算構(gòu)建的云平臺(tái)在多個(gè)領(lǐng)域中都可以得到應(yīng)用，未來(lái)具有較大的應(yīng)用空間。

四、結(jié)論

虛擬化云計(jì)算技術(shù)是構(gòu)建云平臺(tái)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建云平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算效率的顯著提高。隨著云技術(shù)在社會(huì)中的應(yīng)用日益廣泛，技術(shù)水平也將得到同步提高，從而提高社會(huì)的信息化水平。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 袁夫， 郭紅. 基于云計(jì)算環(huán)境的虛擬化技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用， 2017（1）：102-103.

[2] 余斐. 機(jī)電虛擬化云計(jì)算平臺(tái)的能耗管理問(wèn)題研究及技術(shù)應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版）， 2017（5）：212-213.

[3] 周燕. 云計(jì)算技術(shù)在船舶虛擬化綜合信息平臺(tái)搭建的應(yīng)用[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)， 2017（12）：132-134.