試論在計算機系統(tǒng)中虛擬化技術(shù)的實踐運用

何建平

摘 要：虛擬化技術(shù)是基于計算機軟硬件構(gòu)建的虛擬平臺。它解決了傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)無法同時搭載多個應(yīng)用系統(tǒng)、硬件利用率低、數(shù)據(jù)容易丟失的難題，同時提高了數(shù)據(jù)處理效率和數(shù)據(jù)存儲的安全性能。目前在許多行業(yè)中，虛擬化技術(shù)已經(jīng)是優(yōu)化工作流程、提高計算機系統(tǒng)運行效率的有效策略。本文結(jié)合虛擬化技術(shù)的特點和作用，分別探討虛擬化技術(shù)在企業(yè)管理和教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)行介紹并提出可靠的建議，為虛擬化技術(shù)的普及和應(yīng)用建言獻(xiàn)策。

關(guān)鍵詞：計算機系統(tǒng) 虛擬技術(shù) 實踐應(yīng)用

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0154-02

計算機虛擬化技術(shù)指的是計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上運行。虛擬化技術(shù)能夠進(jìn)一步簡化計算機軟件的重新配置過程，拓展硬件容量，大幅度提升計算機運行效率。在本文中，筆者基于計算機虛擬化技術(shù)的特點，從不同維度對虛擬化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 計算機虛擬化技術(shù)的特點和作用

1.1 特點

計算機虛擬化技術(shù)是通過計算機軟硬件組件來搭建虛擬平臺，使不同的虛擬系統(tǒng)分別獨立運行。虛擬平臺可以在不同的計算機軟硬件系統(tǒng)中獨立安裝，只需通過一個硬件系統(tǒng)即可實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)服務(wù)功能。虛擬化技術(shù)的實現(xiàn)需要借助基礎(chǔ)物理服務(wù)器與操縱系統(tǒng)之間的中間層，來搭載多個虛擬系統(tǒng)和服務(wù)應(yīng)用共享硬件。

1.2 作用

目前，在計算機數(shù)據(jù)計算和存儲功能方面做得比較好的物理服務(wù)器有很多種，但大多數(shù)都存在硬件利用率低的問題，而且只能完成單一的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。而計算機虛擬化技術(shù)能夠在物理服務(wù)器上運行多個相互獨立的虛擬系統(tǒng)，各個操縱系統(tǒng)共享物理服務(wù)器的硬件資源，使服務(wù)器的硬件利用率大大提高。除此以外，計算機虛擬化技術(shù)還可以與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機整合，利用計算機網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步優(yōu)化虛擬化技術(shù)的數(shù)據(jù)處理功能，從而能夠容納更多用戶的數(shù)據(jù)和程序，并且有效保障不同用戶之間數(shù)據(jù)的獨立性和保密性。從這點來看，虛擬化技術(shù)能夠為用戶帶來更快速、更安全的系統(tǒng)體驗。

2 計算機虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 基于技術(shù)分類的虛擬化應(yīng)用

2.1.1 存儲器虛擬化應(yīng)用

虛擬技術(shù)主要應(yīng)用在存儲器的主機層、陣列控制器和網(wǎng)絡(luò)層。在傳統(tǒng)計算機環(huán)境中，只有一臺服務(wù)器來計算和存儲數(shù)據(jù)，必須使用不同的服務(wù)器來分類存儲數(shù)據(jù)。在這種單一的存儲模式下，服務(wù)器升級時極易丟失數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)安全缺少可靠的保障，也無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，存儲效率整體較低。通過虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，就可以使用一臺服務(wù)器存儲不同類別的數(shù)據(jù)資源，存儲空間得到了進(jìn)一步拓展，并且有助于數(shù)據(jù)集中檢索，其數(shù)據(jù)共享功能還能防止數(shù)據(jù)丟失，因此相對與傳統(tǒng)存儲模式來說，虛擬存儲技術(shù)有非常明顯的數(shù)據(jù)存儲優(yōu)勢。

2.1.2 服務(wù)器虛擬化應(yīng)用

虛擬化技術(shù)在服務(wù)器中主要應(yīng)用在操作系統(tǒng)虛擬化、硬件虛擬化和并行虛擬化三方面。就現(xiàn)階段來講，硬件虛擬化技術(shù)在煙草生產(chǎn)中的應(yīng)用比較廣泛。通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可以將多個PC服務(wù)器的數(shù)據(jù)資源全部整合成到一個服務(wù)器中，基于業(yè)務(wù)分類和使用需求為不同的業(yè)務(wù)分配合適的內(nèi)存空間和數(shù)據(jù)資源，大大提高了業(yè)務(wù)的運行效率。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化應(yīng)用

當(dāng)前主流的網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)主要有VLAN和VPN。VLAN是通過對局域網(wǎng)進(jìn)行細(xì)分，實現(xiàn)其子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)交換，改善數(shù)據(jù)泄漏的現(xiàn)狀，規(guī)避廣播風(fēng)暴對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的破壞作用，保障網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)完整、安全，同時進(jìn)一步精簡應(yīng)用管理流程，在保障網(wǎng)絡(luò)傳輸安全的前提下提高傳輸速率。VPN是基于共用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的專用網(wǎng)絡(luò)，即虛擬網(wǎng)。在VPN虛擬網(wǎng)絡(luò)中，兩個節(jié)點之間可以通過基于公用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的邏輯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，而無需像傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一樣必須通過端到端的物理鏈路才能連接，相當(dāng)于數(shù)據(jù)傳輸完全在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)傳輸，比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)省硬件材料成本。

2.2 基于應(yīng)用領(lǐng)域的虛擬化應(yīng)用

2.2.1 教育教學(xué)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

虛擬化技術(shù)在交易教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，有助于打破學(xué)科以及各專業(yè)之間的“壁壘”，實現(xiàn)對學(xué)科內(nèi)容的拓展，提高學(xué)生對學(xué)科的興趣，促進(jìn)課堂教學(xué)由被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)、互動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)型，從以板書為主的教學(xué)模式向網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)轉(zhuǎn)型，由以課本為主的課余學(xué)習(xí)向在線一對一指導(dǎo)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)教學(xué)手段朝著多元化的方向發(fā)展。具體來說，虛擬化技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)應(yīng)用方法主要包括以下幾個方面。

（1）虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。

基于計算機設(shè)備的虛擬仿真技術(shù)可以應(yīng)用在課堂仿真實驗教學(xué)中，比如利用虛擬仿真技術(shù)模擬化學(xué)方針實驗。我們都知道，化學(xué)實驗通常會涉及一些具有可燃、易爆特性的化學(xué)藥品，對學(xué)生來說有一定的危險性，并且僅憑現(xiàn)有場地設(shè)施難以實施，而這一點可以通過虛擬仿真技術(shù)實現(xiàn)。再比如在電子電路仿真實驗教學(xué)中，教師可以根據(jù)電子電路的特點構(gòu)建一個虛擬的實驗操作環(huán)境，采用虛擬技術(shù)分別模擬控制器和控制模型，一方面可以大大減少物質(zhì)材料產(chǎn)生的實驗成本，另一方面可以節(jié)省器材，解決部分院校實驗器材不足的問題。在地理教學(xué)中，關(guān)于地球公轉(zhuǎn)與自傳的規(guī)律、地殼運動規(guī)律等抽象的課堂知識，就可以采用計算機設(shè)備搭建虛擬仿真模型進(jìn)行教學(xué)，而且課程內(nèi)容生動形象，對培養(yǎng)學(xué)生的課堂興趣大有裨益。

（2）基于虛擬教室實現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)。

基于虛擬教室實現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)，就是基于虛擬化技術(shù)和計算機設(shè)備搭建一個虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，系統(tǒng)自動分析學(xué)生的年齡階段、性格、特長和學(xué)習(xí)續(xù)期，采用不同的教學(xué)方法，通過聲像圖文等多種形式對學(xué)生進(jìn)行線上輔導(dǎo)，師生之間可以在線交流，達(dá)到實時交互的目的。

（3）基于“云計算”實現(xiàn)教學(xué)資源共享。

面對人們對計算機資源高計算水平的迫切需求，利用現(xiàn)有計算機資源的合作來代替開發(fā)高端服務(wù)器的獨立計算能力的想法產(chǎn)生，這就是最初的“云計算”理念。云計算技術(shù)的工作原理是把數(shù)量龐大的中端、甚至低端的計算機資源組合到一起，形成一個規(guī)模巨大的資源服務(wù)平臺。用戶不用考慮資源服務(wù)平臺內(nèi)部是如何運作的，只需要訪問客戶端就能獲取相應(yīng)的資源服務(wù)，而且可以按使用費用隨時獲取，靈活性強成本低廉。但是，“云計算”技術(shù)的應(yīng)用只能提高遠(yuǎn)程教育資源的開放性和共享性，并不能改變教學(xué)資源的形式。

2.2.2 虛擬化技術(shù)在企業(yè)管理中的應(yīng)用

以Citrix Xen Desktop虛擬桌面為例來介紹虛擬技術(shù)在企業(yè)信息化管理中的應(yīng)用。

（1）低成本信息化管理。

相關(guān)研究表明，企業(yè)購置硬件設(shè)備的花費每增加1美元，就會相應(yīng)增加3美元的管理成本，龐大的硬件管理費用無疑會增加企業(yè)的管理成本。Citrix Xen Desktop虛擬桌面在企業(yè)管理中的應(yīng)用，可以降低至少一半的管理費用，通過虛擬服務(wù)器的信息共享功能還能簡化管理流程，提高管理效率。

（2）靈活性。

使用虛擬機管理程序技術(shù)作為虛擬桌面基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活性大為增強的體系結(jié)構(gòu)。物理PC硬件與由PC交付的應(yīng)用程序之間不再存在邏輯關(guān)聯(lián)，管理PC所需的許多任務(wù)因此得以大大簡化。使用這種新的體系結(jié)構(gòu)，IT 部門能夠更有效地管理桌面環(huán)境，尤其是對于超出現(xiàn)有桌面管理工具能力范圍之外的最終用戶。

3 結(jié)語

虛擬化技術(shù)的應(yīng)用范圍不僅僅局限在企業(yè)管理和教育教學(xué)領(lǐng)域，實際上這項技術(shù)已經(jīng)在旅游、影視、政府服務(wù)管理等多個領(lǐng)域都有應(yīng)用，但是它尚處于初期發(fā)展階段，許多技術(shù)方面的細(xì)節(jié)還有待進(jìn)一步研究，這就需要廣大專家、學(xué)者不斷加強這方面的分析和研討，結(jié)合實踐不斷優(yōu)化虛擬技術(shù)理論和應(yīng)用流程，以促進(jìn)其應(yīng)用水平的提升。

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