基于Linux平臺的虛擬化研究

◆林文芳 王 莉 張皓瑜

基于Linux平臺的虛擬化研究

◆林文芳 王 莉 張皓瑜通訊作者

（四川旅游學(xué)院信息與工程學(xué)院 四川 610100）

Linux是一種穩(wěn)定的開源系統(tǒng)，它的諸多優(yōu)點(diǎn)深受廣大用戶的歡迎。Linux有多種版本，根據(jù)用戶的不同需求，基于Linux的研究也越來越廣泛。虛擬化技術(shù)并不算一門新興的技術(shù)，但在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域還有很大優(yōu)化空間，其應(yīng)用能給廣大的用戶帶來很多的便利，非常值得去開發(fā)研究。本文就Linux在虛擬化方面的應(yīng)用作出研究，供相關(guān)讀者參考。

Linux；虛擬化技術(shù)；服務(wù)器；存儲虛擬化；桌面虛擬化

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對于計(jì)算機(jī)的需求也日益增加，從而促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和壯大。Linux作為一種開源操作系統(tǒng)，是當(dāng)今社會(huì)中運(yùn)用比較廣泛的，基于Linux的虛擬化研究也是一個(gè)比較新穎的方向。虛擬化是一個(gè)較為廣義的詞語，通常指計(jì)算機(jī)在虛擬的基礎(chǔ)上工作，它能有效地解決資源浪費(fèi)問題，將有限的資源根據(jù)用戶的不同需求制定合理的使用方案，從而提高資源的利用率。

1 Linux系統(tǒng)概念原理和架構(gòu)

Linux最早由芬蘭的Linus Torvalds發(fā)布，這是一個(gè)開源系統(tǒng)，所有人都可以更改其源代碼，所以之后由全世界眾多程序員共同開發(fā)設(shè)計(jì)，Linux得以日益發(fā)展壯大。根據(jù)不同需求，Linux可以擁有很多版本，但都共同基于一個(gè)Linux內(nèi)核。由于它占用資源少而且穩(wěn)定性也高，并且其支持各種設(shè)備，比如我們常用的電腦、手機(jī)、各種大型計(jì)算機(jī)等。它也適用于各種場合：比如家庭、企業(yè)和政府等方面。

Linux系統(tǒng)的特別之處就在于它強(qiáng)大的內(nèi)存管理和文件管理系統(tǒng)。它支持多用戶多進(jìn)程操作，每個(gè)用戶都可以擁有自己獨(dú)特的配置并且與其他用戶互不干擾。而多進(jìn)程操作意思是Linux的每一個(gè)任務(wù)進(jìn)程都是獨(dú)立的，都可以同時(shí)執(zhí)行并且互不影響。

由于Linux系統(tǒng)的免費(fèi)、安全、可靠等各種優(yōu)勢，我們選擇在其之上進(jìn)行虛擬化技術(shù)的研究。

2 虛擬化技術(shù)原理及其應(yīng)用形式

虛擬化技術(shù)，一般是指計(jì)算元件在虛擬的而非真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。在虛擬化技術(shù)中可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且每一個(gè)操作系統(tǒng)可以運(yùn)行多個(gè)程序。虛擬化技術(shù)是當(dāng)前較為火熱的一項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用也較為普遍。通過虛擬化，用戶的很多煩瑣的工作得到了簡化，給用戶帶來便利，大大提高了工作效率。其中用戶所需的使用靈活性、安全性、可用性、可擴(kuò)展性等大大提高，并且可降低管理成本，獲得更高的資源利用率。虛擬化技術(shù)在資源供應(yīng)方面也有很大的優(yōu)勢，通過虛擬能夠以更小的單位將進(jìn)行資源分配。

隨科技的進(jìn)步，虛擬化技術(shù)也開始在不同領(lǐng)域生根發(fā)芽，按照其在傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用可分為服務(wù)器虛擬化、展現(xiàn)層虛擬化、桌面虛擬化和應(yīng)用程序虛擬化。隨著云計(jì)算的發(fā)展，又出現(xiàn)了兩種新的應(yīng)用形式即存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

3 Linux系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)虛擬化

虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)要考慮諸多因素，例如其實(shí)現(xiàn)的難易程度、可操作性和穩(wěn)定性等。我們本次研究決定選擇KVM技術(shù)來進(jìn)行虛擬化平臺的構(gòu)建。本文大致就以下幾種虛擬化形式進(jìn)行討論：

3.1 服務(wù)器虛擬化

該形式是從硬件上將眾多的服務(wù)器集成到少數(shù)幾個(gè)上，從數(shù)量上大大減少了不必要的浪費(fèi)，同時(shí)不同的服務(wù)器及應(yīng)用從邏輯層面上來說互不影響。通過這樣的整合，提升了資源的利用率，像CPU、存儲等的使用緊張情況也得到了緩解，也保持了性能的穩(wěn)定性。正因減少了各個(gè)單元的使用量，降低了能源使用情況，達(dá)到了節(jié)能的效果。采用虛擬化技術(shù)能有效降低運(yùn)營成本，虛擬機(jī)的部署相對簡單，后期維護(hù)也不用投入太多時(shí)間精力，人工干預(yù)較情況少。而對用戶來說，服務(wù)器備份更為方便和靈活。用戶使用一段時(shí)間后，管理者可根據(jù)服務(wù)器所剩資源進(jìn)行合理地調(diào)整和分配，以達(dá)到資源的最大利用化。

3.2 存儲虛擬化

該形式是指在存儲設(shè)備中采用虛擬化技術(shù)，但存在一些問題，比如產(chǎn)品的擴(kuò)展性容易受到限制。而要實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化系統(tǒng)的關(guān)鍵是將眾多的、不同的存儲內(nèi)容統(tǒng)一映射到同一存儲管理部件內(nèi)，將所有存儲信息整合和管理，再進(jìn)行配置和分配。存儲虛擬化的優(yōu)勢就在于兼容多種存儲設(shè)備，數(shù)據(jù)能在不同設(shè)備上進(jìn)行共享，只要用戶需要就能提取到存儲信息。透明存儲能使用戶有效看到資源利用情況，并且能優(yōu)化備份和數(shù)據(jù)容錯(cuò)等問題。

3.3 桌面虛擬化

該形式是指將計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)終端進(jìn)行虛擬化，從而更加安全靈活的使用桌面。其實(shí)質(zhì)上是將用戶使用與系統(tǒng)管理進(jìn)行了有效的分離，即用戶可以通過相關(guān)設(shè)備，隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)訪問桌面系統(tǒng)。桌面虛擬化可以通過下面幾種方式：（1）遠(yuǎn)程登錄使用服務(wù)器上的桌面。這種通過遠(yuǎn)程登錄的方式的特點(diǎn)是所有的軟件都在服務(wù)器端運(yùn)行，客戶端登錄到服務(wù)器運(yùn)行的是遠(yuǎn)程的登錄界面，這樣就能夠看到桌面運(yùn)行遠(yuǎn)程的程序。（2）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器運(yùn)行改寫過的桌面。這種方式通過用相關(guān)軟件對原來的桌面軟件進(jìn)行重寫，從而能夠在瀏覽器里運(yùn)行完整的桌面，但其缺點(diǎn)是，重寫軟件可能會(huì)造成某些功能的缺失。（3）應(yīng)用層虛擬化提供桌面虛擬化。該方式是通過軟件打包，按照用戶的需求將軟件推送到用戶的桌面，不需要時(shí)再收回，這更能體現(xiàn)該方式的隱私性，保證用戶數(shù)據(jù)的安全性。

4 結(jié)束語

通過本文的研究，詳細(xì)闡述了基于Linux的虛擬化的原理及優(yōu)勢。在Linux系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)虛擬化，能高效地解決資源不足等問題，通過此技術(shù)可以大大提高運(yùn)維人員的工作效率，減輕其負(fù)擔(dān)。虛擬化技術(shù)的研究必將是未來最為主要的發(fā)展趨勢。

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本文受四川旅游學(xué)院省級“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”（201811552087）和四川旅游學(xué)院校級質(zhì)量工程項(xiàng)目（川旅院〔2017〕78號）資助。