虛擬化技術(shù)在新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用研究

甘云志

摘要：虛擬化技術(shù)不僅彌補(bǔ)了計(jì)算機(jī)主機(jī)有限操作技術(shù)的缺陷，還能夠使得多種操作技術(shù)同時(shí)運(yùn)行。虛擬化技術(shù)借助云計(jì)算，數(shù)字化等發(fā)達(dá)手段推動(dòng)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心不斷發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些問題。根據(jù)此背景，本文主要對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究和探討，以提供參考。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;虛擬化技術(shù);數(shù)據(jù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）01-0070-01

近年來，互聯(lián)網(wǎng)可以說是發(fā)展迅速，根據(jù)不完全調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，2017年全球的信息量達(dá)到了2.5萬億GB。21世紀(jì)初，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)大幅增加，企業(yè)軟硬件維護(hù)成本居高不下，企業(yè)在IT部分只投入了20%的有用于軟硬件更新和商業(yè)價(jià)值提升，而80%用于系統(tǒng)維護(hù)。云計(jì)算是使用互聯(lián)網(wǎng)完成隨時(shí)隨地訪問共享資源池的一種計(jì)算形式，其資源服務(wù)是一種重要形式，可以為用戶提供一般數(shù)據(jù)管理、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用程序管理等。

1 云計(jì)算以及虛擬化技術(shù)概述

1.1 云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

云基礎(chǔ)配置的構(gòu)架特點(diǎn)是靈活性、動(dòng)態(tài)性和彈性，而數(shù)據(jù)中心是云基礎(chǔ)設(shè)施的核心組成部分，也需要具備這些特點(diǎn)。傳統(tǒng)類型數(shù)據(jù)中心也可以形成云計(jì)算的核心基礎(chǔ)，但傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)架構(gòu)不大能滿足IT領(lǐng)域工作的動(dòng)態(tài)需求。作為IT行業(yè)的一種新運(yùn)營(yíng)模式，大量的資源計(jì)算被按需部署并提供動(dòng)態(tài)服務(wù)。交換體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的核心部分，數(shù)據(jù)中心是集成應(yīng)用和云計(jì)算的基礎(chǔ)平臺(tái)，要求要更高。新型云計(jì)算中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是基于動(dòng)態(tài)路由的交換架構(gòu)，即多級(jí)架構(gòu)。各級(jí)中的切換單元連接到下一級(jí)切換單元。作為一種典型的三級(jí)交換架構(gòu)，云網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架由兩個(gè)參數(shù)定義，k是中間級(jí)交換單元數(shù)，n是第一級(jí)和第三級(jí)交換單元數(shù)，然后第一級(jí)和第三級(jí)由n個(gè)K*k交換單元組成，中間級(jí)由k個(gè)n*n交換單元組成，形成k*n的交換網(wǎng)絡(luò)，即在網(wǎng)絡(luò)下有k*n輸入端和輸出端。新一代云數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)交換架構(gòu)可擴(kuò)展，可重構(gòu)，無限通暢，支持?jǐn)U展交換機(jī)端口系統(tǒng)容量。

1.2 虛擬化技術(shù)定義

目前為止，IT領(lǐng)域中還沒有對(duì)虛擬化提出一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)概念。虛擬化其實(shí)是一種抽象產(chǎn)品，它將物理硬件與操作系統(tǒng)隔離開來，提供了更大的IT資源利用率和靈活性。在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，虛擬化技術(shù)主要用于解決高性能物理硬件產(chǎn)能過剩和舊硬件產(chǎn)能過低的重組復(fù)用，透明底層物理硬件，從而最大限度地利用物理硬件。其涉及的內(nèi)容十分廣泛，包括網(wǎng)絡(luò)虛擬化、程序虛擬化、儲(chǔ)存器虛擬化和服務(wù)器虛擬化等。

2 虛擬化技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

與傳統(tǒng)辦公模式相比，云計(jì)算數(shù)據(jù)處理大大提高了工作時(shí)間和效能。然而，人們使用需求的增加從而產(chǎn)生了虛擬化技術(shù)。虛擬化技術(shù)不僅改善了X86處理器的運(yùn)行性能，并且X86處理器的快速普及帶動(dòng)了虛擬化技術(shù)的深入應(yīng)用。

虛擬化技術(shù)在應(yīng)用當(dāng)中顯現(xiàn)出了其特性：（1）軟件形式：虛擬化技術(shù)利用軟件形式來進(jìn)行模擬工作，對(duì)服務(wù)器資源進(jìn)行切分，以此創(chuàng)建獨(dú)立的虛擬運(yùn)行環(huán)境。（2）獨(dú)立運(yùn)行：同一物理服務(wù)器上運(yùn)轉(zhuǎn)的多臺(tái)虛擬設(shè)備相互獨(dú)立，互相不產(chǎn)生影響，隔離方式主要包括計(jì)算獨(dú)立、數(shù)據(jù)獨(dú)立、儲(chǔ)存獨(dú)立、訪問獨(dú)立等，數(shù)據(jù)不會(huì)在虛擬機(jī)之間產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象，服務(wù)器程序只是經(jīng)由配置好的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行銜接。（3）高度兼容：虛擬化技術(shù)能夠在多類硬件平臺(tái)應(yīng)用，兼容多種操作體系。（4）接口標(biāo)準(zhǔn)化：虛擬化的硬件利用標(biāo)準(zhǔn)化接口，確保其兼容性。（5）硬件隔離：服務(wù)器虛擬化帶來了虛擬機(jī)和硬件的剝離，降低了彼此的依賴性，為虛擬機(jī)的便捷轉(zhuǎn)移提供了良好的前提。

3 虛擬化技術(shù)在云數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

3.1 服務(wù)器虛擬化

這種技術(shù)本質(zhì)上是一種去耦合技術(shù)。將上層軟件與基礎(chǔ)物理設(shè)備與操作系統(tǒng)進(jìn)行分離，然后歸在一個(gè)可遷移的虛擬機(jī)文件中，進(jìn)行統(tǒng)一管理，加速系統(tǒng)備份，部署和軟件發(fā)布，增加設(shè)備的耦合性能，明顯提高系統(tǒng)的可靠性，達(dá)到共享目標(biāo)。在現(xiàn)實(shí)操作中，云計(jì)算通常依靠虛擬平臺(tái)來分離硬件設(shè)備、虛擬機(jī)管理和資源調(diào)度。服務(wù)器虛擬化技術(shù)不僅可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速部署，而且可以實(shí)時(shí)傳輸虛擬機(jī)。當(dāng)然，此技術(shù)并不是沒有缺點(diǎn)的，虛擬化服務(wù)器上的宕機(jī)頻率相對(duì)較低，除了資源溢出問題，這可能是由于控制器的位置，物理機(jī)器的硬件存在問題，有些可能是黑客入侵。要加強(qiáng)對(duì)虛擬服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)的嚴(yán)密監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，不需要運(yùn)行的虛擬機(jī)應(yīng)立即關(guān)閉，出現(xiàn)問題要及時(shí)處理，嚴(yán)防“虛擬機(jī)溢出”等現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 資源儲(chǔ)存虛擬化

在云計(jì)算運(yùn)行過程里，重要基礎(chǔ)是資源存儲(chǔ)部分。此種虛擬化技術(shù)主要家住抽象硬件存儲(chǔ)資源展現(xiàn)，即利用虛擬化技術(shù)將底層架構(gòu)與復(fù)雜，易于實(shí)現(xiàn)以及資源的邏輯映像和物理存儲(chǔ)分開，為系統(tǒng)管理器提供簡(jiǎn)單無縫的虛擬視圖。云資源存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)可以使網(wǎng)絡(luò)資源易于存儲(chǔ)和管理，并且可以完成簡(jiǎn)單的分配，這樣一來，即使沒有終端存儲(chǔ)設(shè)備，終端用戶也能完成存儲(chǔ)服務(wù)共享，很大程度上保障了數(shù)據(jù)資源的安全性。在云計(jì)算中心，跨數(shù)據(jù)中心的資源管理需要上層資源和物理鏈路層調(diào)度的匹配和自動(dòng)化，每個(gè)用戶需要在數(shù)據(jù)中心外另建虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)并展開自助管理來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度。當(dāng)企業(yè)信息化采用云計(jì)算模式時(shí)，備份數(shù)據(jù)通常放在云端，或放在虛擬機(jī)中（或虛擬存儲(chǔ)），就在進(jìn)行備份時(shí)，許多管理員可能會(huì)忽略備份虛擬機(jī)的安全性。如果備份服務(wù)器受到攻擊，數(shù)據(jù)安全也得不到有效保障。

3.3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)虛擬技術(shù)是一種新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)形式，是云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)部分，旨在為用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，滿足用戶需求，利用虛擬技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的擴(kuò)展性，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。由于云數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化是由多個(gè)層次組成的，每個(gè)層次都有明確的分工，如接入層、核心層、虛擬網(wǎng)絡(luò)交換等，因此要依靠大型云計(jì)算用戶的要求，以及多樣化的接入方式和廣泛的分布范圍，提出一些可行性方案來提高網(wǎng)絡(luò)接入的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的迅速發(fā)展需要相應(yīng)的硬件技術(shù)支持， ASIC、NP、FPGA等芯片的發(fā)展在一定程度上支持了這項(xiàng)技術(shù)。技術(shù)的發(fā)展使虛擬化技術(shù)能夠?qū)⑻摂M形式與傳統(tǒng)的物理技術(shù)分離開來，逐步過渡到共享虛擬化。

4 結(jié)語(yǔ)

虛擬化技術(shù)與云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的協(xié)調(diào)發(fā)展是相輔相成的，虛擬化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用更是推動(dòng)了云計(jì)算的發(fā)展，云數(shù)據(jù)虛擬化應(yīng)用未來的工作面是全面虛擬包含服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施的底層硬件，構(gòu)建一個(gè)共享的、按需運(yùn)轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)環(huán)境。雖然在現(xiàn)階段的發(fā)展中仍存在一些問題，但總體上虛擬技術(shù)的應(yīng)用還是發(fā)揮了極大的作用。

參考文獻(xiàn)

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