虛擬化技術在網絡服務中的應用研究

廣東外語藝術職業學院 白國靖

1.前言

上世紀60年代開始，美國的計算機學術界就開始了虛擬技術的萌芽。1959年克里斯托弗（Christopher Strachey）發表了一篇學術報告，名為《大型高速計算機中的時間共享》（Time Sharing in Large Fast Computers），他在文中提出了虛擬化的基本概念，這篇文章也被認為是虛擬化技術的最早論述。

隨著x86平臺上虛擬化技術的實現，首次向人們展示了虛擬化應用的廣闊前景，因為x86平臺可以提供便宜的、高性能和高可靠的服務器。一方面，隨著校園網絡不斷升級改進、網絡安全的防范和教學需求不斷增加，傳統的網絡服務，包括web服務、e-mail服務、DNS域名服務、存儲服務等基本服務都要保證數據的安全、能在最小的時間內恢復故障，提供服務。別一方面，隨著校園網絡教學的建設，需要各種各樣的教學系統，需要更多的設備來支撐。根據虛擬化技術在校園網絡服務中的應用，筆者認為，選擇合適的虛擬化技術應用方案，能很好地解決上述問題。

2.虛擬化技術的分類

平常所說的虛擬化技術更多地指計算系統的虛擬化及虛擬機，可以簡要地分為如下四類：

硬件抽象層的虛擬機。對上層軟件（即客戶操作系統）而言，硬件抽象層的虛擬機構造了一個完整的計算機硬件系統，這種虛擬機與客戶操作系統的接口即為處理器指令。

操作系統層的虛擬機。通過在動態復制操作系統環境，此類虛擬機能夠創建多個虛擬運行容器。而對運行在每個容器之上的軟件而言，此類虛擬機均提供了一個完整的操作系統運行環境，而它與上層軟件的接口即為系統調用接口。

API層的虛擬機。此類虛擬機為上層應用軟件提供了特定操作系統運行環境的模擬，但這種模擬并不是對處理器指令的仿真，而是模擬實現該操作系統的各類用戶態API。

編程語言層虛擬機。此類虛擬機通過解釋或即時編譯技術（Just-In-Time，JIT）來運行語言虛擬機指令，從而實現軟件的跨平臺特性。

3.虛擬化技術的優勢

更高的資源利用率：虛擬可支持實現資源池和物理資源的動態共享，特別是針對那些平均需求遠低于需要為其提供專用資源的不同負載。

降低管理成本：減少必須進行管理的物理資源的數量；隱藏物理資源的部分復雜性；通過實現自動化、獲得更好的信息和實現中央管理來簡化公共管理任務。

提高使用靈活性：通過虛擬可實現動態的資源部署和重配置，滿足不斷變化的業務需求。

提高安全性：虛擬可實現較簡單的共享機制無法實現的隔離和劃分，這些特性可實現對數據和服務進行可控和安全的訪問。

更高的可用性：虛擬可在不影響用戶的情況下對物理資源進行刪除、升級或改變。

更高的可擴展性：根據不同的產品，資源分區和匯聚可支持實現比個體物理資源小得多或大得多的虛擬資源，這意味著您可以在不改變物理資源配置的情況下進行規模調整。

互操作性和投資保護：虛擬資源可提供底層物理資源無法提供的與各種接口和協議的兼容性。

改進資源供應：與個體物理資源單位相比，虛擬能夠以更小的單位進行資源分配。與物理資源相比，虛擬資源因其不存在硬件和操作系統方面的問題而能夠在出現崩潰后更快地恢復。

4.虛擬技術在校園網絡服務中的具體實現

4.1 虛擬化軟件的選用

Windows Server 2008 R2 hyper-V相對于其它虛擬化軟件優勢分析：

（1）Hyper-V支持多種Guest OS。

（2）微軟眾多產品都已經開始支持虛擬化應用。

（3）Hyper-V可以同時運行32Bit和64Bit的操作系統。

（4）每個虛擬機支持多達4個虛擬處理器，最大支持64GB內存。

（5）提供虛擬機快照功能，支持與VSS集成。

（6）提供了快速遷移和群集服務。

（7）具有可伸縮性的資源分配功能。

（8）更實惠的產品授權。Hyper-V標準版可以免費運行一個實例；企業版可以免費運行4個實例；而數據中心版則沒有限制。

4.2 虛擬化技術部署實施

綜上分析，我們采用Windows Server 2008 R2 hyper-V。硬件采用dell Power-Edge M6505個刀片服務器。

首先對dell PowerEdge M650硬件服務器安裝宿主操作系統，宿主操作系統采用Microsoft Windows server 2008 R2。為了保證安全及效率，宿主操作系統上只安裝hyper-V軟件。hyper-V在安裝后，自動在IIS中建立了虛擬機管理網站，可能提供管理員通過HTTPS方式安全地管理和監控虛擬服務器的運行。hyper-Vr可以支持多種Guest操作系統的運行。根據Microsoft的Windows server 2008 R2許可協議，一個En-terprise版的許可可以在同一個硬件服務器上的虛擬環境上安裝四個實體，因此，可以在宿主服務器上建立四個虛擬的Windows server 2008 R2。每一個虛擬服務器均有各自的網絡適配器，可以獨立設置IP地址。各虛擬服務器均實現了各自功能，且運行穩定。詳細分配如表1所示。

表1

[1] 王春海.虛擬機技術與應用——配置、管理與實驗[M].北京:清華大學出版社,2007.

[2] 何禹.虛擬化技術在校園網數據中心的應用[J].電子科技大學學報,2007(6).

[3] 魯松.計算機虛擬化技術及應用[M].北京:機械工業出版社,2008.