云計算中虛擬化技術(shù)及在高校實驗平臺建設(shè)的應(yīng)用

摘 要：云計算的虛擬化技術(shù)改變了傳統(tǒng)的應(yīng)用模式，建立以網(wǎng)絡(luò)為中心的應(yīng)用新模式，使計算機功能最大化，為用戶提供個性化服務(wù)。計算機科學水平的不斷提升，加速了高校實驗平臺的建設(shè)，云計算虛擬技術(shù)在高校實驗中發(fā)揮著重要的作用。對資源進行整合并可以共享，促進高校實驗平臺高效運行，為師生提升專業(yè)化服務(wù)。

關(guān)鍵詞：云計算、虛擬化技術(shù)、高校實驗平臺建設(shè)

中圖分類號：TP393.07 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 20-0000-01

一、云計算與虛擬化的關(guān)系

云計算的實現(xiàn)需要三大基石：虛擬化、標準化、自動化，建構(gòu)在這三大基礎(chǔ)之上的云計算才能提供高效、穩(wěn)定、可靠的服務(wù)。云計算中的核心技術(shù)就是虛擬化，可以說虛擬化是云計算區(qū)別于傳統(tǒng)計算模式的重要特點。隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬化概念已延伸到IT技術(shù)的多個層面，目前的虛擬化技術(shù)主要包括：完全虛擬化、準虛擬化、操作系統(tǒng)層虛擬化、硬件虛擬化、應(yīng)用虛擬化等。

因為云計算的所有軟件與硬件對客戶端來說都是虛擬的，客戶端看不到軟件的安裝，也看不到硬件裝置的實體，因此云計算提供商除了聚集幾千臺甚至幾萬臺機器形成“云”外，還要有一項虛擬化技術(shù)為這朵云營造許許多多的虛擬化操作系統(tǒng)環(huán)境，讓客戶端用戶能夠輕易地通過網(wǎng)絡(luò)取用云計算所有資源。

二、虛擬化核心技術(shù)

虛擬化技術(shù)其實不是一項新技術(shù)，他在計算機世界已經(jīng)發(fā)展十幾年了。最常見的例子就是在Windows操作系統(tǒng)中，通過VMware再虛擬一個Linux或Mac OS X 操作系統(tǒng)，或者反過來虛擬亦然。Amazon利用幾千、幾萬臺的計算機室組成一個龐大數(shù)據(jù)中心，然后在每一臺主機上安裝Linux操作系統(tǒng)以及知名的開放源代碼虛擬技術(shù)軟件——Xen。通過Xen虛擬化技術(shù)的支持，Amazon EC2可以依照客戶的需求，自動進行云計算數(shù)據(jù)中心的資源切割，將少許的資源租用給客戶安裝其所需的操作系統(tǒng)，并在該操作系統(tǒng)上進行程序開發(fā)。

（一）Xen虛擬化技術(shù)

一個完整的Xen云計算平臺軟件包含以下項目：

（1）Linux Kernel系統(tǒng)內(nèi)核。

（2）Windows PV（Para-Virtualized）版虛擬化驅(qū)動程序。

（3）虛擬機器管理指令（包含監(jiān)控虛擬機器，資源狀態(tài)，系統(tǒng)設(shè)置與記錄等）。

（4）XCP支持從光盤安裝或直接從網(wǎng)絡(luò)安裝的功能。

（5）大量的Web API，讓用戶可以輕松創(chuàng)建網(wǎng)頁式的虛擬機器訪問界面。

提供虛擬化裝置的云計算平臺，由大量安裝XCP軟件的計算機組成一個龐大的Xen Server集群，負責提供所有的計算機與存儲資源，Xen將這樣的Computer Clusters稱為資源池（Resource Pool）。Xen可以將之虛擬化為虛擬磁盤映像文檔（Virtual Disk Image），然后集合所有虛擬磁盤映像文檔成為一個大型的虛擬磁盤存儲庫（SR，Storage Repositories），再依據(jù)不同的虛擬主機（VM，Virtual Machine）需求，以虛盤區(qū)塊（VBD，Virtual Block Device）提供該虛擬主機所需的磁盤空間。

Xen虛擬技術(shù)通過SR虛擬磁盤存儲庫的概念，現(xiàn)將所有的存儲資源集合起來，再依照個別虛擬主機的需求，彈性分配不同的VBD序盤區(qū)塊給每臺虛擬主機。因此，只要通過Xen虛擬技術(shù)，再制作一個訪問Xen Server資源池的網(wǎng)頁界面，就可以提供客制化的虛擬機器給企業(yè)或一般用戶租用，達成提供云設(shè)備出租服務(wù)的功能，而這些出租的云設(shè)備都是虛擬化的。

（二）VMware虛擬化技術(shù)

VMware 自行研發(fā)的虛擬化技術(shù)VMware ESX將計算機的硬件資源轉(zhuǎn)換虛擬化，以創(chuàng)建一個具備完整功能的虛擬機器，可以在虛擬機器上運行另一種操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。VMware vsphere云計算操作系統(tǒng)就是使用這些虛擬化技術(shù)，將所有的計算機硬件，不管是計算、存儲還是網(wǎng)絡(luò)都集結(jié)起來，形成一個公司內(nèi)部的云計算基礎(chǔ)設(shè)施，然后由客戶端通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些虛擬裝置，以仿真安裝不同的操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序運行環(huán)境，多部虛擬機器共享云計算基礎(chǔ)設(shè)施的硬件資源，且不會彼此造成干擾，所以通過VMware vphere所建構(gòu)的私有云，可以安全地運行多種操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

三、高校云計算實驗平臺建設(shè)

科研活動對信息資源的應(yīng)用具有資源共享、需求多樣性特點，因此師生在利用實驗資源進行科研活動的時候，可以充分的利用云計算虛擬技術(shù)提升自身的工作效率。虛擬存儲技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對信息資源的統(tǒng)一管理，對信息資源的充分利用將是高校實驗平臺服務(wù)器資源統(tǒng)一分配給師生的關(guān)鍵。資源的共享是云計算虛擬技術(shù)在高校實驗平臺建設(shè)中的重要表現(xiàn)。

在高校實驗平臺中利用虛擬化軟件Vmware Server能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器虛擬化創(chuàng)新，使用戶能夠根據(jù)自身的需求更加方便的進行科研活動。信息資源存儲到虛擬設(shè)備中能夠提升服務(wù)器硬盤的容量，并且保證硬盤的安全。將虛擬存儲設(shè)備連接到其他服務(wù)器，數(shù)據(jù)可實現(xiàn)快速的移動，提升存儲設(shè)備的安全性是保證信息資源安全的重要措施。虛擬技術(shù)通過ISCIS協(xié)議對虛擬存儲進行訪問，在統(tǒng)一界面進行集中運行存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲資源的整合利用和管理。Vmware Server還提供了虛擬機資源的使用監(jiān)控。通過虛擬化數(shù)據(jù)管理軟件可以對虛擬存儲容量、質(zhì)量進行調(diào)整以滿足用戶對存儲資源的需求。

具體實現(xiàn)上，我們可以選擇一臺服務(wù)器作為云計算服務(wù)中心，安裝vSphere，建議使用支持和ESXI的vSphere4.0 Update3以上或vSphere5。設(shè)置好IP地址和本地DNS，并且連接到同一個交換機上。創(chuàng)建域環(huán)境及創(chuàng)建View OU、用戶和組。在Vcenter Server上安裝View Composer組件。此組件功能強大，可以快速部署成千上萬的虛擬桌面，并節(jié)省近70%的存儲空間。View Composer必須在Vcenter Serve（一定要加入域）中安裝，DNS必須指向域中的DNS，并使用SQL數(shù)據(jù)庫來存儲數(shù)據(jù)。

高校實驗平臺建設(shè)的過程中云計算虛擬技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。先進的技術(shù)性使云計算虛擬技術(shù)在高校實驗平臺中的應(yīng)用越來越廣泛。本文對云計算虛擬技術(shù)搭建高校實驗平臺中的相關(guān)進行探析，云計算虛擬技術(shù)在科學水平不斷提升的前提下對高校實驗的發(fā)展將產(chǎn)生積極的促進作用。

[作者簡介]聶丹（1980.05-），女，煙臺南山學院計算機實訓中心教師，講師，工程碩士，研究方向：虛擬化技術(shù)、信息化教育；楊洪軍（1970.09-），男，煙臺南山學院計算機實訓中心主任，高級工程師，工程碩士，研究方向：計算機應(yīng)用。