云計算與虛擬化

苗誠

摘要：云計算 （Cloud Computing）在當今形勢下已經被賦予了不同的含義。可以是通過一個遠程虛擬服務器，能夠在遠程隨意控制服務器的啟動和關閉，在該服務器中加載應用程序。也可以是若干臺的服務器，抑或是成千上萬的服務器，運算著目前世界上最為繁雜的系統。作為云計算系統的核心成分——虛擬化（Virtualization）技術，能夠充分整合各種終端介質的存儲資源，并通過高效的運算，為用戶提供相關的網絡服務。

關鍵詞：云計算；虛擬化；服務器；存儲

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0222-02

海量的計算及存儲功能，都能夠安全有指向性的，向授權應用程序和用戶通過云計算來實現和訪問。通過建立包括發布平臺、大容量數據庫等運算支持，與計算能夠不斷變化自身的工作載荷，并通過設備擴容的形勢自動擴展。通過使用存儲云 （Storage Cloud），用戶的應用程序和存儲數據可以得以安全的保存，并能夠通過集成部分照片、位置GPS等信息，與用戶本地數據創建聚合 （Mashup），實現數據的深度挖掘。

云計算與傳統模式的差異就在于，云計算是利用網絡來提供信息技術的多樣化的深度服務，其內部功能進行有機的封裝，通過網絡API提供服務。因此所謂運算、存儲等都將統籌成為資源，為相關服務提供支撐。云計算對于效率的要求尤為重要，在大規模部署應用程序的過程中能夠實現迅捷準確的滿足客戶需求。

云計算的模式在我國尚屬起步階段，但對于整個IT界已經造成了翻天覆地的影響。企業可以通過自己建立數據中心來提供相關服務，也可以具備風險承擔能力的電信基礎設施運營商來提供，因此基礎設施服務（IAAS）是云計算的主要運營模式。

作為云計算系統的核心成分——虛擬化（Virtualization）技術，能夠充分整合各種終端介質的存儲資源，并通過高效的運算，為用戶提供相關的網絡服務。相對于真實的電子產品（電腦等）及網絡介質，它通過采用抽象的算法，將對象歸類并創建對象接口集，在忽略部分外部差異的情況下，通過特定的網絡操作來觸發接口功能，實現網絡服務的提供。其方式又可大致分為以下幾類：

1 虛擬化服務器

虛擬化服務器技術可以將單獨的物理服務器通過虛擬劃分的方式，分割成為多個虛擬服務器提供給不同的用戶使用。這種技術是基礎電信設施即服務的基礎條件（Intrastructure as a Service，IaaS）。

虛擬化服務器所應具備的功能和技術如下：

多實例：多個虛擬服務器可以在同一個物理服務器上并行運行。

并行隔離：多實例并行運行的情況下，虛擬機之間要完全的保證隔離開來，確保虛擬服務器的運行安全及資源的高效利用。

CPU共享：通過對物理CPU的虛擬分割，通過分時共享的方式運行虛擬CPU的相關指令，因此便能夠極大的提升CPU的資源利用率。

內存分割：對物理內存進行統一的管理，分割成為多個各自相對獨立的虛擬內存，在每個虛擬內存空間運行提供服務時可以做到無牽連性。

虛擬化I/O接口：對于各虛擬模塊實例提出的I/O請求，將物理設備封裝后開放虛擬接口，確保虛擬進程的接口響應。

無感知恢復：虛擬機之間擁有快速熱遷移技術（Live Migration），通過利用這種技術，當一個虛擬機出現故障，能夠在用戶沒有明顯感知的情況下，迅速將所提供的服務遷移到另一無故障的虛擬機，確保用戶的使用。

負載均衡：通過對物理設備的利用情況進行分析，從而做到動態的調整各個虛擬服務器的利用率，使物理服務器達到高效的運行。

集中管理：對于物理服務器采用集中管理的方式，能夠實時的響應各種突發情況，并能夠根據客戶的需求進行數據操作。

部署快捷：通過模塊化的方式能夠進行快速部署，能夠同時滿足不同虛擬機上的操作系統，提供響應的更新和升級服務。

2 虛擬化存儲

通過虛擬化的存儲方式，對整個云系統進行統一的資源整合管理，利用統一的存儲空間為用戶提供服務。這種存儲方式的功能和特點如下：

集中存儲：存儲資源以數據中心的模式集中管理，統一調配。

分布擴展：利用易于擴展、接口豐富的存儲介質在服務器中實現異構分布式存儲，用戶可以采用虛擬化的接口進行統一訪問。

節約能源：整個云系統有著極大的耗電量，為確保用戶服務不受時間上的影響，需提供全時段訪問機制，不能有停機的時間。通過利用合理的分布方式和系統構成，能夠調節系統運行功耗，根據用戶使用情況變更模式，起到節能減排的作用。

硬盤映射：通過硬盤映射鏡像的方式，將虛擬化的硬盤提供給客戶作當做本地存儲設備使用，能夠讓用戶感覺如同使用本地硬盤。

安全加密：每個云賬戶在加入系統之前，均必須通過安全認證，并獲取認證證書，同時為確保用戶數據的私密性，用戶數據在云端存儲均通過加密，只有用戶本人或用戶授權的賬戶可以解密。

管理層級：對于云端數據需對權限進行層級上的管理，上級權限可查看或操作下級數據，下級則無法查看上級數據，平級之間無法互相查看數據。

3 應用虛擬化

應用程序對底層設備的影響，通過一定機制將其分類抽象出來，從而解除硬件對操作系統的依賴關系便是應用虛擬化。虛擬化環境中對應用與底層硬件設備的沖突做到了屏蔽，因此原則上應用于本地的硬件、操作系統等環境已經無關。應用的虛擬化是服務的基礎條件，其具備的特征和功能如下：

虛擬環境：創建一個虛擬的運行環境，可以兼容各種系統的可執行文件。

解耦合：通過云端利用底層異構性基礎，利用虛擬化應用，解除應用與本地系統和硬件的依賴或沖突的關系，實現程序的無差別運行。

通用性：通過應用虛擬化，可以使任何一個程序都能在云系統中實現共享和運行。

實時更新：通過云端海量數據收集到的情況，能夠對各種應用做到第一時間的更新，并通過層級下放，迅速將更新結果發布至客戶端。

個性化：可以由用戶自定義個性化的虛擬應用，也可選擇用戶熟悉的虛擬環境。

4 虛擬化平臺

虛擬化平臺是指面向開發人員開放的，可嵌入到云端的各種應用的一個統一接口，開發人員可以通過將自己的應用通過平臺置于云端，并利用云系統運行為客戶提供各種定制化的服務。虛擬化平臺的特稱及功能如下：

語言兼容：支持各種主流開發工具級程序語言，如：VB、VC、VC++、Java、C#、Delphi、Basic等。

嚴格審查：對于上傳至云端的各種開發成品都要進行嚴格的審查，審查內容包括開發人員身份驗證，軟件知識產權認證及安全性認證。

測試模擬：對即將推出的開發產品進行真實環境模擬測試，以驗證推出后的服務效果。

有償服務：通過合理的計費系統，保障開發人員的利益，虛擬平臺同事也得到一定比例服務費用。

升級更新：服務提供者可對自己的產品進行不定期的更新，以完善自身的服務，而平臺對開發人員開放完善的升級和更新接口。

監控管理：對于虛擬平臺上的各種操作，要有完善的監控日志、實時告警等手段，保障安全合法運行。

5 虛擬化桌面

虛擬化桌面即是將用戶完全從自身終端解放出來，實現應用的無差異化。云端將用戶完整的應用環境記錄下來，用戶可以通過網絡，在云端高性能的硬件和無差異的網絡環境來運行各種應用程序，運行虛擬化桌面具有以下接入標準和功能：

管維集中：為用戶提供服務的軟件將集中的管理在服務器端，對于相關的數據將在云端進行集中的維護和管理，同時也可減少現場工作。

連貫使用：用戶在本地完成操作后，云端將保持用戶的操作記錄和配置情況，確保用戶在下次登錄時能夠保持操作的連貫性。

故障恢復：用戶的桌面環境將以虛擬機的形勢被保存下來，通過對虛擬機的操作記錄及用戶備份，能夠快速發現故障并及時回復，恢復過程中通過熱遷移的方式讓用戶端能夠無故障感知。

云計算從本質上講，是向用戶提供虛擬化的服務。從云計算到虛擬化的跨越過程中，實現了資源利用率的最大化，通過創建高度虛擬化的平臺，實現了資源的充分共享，最終實現應用、數據、存儲等資源以服務的形式提供給網絡客戶，極大的提高了工作效率，降低了客戶的使用成本，同時也幫助客戶提升了安全等級，更好的滿足各種客戶的需求。隨著科技的發展，云計算與虛擬化必將成為未來網絡發展的必由趨勢，也將推動互聯網科技走上一個新的高度。