計算機虛擬化技術原理與應用之研究

南木　趙永志　 襄樊市第四中學　湖北省襄陽市 441021

計算機虛擬化技術原理與應用之研究

南木趙永志 襄樊市第四中學湖北省襄陽市 441021

有關計算機應用的新技術不斷出現，其中最具代表性的是計算機虛擬化技術。虛擬化是一個廣義的術語，在計算機方面通常指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。文章在簡單介紹計算機虛擬化技術內涵、原理、特點、主要分支等基礎上，具體分析計算機虛擬化技術在工業制造業、教育、政府部門、企業機構中的應用。

計算機；虛擬化技術；原理；應用

人們對計算機處理信息的速度要求不斷提高，計算機應用中出現了虛擬化技術。這種技術作為一種高新技術，能夠在計算機和網絡支持下實現對物理世界和現實世界的聯系，滿足人們對信息的各種需要。計算機虛擬化技術的應用原理是將計算機的運算能力、存儲功能和應用程序等資源進行抽離，實現對成本的降低，提升計算機硬件容量，提高計算機系統本身的吞吐量。計算機技術在人們日常工作生活中扮演著越來越重要的角色，這使得計算機虛擬化技術特點、功能、優勢、原理等實現了普遍性認識，對促進社會發展發揮了重要作用。為此，文章對計算機虛擬化技術原理和其在各個領域的相關應用進行研究。

1 計算機虛擬化技術概述

1.1內涵

計算機虛擬化技術是一門能夠對物理計算機資源進行有效分配的技術，具體表現為將物理計算機中應用程序和相關組件從各自所屬的硬件系統中分離出來，之后根據重新提供的資源信息，在一定邏輯視圖作用下將這些物理意義上存在的事物進行重新邏輯化抽象組合。通過應用計算機虛擬化技術，能夠給用戶帶來多個PC終端在同時運行的感官效果，且這些終端彼此之前具備不同的物力資源，能夠進行聯系、共享資源。

計算機虛擬化技術過去就有原形，比如虛擬局域網絡、虛擬內存等。在計算機技術的發展下衍生出了計算機虛擬化技術，在計算機硬件和軟件設施上實現了不同程度的發展。

硬件虛擬化主要是指在計算機原件上進行虛擬化處理，通過虛擬化處理將硬件盤的容量擴充，簡化軟件資源配置流程。在虛擬化技術的作用下能將CPU實現一個到多個的同時運行，各個程序系統之間相互獨立又密切聯系。軟件虛擬化是指一種很抽象化的虛擬層，實現了虛擬層和物理硬件的分離處理，提升了計算機工作效率。

1.2工作原理

計算機虛擬化技術應用的重要前提是要具備能夠實現可虛擬化的機器。計算機最下層的機器有的可實現虛擬化，有的不可，對于這些不支持下層的機器需要通過系統化管理來實現。系統管理往往是計算機平臺硬件和計算機操作系統抽象形成的，是一項完整的操作系統，也被人們稱作主機操作系統（虛擬機）。

不同型號的虛擬機彼此之間相互隔離，最下層的機器是自己機器，但也不是所有硬件都能夠支持不同型號虛擬機，如最早出現的X86處理器不會根據特定指令來產生對應結果。計算機系統程序需要在受到保護的安全環境中執行工作。

1.3類型

1.3.1計算機服務器虛擬化

計算機服務器虛擬化是硬件級的虛擬模式，為計算機操作系統運行提供了虛擬化的兼容硬件。服務器虛擬化能夠實現物理服務器上設備的虛擬，在同一個服務器的應用下能夠對很多套的虛擬機進行配置處理。服務器虛擬化技術的實現是物理邏輯系統重要文件備份、文件丟失之后重新恢復的重要基礎，節省了工作的時間，提高了工作的效率。

1.3.2計算機網絡虛擬化

現階段，計算機網絡虛擬化發展還不成熟，怎樣實現計算機網絡虛擬化成為有關研究人員著重思考的問題。根據現階段的軟硬件設施情況，通過對應用網絡的劃分，能夠在同一個系統下實現對各個子網絡的管控，提升交換機功能和使用效率。

1.4工作方式

第一，橋接模式。橋接模式主要是利用虛擬軟件在局域網上建立的一種新型虛擬服務器，進而為局域網的用戶提供相應的網絡服務。在橋接模式下，虛擬系統被當作一臺主機使用，并能夠和其他設備進行連接。橋接模式下，虛擬系統在和其他設備聯合使用時需要為它提供相應的網絡地址、網絡安全碼等。第二，網絡地址轉換模式。網絡地址轉換模式應用實施NAT模式，通過這種模式的應用實現接入網絡的簡單化操作，同時在操作時還不需要安排額外的配置，只需要保證網絡能夠互相進行網絡即可。

2 計算機虛擬化技術的應用

2.1計算機虛擬化技術在網絡設備中的應用

在傳統的計算機網絡配置上，路由器和交換器是計算機系統中的必備設備。但在計算機系統的實際應用中，路由器和交換器的價格費用較高且使用壽命低，一些使用者無力承擔這些費用，在設備應用方面存在很多問題。應用計算機虛擬化技術之后，在網絡仿真軟件的作用下能夠實現計算機虛擬網絡資源的合理優化配置。比如，常見的計算機BOSONNETSIM軟件的應用中，能夠對計算機系統網絡資源合理優化配置，構建虛擬化的路由器和交換器交換系統，在不需要交換的情況下，根據各自需要實現對網絡環境的有效配置?？梢姡谟嬎銠C系統中應用計算機虛擬化技術之后，能夠在很大程度上提升計算機網絡資源配置效率，節省資源應用成本。

2.2計算機虛擬化技術在教育教學中的應用

社會科技的發展也推動了教育事業改革，表現為教育手段上開始注重對網路技術的應用。計算機虛擬化技術在教育領域的應用能夠在很大程度上提高學科課堂教學效果，增強學生對學習的興趣。計算機虛擬化技術在教育教學中的應用可以表現為：教師應用網絡技術對所要講授的教學內容進行查詢、設計，節省備課查找資料所需要的時間；同時，教師還可以應用計算機虛擬化技術創設學生喜愛的教學情景，實現輕松化、趣味化的課堂教學。

計算機虛擬化技術的應用能夠為一些理工科教學提供實驗操作的支持，加強學生對實驗的理解。如在物理課程電子電路的教學中，教師可以對電子機械設備、電子電路原理等進行模擬，通過一些直觀化的物力模擬實驗，加強學生對課本理論知識的直觀化、清晰化理解，彌補傳統實驗教學的弊端，提升課堂教學效率。在計算機虛擬化技術的支持下，虛擬光碟應運而生，學生通過使用虛擬光碟加強了對現代知識的掌握和理解，最為明顯的應用實際是現代遠程教育。在計算機虛擬化技術的支持下，虛擬化教室為學生的學習提供了更為自主化的學習環境，在虛擬化教室中，師生之間能夠通過文字、聲音、圖片、視頻等進行及時性學習交流，在積極的互動中提高學生學習效率。

2.3計算機虛擬化技術在企業單位機構中的應用

現階段，我國企業單位機構發展內部所應用的計算機信息系統是由各個開發商提供的，而對于各個企業發展不同需求，開發商對計算機信息系統的設計難以做到面面俱到，導致在很多企業單位機構中出現了計算機服務器眾多但設備使用功能參差不齊的問題。計算機系統應用效率低下直接制約了企業的有效發展，計算機虛擬化技術的應用能夠更好地解決這個問題。

[1] 顧婷婷.虛擬化技術在計算機實驗教學中的應用方法[J].環球市場信息導報,2016,25:69.

[2] 劉睿瀟.淺談桌面虛擬化技術在高職計算機教學中的應用[J].中國新通信,2016,13:89-90.