基于云計算環境的虛擬化技術應用研究

袁夫+郭紅

摘要：隨著數據量和需求的不斷增加，公司、企業、高校中計算機硬件的更新和網絡的維護越來越成為一個棘手的問題，構建“云”平臺正成為越來越多公司、企業、高校的選擇。云計算環境加上虛擬化技術正是“云”平臺實現的關鍵技術。

關鍵詞：云計算；虛擬化；協議

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）01-0102-02

1 前言

虛擬化技術從傳統意義上主要是指執行的虛擬化，隨著云計算的發展，出現了存儲虛擬化和網絡虛擬化。多種虛擬化技術在云計算環境下的綜合應用，催生了多種“云”平臺服務和產品。

2 執行虛擬化技術

執行虛擬化技術是一種用于模擬執行環境的技術。它不僅可以為操作系統、編譯程序或者應用程序提供模擬運行環境，還可以實現系統級的硬件虛擬化。

2.1 硬件級虛擬化

硬件虛擬化技術是指為計算機提供抽象執行環境以運行客戶機操作系統的虛擬化技術。它實現了操作系統和客戶機的分離，將多個操作系統運行在一臺物理計算機上的多個虛擬環境中，因此，硬件虛擬化也被稱為系統虛擬化。這里的虛擬運行的客戶端操作環境被稱為虛擬機，雖然由于物理計算機的硬件環境不同，虛擬機的設計和實現方式會有不同，但是無論哪種情況，這些虛擬機都需要被提供一系列的硬件虛擬環境，包括CPU、內存、網絡接口、I/O設備等。

“云”平臺中，客戶端的操作系統就是運行在服務器端的抽象執行環境下的，實際上就是在服務器端模擬運行多個客戶端計算機，即虛擬機。在硬件虛擬化中通過虛擬機管理程序實現對虛擬機的監控和管理的。虛擬機管理程序是實現硬件虛擬化最關鍵的組件，它又被叫做虛擬機管理器（VMM）。虛擬機管理器可以是一個程序或者是軟件和硬件的集成體，可以執行底層物理硬件的抽象。

服務器虛擬化是硬件虛擬化的一個典型應用。服務器虛擬化可以實現在一臺物理計算機上多個虛擬機的隔離運行，每個虛擬機獨立運行自己的操作系統和應用軟件，同時對系統資源按照需求進行靈活的分配，從而最大程度的滿足每臺虛擬機的性能需求和安全需求。在一個數據中心中，為了支持更多的服務對象，很可能存在多臺物理服務器提供相同的應用和服務，為了便于管理和提高服務質量，利用應用服務器虛擬化技術可以將多臺應用服務器抽象為一臺虛擬服務器。當然也可以將一臺物理服務器虛擬為多個服務器使用，為每個虛擬的服務器提供抽象的硬件資源。

桌面虛擬化的實現是建立于服務器虛擬化的基礎之上的。桌面虛擬化技術將個人計算機的桌面環境抽象化，以便采用客戶端/服務器的方式來訪問，此時，支持硬件虛擬化的設備就顯得非常重要了，通過它實現訪問托管在同一臺服務器上的多個桌面環境。

2.2 操作系統級虛擬化

操作系統虛擬化主要是在單一的操作系統環境下工作，可以創建多個執行容器來隔離運行多個應用程序。利用操作系統虛擬化技術，可以有效的整合服務器：在一臺物理服務器上運行多臺不同的應用服務器，每臺應用服務器與其他服務器完全隔離開來，在各自的用戶空間運行，同時還可以共享物理服務器的操作系統和其他組件。

2.3 編程語言級虛擬化

編程語言級虛擬化主要包含一個用來運行進程編譯程序二進制代碼的虛擬機。可以實現應用程序的部署和管理執行，并能夠完成跨平臺和系統的移植。編程級的虛擬機又被稱為進程級虛擬機，其最大的優勢是跨平臺的提高統一、安全的執行環境。

2.4 應用虛擬化

應用級虛擬化的虛擬器管理器和硬件虛擬化相比要簡單很多，因為它只需要模擬提供應用程序運行的部分環境。一般只有在原有環境不支持應用所需特性時，該技術才發揮作用，并且通常設計的是局部文件系統、庫或者操作系統部件等的模擬。

3 存儲虛擬化技術

虛擬存儲（Storage Virtualization）是指將多個獨立存在的、不同類型的物理存儲體，通過軟件和硬件技術，全部轉化為一份邏輯上的虛擬的存儲單元，集中管理，供用戶統一使用。有這樣一個形象的比喻，對于用戶來說，虛擬化的存儲資源就好比一個龐大的池子，用戶既不必關心數據究竟從哪兒來也不必關心數據將流到哪兒去。對于管理者來說，對這個“大池子”進行集中管理，根據不同的具體需求將存儲資源進行動態的分配。這樣一來，存儲空間如同一個流動的水池，能夠根據需要進行任意的分配。

4 網絡虛擬化技術

虛擬網絡是指將網絡資源包括硬件資源和軟件資源實現整合，然后向客戶端用戶提供虛擬的網絡連接服務。這種虛擬化的技術在網絡虛擬中的實現主要分為兩類，即局域網和廣域網的虛擬化，其中虛擬局域網技術可以將多個本地網絡組合為一個邏輯網絡，也可以將一個本地網絡分割為多個邏輯網絡，從而提高內部網絡的利用率，虛擬專用網則在保證外部鏈接安全性和私密性的同時，實現了遠程用戶對內部網絡的訪問。

5 結語

基于云計算環境的虛擬化技術的利用，構建“云”平臺，可以高效的滿足公司、企業、高校的辦公需求和科研需求，同時降低硬件、軟件維護成本和運營成本，相關技術和產品的研發一定會成為一個市場的熱點，從而獲得越來越快的發展，為人們的生活帶來更多的便利。

參考文獻

[1]葉可江，吳朝輝，姜曉紅等.虛擬化云計算平臺[J].計算機學報，2014，35（6）：1262-1285.

[2]周斌，張瑩.虛擬化技術性能分析與比較[J].現代計算機（專業版），2015（5）：128.

[3]熊威.云機房分布式管理系統的設計應用[J].信息通信，2016，1：271.