虛擬化技術在新一代云計算數據中心的應用研究

甘云志

摘要：虛擬化技術不僅彌補了計算機主機有限操作技術的缺陷，還能夠使得多種操作技術同時運行。虛擬化技術借助云計算，數字化等發(fā)達手段推動云計算數據中心不斷發(fā)展，但在實際應用中仍存在一些問題。根據此背景，本文主要對云計算數據中心虛擬化技術的應用進行研究和探討，以提供參考。

關鍵詞：云計算;虛擬化技術;數據應用

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0070-01

近年來，互聯網可以說是發(fā)展迅速，根據不完全調查和統計，2017年全球的信息量達到了2.5萬億GB。21世紀初，存儲數據大幅增加，企業(yè)軟硬件維護成本居高不下，企業(yè)在IT部分只投入了20%的有用于軟硬件更新和商業(yè)價值提升，而80%用于系統維護。云計算是使用互聯網完成隨時隨地訪問共享資源池的一種計算形式，其資源服務是一種重要形式，可以為用戶提供一般數據管理、大規(guī)模數據處理、應用程序管理等。

1 云計算以及虛擬化技術概述

1.1 云計算網絡構架

云基礎配置的構架特點是靈活性、動態(tài)性和彈性，而數據中心是云基礎設施的核心組成部分，也需要具備這些特點。傳統類型數據中心也可以形成云計算的核心基礎，但傳統的運營架構不大能滿足IT領域工作的動態(tài)需求。作為IT行業(yè)的一種新運營模式，大量的資源計算被按需部署并提供動態(tài)服務。交換體系結構是網絡設備的核心部分，數據中心是集成應用和云計算的基礎平臺，要求要更高。新型云計算中心的網絡架構是基于動態(tài)路由的交換架構，即多級架構。各級中的切換單元連接到下一級切換單元。作為一種典型的三級交換架構，云網絡構架由兩個參數定義，k是中間級交換單元數，n是第一級和第三級交換單元數，然后第一級和第三級由n個K*k交換單元組成，中間級由k個n*n交換單元組成，形成k*n的交換網絡，即在網絡下有k*n輸入端和輸出端。新一代云數據中心的網絡交換架構可擴展，可重構，無限通暢，支持擴展交換機端口系統容量。

1.2 虛擬化技術定義

目前為止，IT領域中還沒有對虛擬化提出一個明確的標準概念。虛擬化其實是一種抽象產品，它將物理硬件與操作系統隔離開來，提供了更大的IT資源利用率和靈活性。在實際生產環(huán)境中，虛擬化技術主要用于解決高性能物理硬件產能過剩和舊硬件產能過低的重組復用，透明底層物理硬件，從而最大限度地利用物理硬件。其涉及的內容十分廣泛，包括網絡虛擬化、程序虛擬化、儲存器虛擬化和服務器虛擬化等。

2 虛擬化技術應用特點

與傳統辦公模式相比，云計算數據處理大大提高了工作時間和效能。然而，人們使用需求的增加從而產生了虛擬化技術。虛擬化技術不僅改善了X86處理器的運行性能，并且X86處理器的快速普及帶動了虛擬化技術的深入應用。

虛擬化技術在應用當中顯現出了其特性：（1）軟件形式：虛擬化技術利用軟件形式來進行模擬工作，對服務器資源進行切分，以此創(chuàng)建獨立的虛擬運行環(huán)境。（2）獨立運行：同一物理服務器上運轉的多臺虛擬設備相互獨立，互相不產生影響，隔離方式主要包括計算獨立、數據獨立、儲存獨立、訪問獨立等，數據不會在虛擬機之間產生泄漏現象，服務器程序只是經由配置好的網絡進行銜接。（3）高度兼容：虛擬化技術能夠在多類硬件平臺應用，兼容多種操作體系。（4）接口標準化：虛擬化的硬件利用標準化接口，確保其兼容性。（5）硬件隔離：服務器虛擬化帶來了虛擬機和硬件的剝離，降低了彼此的依賴性，為虛擬機的便捷轉移提供了良好的前提。

3 虛擬化技術在云數據中心的應用

3.1 服務器虛擬化

這種技術本質上是一種去耦合技術。將上層軟件與基礎物理設備與操作系統進行分離，然后歸在一個可遷移的虛擬機文件中，進行統一管理，加速系統備份，部署和軟件發(fā)布，增加設備的耦合性能，明顯提高系統的可靠性，達到共享目標。在現實操作中，云計算通常依靠虛擬平臺來分離硬件設備、虛擬機管理和資源調度。服務器虛擬化技術不僅可以使系統實現快速部署，而且可以實時傳輸虛擬機。當然，此技術并不是沒有缺點的，虛擬化服務器上的宕機頻率相對較低，除了資源溢出問題，這可能是由于控制器的位置，物理機器的硬件存在問題，有些可能是黑客入侵。要加強對虛擬服務器運行狀態(tài)的嚴密監(jiān)控，及時發(fā)現隱患，不需要運行的虛擬機應立即關閉，出現問題要及時處理，嚴防“虛擬機溢出”等現象的發(fā)生。

3.2 資源儲存虛擬化

在云計算運行過程里，重要基礎是資源存儲部分。此種虛擬化技術主要家住抽象硬件存儲資源展現，即利用虛擬化技術將底層架構與復雜，易于實現以及資源的邏輯映像和物理存儲分開，為系統管理器提供簡單無縫的虛擬視圖。云資源存儲虛擬化技術可以使網絡資源易于存儲和管理，并且可以完成簡單的分配，這樣一來，即使沒有終端存儲設備，終端用戶也能完成存儲服務共享，很大程度上保障了數據資源的安全性。在云計算中心，跨數據中心的資源管理需要上層資源和物理鏈路層調度的匹配和自動化，每個用戶需要在數據中心外另建虛擬網絡服務平臺并展開自助管理來實現動態(tài)調度。當企業(yè)信息化采用云計算模式時，備份數據通常放在云端，或放在虛擬機中（或虛擬存儲），就在進行備份時，許多管理員可能會忽略備份虛擬機的安全性。如果備份服務器受到攻擊，數據安全也得不到有效保障。

3.3 網絡服務虛擬化

網絡服務虛擬技術是一種新型網絡服務形式，是云數據中心網絡研究的重點部分，旨在為用戶提供網絡服務，滿足用戶需求，利用虛擬技術可以提高網絡服務的擴展性，提高網絡資源利用率。由于云數據網絡的虛擬化是由多個層次組成的，每個層次都有明確的分工，如接入層、核心層、虛擬網絡交換等，因此要依靠大型云計算用戶的要求，以及多樣化的接入方式和廣泛的分布范圍，提出一些可行性方案來提高網絡接入的可擴展性和適應性。網絡虛擬化技術的迅速發(fā)展需要相應的硬件技術支持， ASIC、NP、FPGA等芯片的發(fā)展在一定程度上支持了這項技術。技術的發(fā)展使虛擬化技術能夠將虛擬形式與傳統的物理技術分離開來，逐步過渡到共享虛擬化。

4 結語

虛擬化技術與云計算數據中心的協調發(fā)展是相輔相成的，虛擬化技術的實踐應用更是推動了云計算的發(fā)展，云數據虛擬化應用未來的工作面是全面虛擬包含服務器、存儲和網絡硬件設施的底層硬件，構建一個共享的、按需運轉的網絡數據環(huán)境。雖然在現階段的發(fā)展中仍存在一些問題，但總體上虛擬技術的應用還是發(fā)揮了極大的作用。

參考文獻

[1] 褚辰琛.虛擬化技術在新一代云計算數據中心的應用研究[J].信息與電腦（理論版），2019（06）：1-2.

[2] 高源.云計算技術概述[J].中國戰(zhàn)略新興產業(yè)，2017（44）：94-95.

[3] 王德文.基于云計算的電力數據中心基礎架構及其關鍵技術[J].電力系統自動化，2012，36（11）：67-71+107.