虛擬化技術在云計算環境下的性能優化與資源管理研究

摘要：隨著各種先進技術的愈加成熟，云計算技術在各行各業中也不斷有了愈加重要的應用。虛擬化技術作為云計算技術中重要的組成技術之一，其能夠對網絡信息資源進行有效的管理。隨著網絡資源管理市場需求的不斷增多，云計算環境下的虛擬化技術也應當不斷地優化各方面性能，提高資源管理的效率和質量。文章從虛擬化技術、服務器虛擬化、云計算環境下的虛擬化資源管理模型、虛擬化技術在云計算環境下的性能優化以及資源管理的具體策略等幾個方面對其進行了具體的研究分析。

關鍵詞：虛擬化技術；云計算；性能優化；資源管理

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.05.016

中圖分類號：TP 311.13" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）05-00-03

Abstract： As various advanced technologies become more mature， cloud computing technology has increasingly important applications in various industries. As one of the important components of cloud computing technology， virtualization technology can effectively manage network information resources. With the increasing market demand for network resource management， virtualization technology in the cloud computing environment should also continuously optimize various aspects of performance to improve the efficiency and quality of resource management. This article conducts specific research and analysis on virtualization technology， server virtualization， virtual resource management models in cloud computing environments， performance optimization of virtualization technology in cloud computing environments， and specific strategies for resource management.

Key words： virtualization technology; cloud computing; performance optimization; resource management

1" 虛擬化技術和服務器虛擬化概述

1.1 虛擬化技術

虛擬化技術指的是一種通過組合或分區現有的計算機資源，使得這些資源表現為一個或多個操作環境，從而提供優于原有資源配置的訪問方式的技術[1]。虛擬化技術在云計算環境中有著極其重要的作用，其能夠對云計算平臺中的全部資源進行有效的管理和利用，虛擬化技術分為完全虛擬化技術和半虛擬化技術兩種，兩種虛擬化技術的操作方式有所不同，完全虛擬化技術是整體整合物理資源后進行資源分配管理，而半虛擬化技術則首先對物理資源進行分割，而后在各自分割領域內進行資源的管理和利用。虛擬化技術是云計算平臺發揮作用的關鍵所在，云計算平臺中的大量數據均需要通過虛擬化技術來進行保存、分配、整理，因此隨著云計算數據分析需求不斷提高，也要不斷優化虛擬化技術的性能，這樣才能更好地推動云計算平臺的應用和發展。

1.2 服務器虛擬化

將虛擬化技術應用到服務器中主要是為了實現服務器信息的虛擬化管理。虛擬化技術能夠將服務器物理資源抽象成邏輯資源，將所有數據全部虛擬化，在同一虛擬空間內同時操控多種不同類型的系統，而且這些虛擬系統之間不會存在任何的關聯，操作人員可以根據自身的工作需求來選擇合適的虛擬系統，可以說網絡虛擬化技術有效提升了服務器硬件資源的利用率，保證了服務器運行的安全性和穩定性。根據服務器運行需求，操作人員能夠在服務器虛擬系統中隨意進行系統環境的配置、資源的調度等，而且即使在虛擬系統中出現了操作故障問題等，也不會造成太大的影響，可以通過重新打開虛擬系統等手段來將其恢復至正常狀態，使得服務器的應用一直處于較為安全的狀態，甚至還能夠通過服務器虛擬化來推動云計算相關技術的快速發展。

2" 云計算環境下的虛擬化資源管理模型

2.1 虛擬化資源管理需求分析

傳統云計算環境下的資源管理都是通過B/S、B/C模型[2]來實現的，用戶的資源需求信息會上傳到物理主機當中，而后物理主機再根據用戶的實際需求情況來將有限的空間資源分配給用戶，以此來滿足用戶的資源需求。傳統資源管理模式主要分為用戶需求和物理資源池兩部分。這種管理模式不僅無法保證資源的利用率，還會使得資源分配質量和效率都有所下降，造成資源的大量損失。云計算環境下的虛擬化資源管理模式則能夠有效地改變這一現狀，其能夠根據用戶的資源應用需求將云計算平臺中的所有資源數據全部進行整合，并向用戶分配對應的數據資源。既能夠滿足用戶需求，又能夠不斷優化資源分配性能，進一步提高相關資源的利用率，為用戶提供更加優質的服務，其服務架構圖如圖1所示。

2.2 虛擬化資源管理模型設計

（1）服務抽象層在虛擬化資源管理模型中主要起到計算服務和存儲服務的作用。當用戶需要通過云服務平臺來計算某些數據或者存儲某些數據時，便需要將需求信息先傳輸給虛擬化資源管理模型中的服務抽象層。服務抽象層在接收到用戶需求信息之后，首先會對其實際需求信息進行分析處理，進一步確定用戶的需求目標，而后便會在云服務平臺的虛擬資源池中將相關數據資源進行整合，并根據用戶的權限為其提供相關的資源信息，從而達到有效資源管理的目的。

（2）虛擬化資源管理模型中的虛擬資源池主要是通過物理資源集的虛擬化來形成的，其能夠起到存儲信息數據、資源分配管理等作用。虛擬資源池能夠為用戶提供資源管理服務。而且虛擬資源池中的大多數虛擬主機之間也沒有過于緊密的聯系，即使一個虛擬主機出現了系統運行錯誤等問題，也不會對其他虛擬主機造成任何的影響。云服務平臺通過對虛擬資源池進行管理能夠實現不同虛擬主機內部數據資源的共享。當用戶提出需求時，云服務平臺便會在虛擬資源池中尋找相關的資源信息。這既能夠保證資源信息的安全性，又能夠實現資源利用率的最大化，從而可更好地推動云計算行業的發展。

（3）物理資源集[3]指的是云服務平臺中的計算機主機、服務器等各種硬件設備，這些硬件設備是支撐計算機平臺運行的根本所在。如若硬件設備出現問題，將會直接影響計算機平臺的運行情況。物理資源集也是虛擬化資源管理模型中虛擬資源池形成的根本所在，通過虛擬化技術將計算機主機中的CPU、內存等設備進行虛擬化，所有的資源便能夠在虛擬主機和虛擬內存中進行存儲管理，云服務平臺的數據存儲等服務功能便能夠依據物理資源集的虛擬化來實現。

2.3 虛擬化資源管理中的資源分配

傳統的數據資源管理大多是通過人工來完成的，不僅資源整合、分配效率較低，而且還無法保證數據資源管理的精準性。云計算技術對傳統資源管理模式進行了改革。虛擬化技術的應用不僅能夠使得資源存儲空間進一步的擴大，而且資源管理質量和效率也得到了顯著的提升。云計算環境下的虛擬化技術能夠將所存儲的數據資源進行有序整合，且能夠根據用戶的需求將所有資源進行合理分配。這不僅能夠保證資源分配的精準性，而且能夠大幅度提升資源分配的效率。虛擬化技術還能夠對資源峰值變化進行監測管理，通過提前預測技術來對資源管理分配過程中可能出現的問題進行預測，盡可能地避免資源負載等問題的發生，確保資源管理作用效果能夠達到預期目標，從而能夠更好地實現資源的充分利用。

3" 虛擬化技術在云計算環境下性能優化

與資源管理的具體策略

3.1 資源規模管理

云計算中的數據資源數量是十分龐大的，這些數據資源管理起來較為困難，也不方便進行存儲，而虛擬化技術則能夠在云計算環境下對資源進行規模化管理。一方面根據各種類型資源的特性對這些資源進行分配，存儲到對應的節點空間內；另一方面則加強對數據資源的審核篩選，將一些沒有任何作用的數據全部篩除掉，而剩下的數據資源則通過壓縮等方式來縮小其體積，并根據資源的重要性分為不同的等級。所有通過處理的數據資源都會在虛擬化技術的作用下進行合理有效的規模管理，既能夠保證數據資源的管理質量和管理效率，又能夠在滿足用戶需求時快速篩選出相關的資源信息，從而達到減少資源管理消耗時間的目的。

3.2 虛擬資源與物理資源的綁定關系管理

虛擬資源和物理資源存在著本質上的差別。物理資源是存儲在計算機內存等物理設備中的數據資源。物理內存的儲量一般都比較小，存儲不下太多的數據資源，其一般都被應用于臨時存儲。而虛擬資源則主要依靠工作站的服務器來提供，所有的數據資源均能夠被虛擬化，而后存儲到云服務中。虛擬內存不僅容量較大[4]，而且資源的存取比較方便，用戶在任何擁有網絡的地方都能夠實現數據資源的存儲和提取。云計算環境下的虛擬資源與物理資源之間也有著較為緊密的綁定關系。通過虛擬化技術能夠將物理資源轉變為虛擬資源進行保存、傳輸，同樣也能夠將虛擬資源在計算機等設備中轉換為物理資源進行存儲。兩種資源的相互轉換使得云服務平臺的性能能夠有所提升，為用戶提供更加方便的資源存儲服務，具體如圖2所示。

3.3 資源性能

云服務平臺能夠提供資源存儲、查詢等服務，用戶根據自身需求能夠將關系到自身的數據資源存儲到云服務平臺中進行保存，而云服務平臺中的虛擬化技術則能夠提供大量的虛擬化存儲空間，并根據數據資源的具體情況進行分類，確保資源存儲的安全性。同時如若云服務平臺接收到用戶的資源查詢服務請求時，通過虛擬化技術能夠實現不同節點之間的數據共享目的，根據需求情況將各個節點中的數據資源進行調動。虛擬化技術在云服務平臺中的應用使得數據資源的管理效率得到進一步的提升，而且云服務平臺的整體性能也將得到大幅度的優化，虛擬化技術能夠更好地滿足用戶對于各方面資源的需求，云服務平臺和虛擬化技術推動了相關應用行業更加快速的發展。

3.4 提高資源利用率

在云計算環境下采用虛擬化技術資源管理時主要利用集中分配、分散部署、均衡負載和就近部署四種策略[5]。這四種策略所應用的資源管理環境有所不同，其能夠根據服務需求自動選擇最為合適的資源管理方法，從而保證資源管理的質量和效率，最大程度地提高資源的利用率。集中分配指的是將所有的數據資源全部整合到個別幾個虛擬化主機中，保證所有數據資源全部存儲在同一位置。分散部署則是將全部的數據資源根據需求情況分散部署到整個云服務系統內的各個節點中。這種部署方式能夠降低存儲節點出現錯誤造成的影響，從而使得各個節點中資源的安全性有所提高。均衡負載則是根據數據資源的負載率來進行合理的分配，將一些資源部署到運行壓力較小的物理節點中，從而達到降低整個云服務系統運行壓力的目的。就近部署則是將數據資源部署到距離其位置最近的節點中。就近部署能夠減少數據資源在傳輸過程中的損耗，但是也容易造成節點負載壓力較大等問題。不管是那種資源管理策略，最終都能夠實現數據資源的合理管控，在優化云服務平臺性能的同時提高其資源利用率，推動云服務平臺更加快速地發展。

4" 結束語

總之，云計算環境下的虛擬化技術能夠實現數據資源的合理分配和利用。虛擬化技術在云服務平臺中的應用能夠促使云計算性能優化，將物理資源虛擬化，擴大虛擬存儲空間的內存，為數據資源存儲提供更加廣闊的內存空間。虛擬化技術還能夠將數據資源進行分類存放，既能夠保證資源管理的效率，又能夠盡可能地提升資源的利用率。云計算技術和虛擬化技術在未來的發展市場中所占據的應用地位會越來越重要，它們所提供的資源服務將有力推動相關行業向智能化方向快速發展，推動相關企業的數字化建設。

參考文獻

[1] 趙傳奇，岳春生．異構環境虛擬化資源管理相關研究[J]．電子科技，2019（1）：21-26.

[2] 周立廣．研究云計算環境下的存儲虛擬化文檔加密[J]．通訊世界，2019（3）：306-307.

[3] 杜小月．云計算中服務器虛擬化技術的研究[J]．技術與市場，2020（3）：117-119.

[4] 陳順，劉剛，熊原，等．基于容器的邊緣計算服務資源虛擬化技術研究[J]．華東科技（綜合），2020（1）：1.

[5] 甘云志．虛擬化技術在新一代云計算數據中心的應用研究[J]．數字技術與應用，2020（1）：70，72.