计算机虚拟化技术应用分析

摘　要：摘要：计算机虚拟化技术不论是硬件方面还是软件方面都在迅速发展，虚拟技术大大提高的，虚拟化技术的广泛使用已成为大势所趋，并且该技术还处在进一步的深入研发，提高其性能的阶段。本文主要从虚拟化技术的发展情况；虚拟化技术的优越性；虚拟化技术的使用情况；虚拟化技术的发展前景四个方面进行阐述。

关键词：关键词：计算机 ，虚拟化技术 优越性 应用

总图分类号：TP302     文献标识码：A      文章编号：
    引言
    在数据中心领域最大的问题就是服务器利用率低下，有些服务器的利用率只有5%，由于大多数应用软件没有发挥多个核心的能量，如果在服务器中增加核心只能是事情变得更加糟糕。加上其中的冷却成本，运行成本和服务器的采购成本都是一种浪费。在底层个人电脑中，各个软件利用多个核心的能力就更加有限了。虚拟化技术就是在服务器利用率低下的情况下产生的，他可以满足用户在一台设备中的多个操作系统中运行多个应用软件。用户可以通过内置管程序控制各个应用程序使用计算资源的先后顺序。在使用虚拟化程序可以大大提高硬件设备的利用率。
    1. 虚拟化技术的概述
    虚拟化是一个广义的术语，这种技术通过把一个物理单元虚拟成为多个逻辑单元，效果是使一个物理单元就可以运行多个运用。有效地解决了服务器处理能力的利用率问题。虚拟化技术包括存储虚拟化、软件虚拟化、内存虚拟化、硬件虚拟化等技术。计算机虚拟化是指计算元件在虚拟的基础上运行，而不是在现实的基础上运行。虚拟化技术的使用可以使单CPU模拟成多个CPU同时运行，可以保证各个应用程序互不影响的前提下实现一个平台同时运行多个操作系统，大大提高了计算机的工作效率。比如，一般的服务器，5个独立的物理服务器只能运行五个不同的应用，但如果经过虚拟化处理后，这三个不同的应用只需要用一个物理服务器托管。这样既节约了资源有提高了服务器的利用率。虚拟化技术并不是传统意义上的超线程技术活多任务技术，也和目前Vmware Workstation等同样可以达到虚拟效果的软件不相同，相对于Vmware Workstation它在技术上更为进步，表现在他能支持更广泛地操作系统和减少软件虚拟机相关开销两个方面。它能使单个的计算机看起来像几个各自独立的计算机。
    20世纪60年代开始，美国计算机界开始了虚拟技术的萌芽。在克里斯托弗发表的一篇学术报告《大型高速计算机中的时间共享》中最早提出了虚拟化的基本概念。并由x86上迅速普及该技术而引发关于虚拟化技术的热潮。随着计算机技术的发展，个人电脑和微型计算机的普及，虚拟化技术提供了更加经济、有效地方法进行分配和处理程序。在上世纪六十年代，IBM公司发明了操作系统虚拟机技术，初步实行在一台主机上运行多个操作系统，从六、七十年代开始，虚拟技术使用在大型主机上面。接着，IBM有开发了型号为Model 67的System/360主机，1965年IBM公司定义了虚拟内存治理机制，新产品随之不断涌现，如：VM/370，IBM360/40及IBM360/67。到了上世纪九十年代，研究人员开始将研究中心转移到利用虚拟化技术解决由廉价硬件激增而引发的相关问题，例如，管理成本攀升、虚拟化网络环境、利用率不足等问题，几块了虚拟化技术的发展。在虚拟化技术发展的四十多年里，已经是虚拟化由起初主机虚拟化发展到现在的网络虚拟化、桌面与应用虚拟化、微处理器虚拟化、服务器虚拟化、操作系统虚拟化、内存虚拟化等方面。目前，虚拟化在互联网研究领域正作为一种新技术被广泛研究。
    2. 虚拟化技术的优越性
    2.1 便于服务器在线迁移
    软件虚拟化技术具有将每个虚拟机封装成为一个文件或者目录，用户根据自己的需要对文件进行备份、复制和迁移，有效地解决了系统在线升级的要求，使数据的连续性得到保持。
    2.2 提高了服务器的可靠性和利用率
    为了计算机信息化的提高和业务的增长的需要，相关人员不得不不断的增加服务器以支持新的应用，这种解决方式的弊端在于造成了资源的浪费，增加了网络成本。而虚拟化技术的应用，可以整合分布应用的各种服务器，提供统一的管理和服务，这样就避免了因服务器分散部署而导致的利用率低下的弊端，帮助提高整个系统的灵活性和可靠性。
    2.3减低成本
    虚拟化技术的推广使用，使服务器得到整合，一方面降低了硬件的使用量另一方面提高了硬件的利用率。同时还减少了数据中心的占据面积、物理机器的使用量，机架空间以及电缆、制冷、电源、网络组件和存储的空间。
    3. 虚拟化技术的应用
    虚拟化技术通过释放用户的IT潜能，减少了用户的总体拥有成本（TCL），是简化管理、整合服务器设备最好的途径。目前，VMware公司的Vmware Infrastructure 3软件，通过对网络、服务器和存储进行虚拟化，有自动且始终运行的计算机“实用程序广场”代替IT基础架构。据统计，目前已经有十二万多家公司通过使用带有虚拟化技术的软件简化了对IT环境的管理，削减了IT基础架构的成本，提高了业务的服务效能。Vmware Infrastructure 3 还具有为创建快速响应数据中心提供所需要的动态管理、可用性及效率的功能。
    将虚拟化技术应用于数据中心的服务器是顺应信息时代对高新科技发展要求的需要，也是大势所趋。同时，在计算机教学中也需要虚拟化技术的应用，，在进行计算机学科教育中常常需要进行网络实验，虚拟网络环境等。为此，经过研发使用的Vmware Server或者Vmware Workstation软件都能在个人电脑上同时运行多个虚拟机，不论是Linux还是Windows操作系统都能运行。使用者可以将虚拟机划分为不同的网段，进行服务器管理和网络教学实验。另外，一些信息安全工作人员已经将虚拟化技术应用在特洛伊木马、间谍软件和计算机病毒等可能有危害的程序上进行试验，研发出“测试机”（Crash-and-Burn Machine）。
    4．虚拟化技术发展前景
    虚拟化技术的优越性不得而知，它不仅能增强系统整体的可靠性和安全性还能减少能源浪费，降低成本。针对当前网络虚拟化研究在简化网络复杂度方面的不足，已经有研究者提出了一种新的虚拟化机制---VBN。这种机制可以通过特定协议将物理上相对集中路由器绑定在一起，形成具有单一路由、策略和管理的虚拟路由交接点。这样一方面使VBN节点内部管理对外透明，另一方面也简化了拓扑复杂度。降低了流量工程、路由系统和面向虚网嵌入的资源管理的复杂度。未来厂商可能会着手提高虚 拟化产品的性能以及更加丰富的功能。软件厂商可以利用内存和存储的重复删除技术减少资源开销，利用程序行为分析技术及二进制动态翻译减少性能开销；硬件厂商可以再TLB性能、内存虚拟化、I/O虚拟化等方面进行改进。分布式共享内容和分布式文件系统等技术有利于打造出一个高容错、高可用的分布式虚拟化的网络平台，以方便虚拟机的动态迁移和部署。

参考文献：
Minlan Yu，Yung Yi,Jennifer Rexford，Mung Chiang．Re—thinking virtual network embedding：Substrate support for path splitting and migration．ACM SIGCOMM Computer Communication Review，2008，38(2)l:19—29