自主虛擬化技術在資源自主管理中的應用

張建業卿松王旭

（1.國網新疆電力公司科技信通部，新疆烏魯木齊 830000；2.新疆電力公司電力科學研究院，新疆烏魯木齊 830000）

自主虛擬化技術在資源自主管理中的應用

張建業1卿松1王旭2

（1.國網新疆電力公司科技信通部，新疆烏魯木齊 830000；2.新疆電力公司電力科學研究院，新疆烏魯木齊 830000）

虛擬化技術伴隨著計算機技術的發展而發展。虛擬化的特點在于其能將所有有用的存儲和計算資源以資源池的方式整合成一個單一的視圖。通過虛擬功能的有效發揮，全部資源將變成如日常生活中的“水”和“電”，并成為企業信息系統中的“公用設施”。文章首先對計算機虛擬技術進行扼要介紹；其次對分布式環境下資源管理的問題和需求進行分析；最后構建虛擬化技術應用于資源自主管理的藍圖，并就一些關鍵環節進行探討，以期為提升虛擬化技術的應用水平而拋磚引玉。

虛擬化 資源管理 應用

互聯網環境中，各種形式的IT資源和基礎架構分散在不同的地方，且不同資源往往配置不同的管理系統，因此很難實現綜合管理。此外，應用側需求也不斷發生變化。因此，搭建有效的資源管理平臺，成為當下Internet領域急需解決的重大問題。

1 計算機虛擬化技術

1.1 硬件分區

即將硬件劃分為數個小區，每個小區配獨立CPU和內存，并安裝獨立操作系統。這種方式在金融領域應用較廣，但明顯缺乏良好的靈活性。

1.2 虛擬機技術

不對底層硬件進行分區，而是部署統一Host系統，并在該系統上加裝“Virtual Machine Monitor”。很顯然，虛擬層只是一個應用軟件，而不涉及到操作系統內核。虛擬機技術的優點：能將多個異類的操作系統安裝于同一個節點上。缺點：代碼量大，執行時對設備性能的要求高，一般僅用于實驗室。

1.3 準虛擬機技術

該技術以Xen為代表。特點是通過改動操作系統內核，加入Xen Hypervisor層，并以此來調配各類資源。Xen Hypervisor層仍然要模擬各種硬件和安裝Guest系統，但它能允許同時啟動安裝在相同硬件設備上的多個不同系統。

隨著技術的進步，一些公司開發出Pacifica和VT等技術，即在CPU中加入虛擬指令，從而避免修改內核、降低了對硬件性能的要求。

1.4 操作系統虛擬化

技術特點：通過對單一節點運行的唯一操作系統加裝虛擬化平臺，將系統分隔成許多獨立的“容器”，每個容器是一個虛擬專用服務器（也稱虛擬環境）。在該項虛擬化技術中，數個虛擬環境共享同一個文件系統（以模板方式），且不存在對硬件設備的模擬，每個節點也只有一個內核，因此整體性能有了很大提升。

圖1 基于虛擬化的資源自主管理架構

2 分布式環境下資源管理的現狀

（1）互聯網上存在海量的來自不同地域的異構資源，這些資源要被用戶有效共享，需要一系列中間解決方案。而傳統的方法均是基于操作系統層面，易受到跨管理域的限制，帶有明顯局限性。另外，傳統的資源處理方式容易受惡意用戶或不可信代碼的影響，進而使網絡安全機制得不到實現，使資源完整性無法保證。（2）資源管理的關鍵環節是建立高效、靈活的分布式共享資源渠道，而當前的網絡環境所支撐的共享資源仍非常依賴于操作系統的機制，使廣域環境中的區域管制、多用戶管理、運行環境支持、文件系統管理等許多方面的問題變得復雜。（3）為了保護布式環境中大量的傳統性應用系統，在進行資源管理平臺的開發時應盡可能少地改動傳統應用。因此，如何有效移植傳統應用將是今后階段的一個重要研究方向。

3 虛擬化技術在資源自主管理的應用

根據本文前面的論述可知：在互聯網環境下，采用虛擬化技術可將當前的資源管理模式提升一個層次，為建立大數據計算基礎提供核心支撐，并有效解決跨域管理、用戶隔離性、運行環境部署及資源安全性等一系列重大問題。

本文以虛擬化技術的基礎方法與理論為導向，探索建立以契約機制為重心的自主資源管理機制，結構框圖見圖1所示。

以上架構要順利實現，需要依次采取以下步驟：（1）為提高系統配置和軟件安裝效率，首先建立云仿真中心系統；（2）為動態產生虛擬資源并盡量提升存儲空間的利用效率，制定虛擬機映像機制（如TVA），并編制模糊聚類算法。（3）為優化緩存使用和預取策略，設計環境自動部署系統，以快速建立虛擬化集群。（4）建立QoS評估模型，實現對資源管理的輔助決策，同時優化搜索效率。（5）對幾種典型的資源服務模式進行分類并建模：①為實現異構/異地資源相互轉化的高效率，需建立專門的協同分配模型；②規定（分布式）數據資源的放置方法，并經過天文網格的檢驗；③為達到選擇性接收資源預約的管理目的，設計自適應類型的任務管理模式；④為了在資源與用戶等先知信息缺失的情況下，依舊保持較優的搜索用時、準確度、非熱點覆蓋等性能，需編制資源推薦算法（一般可選用基于序列分析的原理）。（6）云平臺監控中，需考慮遷移機制以及容錯，因此可編制類Huffman策略的（聯邦數據整合）算法；QoS架構采用自主思想，即根據服務者與用戶之間的SLA約定，以“閉循環”自適應調解方式實現服務保障。

4 結語

資源管理是一個系統工程，涉及建模、分析、估測、優化等諸多方面，需要占用大量硬件資源。在互聯互通的Internet時代，運用虛擬化技術不但可幫助實現資源的自主管理，還能節約不菲的硬件設施，值得廣泛推廣。

［1］王曉英.基于虛擬化技術的資源自主管理模型與機制［J］.中國科技成果，2014.（7）：38-39.

［2］常亮.網絡虛擬化環境下的分布式自主資源管理框架設計［J］.大科技，2013.（3）：48-50.

張建業（1972—），男，國網新疆電力公司科技信通部，學歷：碩士，職稱：高工，從事信息化管理工作；

卿松（ 1975—），男，國網新疆電力公司科技信通部，學歷：本科，職稱：高工，從事信息化建設工作；

王旭（ 1964—），男，新疆電力公司電力科學研究院，學歷：本科，職稱：高工，從事信息安全工作。