計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)原理與應(yīng)用之研究

南木　趙永志　 襄樊市第四中學(xué)　湖北省襄陽(yáng)市 441021

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)原理與應(yīng)用之研究

南木趙永志 襄樊市第四中學(xué)湖北省襄陽(yáng)市 441021

有關(guān)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的新技術(shù)不斷出現(xiàn)，其中最具代表性的是計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)。虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，在計(jì)算機(jī)方面通常指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程。文章在簡(jiǎn)單介紹計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)內(nèi)涵、原理、特點(diǎn)、主要分支等基礎(chǔ)上，具體分析計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在工業(yè)制造業(yè)、教育、政府部門(mén)、企業(yè)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)；虛擬化技術(shù)；原理；應(yīng)用

人們對(duì)計(jì)算機(jī)處理信息的速度要求不斷提高，計(jì)算機(jī)應(yīng)用中出現(xiàn)了虛擬化技術(shù)。這種技術(shù)作為一種高新技術(shù)，能夠在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)支持下實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界和現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系，滿(mǎn)足人們對(duì)信息的各種需要。計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用原理是將計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力、存儲(chǔ)功能和應(yīng)用程序等資源進(jìn)行抽離，實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的降低，提升計(jì)算機(jī)硬件容量，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的吞吐量。計(jì)算機(jī)技術(shù)在人們?nèi)粘９ぷ魃钪邪缪葜絹?lái)越重要的角色，這使得計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)特點(diǎn)、功能、優(yōu)勢(shì)、原理等實(shí)現(xiàn)了普遍性認(rèn)識(shí)，對(duì)促進(jìn)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。為此，文章對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)原理和其在各個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)概述

1.1內(nèi)涵

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)是一門(mén)能夠?qū)ξ锢碛?jì)算機(jī)資源進(jìn)行有效分配的技術(shù)，具體表現(xiàn)為將物理計(jì)算機(jī)中應(yīng)用程序和相關(guān)組件從各自所屬的硬件系統(tǒng)中分離出來(lái)，之后根據(jù)重新提供的資源信息，在一定邏輯視圖作用下將這些物理意義上存在的事物進(jìn)行重新邏輯化抽象組合。通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)，能夠給用戶(hù)帶來(lái)多個(gè)PC終端在同時(shí)運(yùn)行的感官效果，且這些終端彼此之前具備不同的物力資源，能夠進(jìn)行聯(lián)系、共享資源。

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)過(guò)去就有原形，比如虛擬局域網(wǎng)絡(luò)、虛擬內(nèi)存等。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展下衍生出了計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)，在計(jì)算機(jī)硬件和軟件設(shè)施上實(shí)現(xiàn)了不同程度的發(fā)展。

硬件虛擬化主要是指在計(jì)算機(jī)原件上進(jìn)行虛擬化處理，通過(guò)虛擬化處理將硬件盤(pán)的容量擴(kuò)充，簡(jiǎn)化軟件資源配置流程。在虛擬化技術(shù)的作用下能將CPU實(shí)現(xiàn)一個(gè)到多個(gè)的同時(shí)運(yùn)行，各個(gè)程序系統(tǒng)之間相互獨(dú)立又密切聯(lián)系。軟件虛擬化是指一種很抽象化的虛擬層，實(shí)現(xiàn)了虛擬層和物理硬件的分離處理，提升了計(jì)算機(jī)工作效率。

1.2工作原理

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)應(yīng)用的重要前提是要具備能夠?qū)崿F(xiàn)可虛擬化的機(jī)器。計(jì)算機(jī)最下層的機(jī)器有的可實(shí)現(xiàn)虛擬化，有的不可，對(duì)于這些不支持下層的機(jī)器需要通過(guò)系統(tǒng)化管理來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)管理往往是計(jì)算機(jī)平臺(tái)硬件和計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)抽象形成的，是一項(xiàng)完整的操作系統(tǒng)，也被人們稱(chēng)作主機(jī)操作系統(tǒng)（虛擬機(jī)）。

不同型號(hào)的虛擬機(jī)彼此之間相互隔離，最下層的機(jī)器是自己機(jī)器，但也不是所有硬件都能夠支持不同型號(hào)虛擬機(jī)，如最早出現(xiàn)的X86處理器不會(huì)根據(jù)特定指令來(lái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)結(jié)果。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序需要在受到保護(hù)的安全環(huán)境中執(zhí)行工作。

1.3類(lèi)型

1.3.1計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化

計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化是硬件級(jí)的虛擬模式，為計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)運(yùn)行提供了虛擬化的兼容硬件。服務(wù)器虛擬化能夠?qū)崿F(xiàn)物理服務(wù)器上設(shè)備的虛擬，在同一個(gè)服務(wù)器的應(yīng)用下能夠?qū)芏嗵椎奶摂M機(jī)進(jìn)行配置處理。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是物理邏輯系統(tǒng)重要文件備份、文件丟失之后重新恢復(fù)的重要基礎(chǔ)，節(jié)省了工作的時(shí)間，提高了工作的效率。

1.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬化

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬化發(fā)展還不成熟，怎樣實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬化成為有關(guān)研究人員著重思考的問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)階段的軟硬件設(shè)施情況，通過(guò)對(duì)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的劃分，能夠在同一個(gè)系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的管控，提升交換機(jī)功能和使用效率。

1.4工作方式

第一，橋接模式。橋接模式主要是利用虛擬軟件在局域網(wǎng)上建立的一種新型虛擬服務(wù)器，進(jìn)而為局域網(wǎng)的用戶(hù)提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在橋接模式下，虛擬系統(tǒng)被當(dāng)作一臺(tái)主機(jī)使用，并能夠和其他設(shè)備進(jìn)行連接。橋接模式下，虛擬系統(tǒng)在和其他設(shè)備聯(lián)合使用時(shí)需要為它提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址、網(wǎng)絡(luò)安全碼等。第二，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式應(yīng)用實(shí)施NAT模式，通過(guò)這種模式的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單化操作，同時(shí)在操作時(shí)還不需要安排額外的配置，只需要保證網(wǎng)絡(luò)能夠互相進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)即可。

2 計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

2.1計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置上，路由器和交換器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的必備設(shè)備。但在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，路由器和交換器的價(jià)格費(fèi)用較高且使用壽命低，一些使用者無(wú)力承擔(dān)這些費(fèi)用，在設(shè)備應(yīng)用方面存在很多問(wèn)題。應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)之后，在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的合理優(yōu)化配置。比如，常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)BOSONNETSIM軟件的應(yīng)用中，能夠?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源合理優(yōu)化配置，構(gòu)建虛擬化的路由器和交換器交換系統(tǒng)，在不需要交換的情況下，根據(jù)各自需要實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的有效配置。可見(jiàn)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)之后，能夠在很大程度上提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源配置效率，節(jié)省資源應(yīng)用成本。

2.2計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用

社會(huì)科技的發(fā)展也推動(dòng)了教育事業(yè)改革，表現(xiàn)為教育手段上開(kāi)始注重對(duì)網(wǎng)路技術(shù)的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用能夠在很大程度上提高學(xué)科課堂教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用可以表現(xiàn)為：教師應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)所要講授的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行查詢(xún)、設(shè)計(jì)，節(jié)省備課查找資料所需要的時(shí)間；同時(shí)，教師還可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)創(chuàng)設(shè)學(xué)生喜愛(ài)的教學(xué)情景，實(shí)現(xiàn)輕松化、趣味化的課堂教學(xué)。

計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)橐恍├砉た平虒W(xué)提供實(shí)驗(yàn)操作的支持，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。如在物理課程電子電路的教學(xué)中，教師可以對(duì)電子機(jī)械設(shè)備、電子電路原理等進(jìn)行模擬，通過(guò)一些直觀(guān)化的物力模擬實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課本理論知識(shí)的直觀(guān)化、清晰化理解，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，提升課堂教學(xué)效率。在計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的支持下，虛擬光碟應(yīng)運(yùn)而生，學(xué)生通過(guò)使用虛擬光碟加強(qiáng)了對(duì)現(xiàn)代知識(shí)的掌握和理解，最為明顯的應(yīng)用實(shí)際是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育。在計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的支持下，虛擬化教室為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了更為自主化的學(xué)習(xí)環(huán)境，在虛擬化教室中，師生之間能夠通過(guò)文字、聲音、圖片、視頻等進(jìn)行及時(shí)性學(xué)習(xí)交流，在積極的互動(dòng)中提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

2.3計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)在企業(yè)單位機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國(guó)企業(yè)單位機(jī)構(gòu)發(fā)展內(nèi)部所應(yīng)用的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)是由各個(gè)開(kāi)發(fā)商提供的，而對(duì)于各個(gè)企業(yè)發(fā)展不同需求，開(kāi)發(fā)商對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難以做到面面俱到，導(dǎo)致在很多企業(yè)單位機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)服務(wù)器眾多但設(shè)備使用功能參差不齊的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用效率低下直接制約了企業(yè)的有效發(fā)展，計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用能夠更好地解決這個(gè)問(wèn)題。

[1] 顧婷婷.虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用方法[J].環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào),2016,25:69.

[2] 劉睿瀟.淺談桌面虛擬化技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信,2016,13:89-90.