計算機系統(tǒng)的虛擬化技術高效性分析

劉源

摘 要：虛擬化技術自提出之日起就在計算機系統(tǒng)中得到了廣泛應用，而且其應用廣度和深度還在隨著時間的延續(xù)而不斷增加，這對增強計算機系統(tǒng)的運行高效性、工作可靠性和使用便捷性等均具有重要意義，必須得到充分的重視。

關鍵詞：計算機系統(tǒng)；虛擬化技術；高效性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.113

1 引言

虛擬化技術自提出之日起就是受到了廣泛的關注，而將其應用到計算機系統(tǒng)中后，使得計算機的系統(tǒng)內容極大地拓展，計算機系統(tǒng)的運行速度和使用效率更是明顯提高。現(xiàn)階段，雖然虛擬化技術給計算機系統(tǒng)的使用、運行和管理水平都帶來了明顯的提升，但虛擬化系統(tǒng)的高效性還遠未得到徹底的開發(fā)，加強對虛擬化系統(tǒng)的研究和應用工作，則不僅可以促使虛擬化技術本身不斷取得進步，而且還能使其在高效能方面的優(yōu)勢得到充分體現(xiàn)，這對增強計算機系統(tǒng)的工作可靠性、運行高效性和使用便捷性等均具有重要意義。

2 計算機系統(tǒng)虛擬化技術的概述

計算機虛擬化技術從本質上來說可以被看作是計算機技術的一個發(fā)展分支，其主要是通過組件，利用不同的軟、硬件技術來實現(xiàn)對系統(tǒng)平臺的虛擬，從而實現(xiàn)多個虛擬系統(tǒng)間的相互獨立和互不干擾。這種虛擬化的系統(tǒng)平臺實現(xiàn)了不同操作系統(tǒng)和服務程序都可以安裝的特點，從而就實現(xiàn)了在一個硬件平臺上就整合了多種數(shù)據(jù)服務的功能?，F(xiàn)實中，虛擬化技術一般要在基礎物理服務器和操作系統(tǒng)之間插入中間層（如圖1所示），然后在這個中間層之上，可允許多個操作系統(tǒng)和服務應用共享硬件。我們將插入的中間層稱作“元”操作程序（Hypervisor），它也是實現(xiàn)計算機系統(tǒng)虛擬化的核心所在。

現(xiàn)實中，很多物理服務器的數(shù)據(jù)計算和存儲性能都比較優(yōu)秀，但這些服務器卻往往只承擔著單一的任務，硬件資源的利用率較低。而通過運用虛擬化技術，就可以在物理服務器上搭建多個操作系統(tǒng)，通過讓多個操作系統(tǒng)及其服務程序來共享物理硬件，從而可以使服務器的硬件資源利率獲得大幅度的提升。此外，通過將虛擬化技術和云計算技術相結合，可以為用戶提供更好的數(shù)據(jù)處理和存儲服務，每個用戶的數(shù)據(jù)和程序都可以被放置在虛擬機中運行，并可以利用虛擬機間的獨立性和隔離性來確保數(shù)據(jù)的保密和安全。

3 高效能虛擬技術的實現(xiàn)目標

3.1 高效性

應用虛擬化技術的最主要目標就是實現(xiàn)多系統(tǒng)服務的并行處理，這也是虛擬化技術高效性的直接體現(xiàn)。因為虛擬化技術具有高效能、開銷低的特點，所以通過操作系統(tǒng)中的虛擬化技術應用，可以實現(xiàn)多用戶在數(shù)據(jù)分析、任務提交和數(shù)據(jù)計算等過程中的相互獨立，這就降低了數(shù)據(jù)丟失的風險。

3.2 安全性

在一般的計算機系統(tǒng)中，存在著很多數(shù)據(jù)安全問題，而這些問題會降低系統(tǒng)的性能，導致運行效率降低。但通過運用虛擬化技術，各個用戶的運行環(huán)境被進行了安全隔離，這就提升了數(shù)據(jù)處理和存儲過程的安全性。

3.3 可靠性

虛擬化技術采用了服務質量保證和用戶登陸環(huán)境的動態(tài)控制與遷移技術，從而能夠在整體上降低系統(tǒng)性能的損失，增強了系統(tǒng)的可靠性。

4 計算機系統(tǒng)虛擬化高效性體現(xiàn)內容的分析

4.1 服務器虛擬化

通過運用虛擬化技術，可以在服務器的硬件之上搭建出一層兼容硬件，而這個兼容硬件層幾乎可以將物理服務器中所具備的一切硬件設備都模擬出來。這種狀態(tài)不僅可以從根本上提升服務器硬件資源的利用率，而且還可以有助于系統(tǒng)文件的備份和恢復。

4.2 平臺虛擬化

虛擬化技術還可以實現(xiàn)對硬件的虛擬化，例如CPU、內存、存儲介質等硬件。這種虛擬化是通過在硬件層和操作系統(tǒng)層之間插入Hypervisor層的方式來實現(xiàn)的，各個操作系統(tǒng)不再運行在計算機硬件上，而是運行在Hypervisor上。因為Hypervisor層可以實現(xiàn)對各種硬件資源的完全模擬，所以傳統(tǒng)計算過程中的各種應用需求在Hypervisor層上都能得到較好的滿足，這就有效地保障了資源的訪問和系統(tǒng)的正常運行。

4.3 虛擬化存儲技術

虛擬化存儲技術是在當前社會生產(chǎn)和生活對硬件存儲量的要求不斷提升的背景下被提出的，它是對計算機存儲容量的一個重要補充?，F(xiàn)實中，在利用虛擬化存儲技術時，需要對虛擬化系統(tǒng)的可行性、可管理性、可擴展性以及安全性等問題進行重點關注，同時對其實現(xiàn)成本和投資花費等也進行綜合考慮。

4.4 數(shù)據(jù)保護工作

應用虛擬化技術，可以在一個操作系統(tǒng)中建立多個用運行環(huán)境，這些環(huán)境被不同用戶使用，并且彼此之間可以實現(xiàn)完全隔離。因為是在同一個操作系統(tǒng)內核中運行，所以系統(tǒng)性能的損失就被降到了最低，同時因為用戶運行環(huán)境之間的相互獨立，使得數(shù)據(jù)保護和管理的效率獲得了明顯提升。

5 結束語

虛擬化技術自提出之日起就在計算機系統(tǒng)中得到了廣泛應用，而且其應用廣度和深度還在隨著時間的延續(xù)而不斷增加，這對實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的高效性意義重大，必須得到充分的重視。

參考文獻：

[1]陳長全.高效能計算機系統(tǒng)的虛擬化技術探析[J].電子商務，2016

（03）：59-60.

[2]王卉.高效能計算機系統(tǒng)虛擬化技術研究[J].城市地理，2015（06）

：252.

[3]陳小軍，張璟.面向高效能計算的虛擬化技術研究綜述[J].系統(tǒng)仿真學報，2012，24（04）：741-747.

[4]盧凱，遲萬慶，劉勇鵬等.高效能計算機系統(tǒng)虛擬化技術研究[J].計算機工程與科學，2010，32（07）：53-57.endprint