基于Linux系統的云計算技術應用研究

摘 要：云計算的發展主要以服務器的虛擬化[1]為基礎，用戶可以通過云計算實現最大程度的資源利用，云計算還可以提供較為可靠的自定義等相關的服務，這種新型的計算模式被稱作分布式。除此之外，云計算還能夠充分地結合不同的技術理論，并將其在實際工作中得到合理的應用。本文主要研究在Linux操作系統基礎上進行云平臺的虛擬化，使云平臺的搭建更加安全可靠，并在Linux虛擬化的基礎上探討云計算的應用前景。

關鍵詞：云計算；Linux；虛擬化

中圖分類號：TP316.81；TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）11-0093-03

Application Research of Cloud Computing Technology Based on Linux System

SU Jie

（Guangdong Senior Technical School of Electronic Information，Guangzhou 510000，China）

Abstract：The development of cloud computing is mainly based on server virtualization. Users can use cloud computing to maximize resource utilization. Cloud computing can also provide more reliable customization services. This new computing model is called distributed computing. In addition，cloud computing can also be fully integrated with different technical theories，and its practical work has been reasonable application. This paper mainly studies the virtualization of cloud platform on the basis of Linux operating system to make the construction of cloud platform more secure and reliable，and discusses the application prospects of cloud computing on the basis of Linux virtualization.

Keywords：cloud computing；Linux；virtualization

0 引 言

借助Linux環境下的開放優勢和開源影響力，大多數企業用戶較為關心的問題是如何在開源的框架下實現虛擬化。近十年間，中國的科學技術領域出現了一種新型技術，即虛擬化技術，在此背景下，Linux的供應商開始重視其在中國市場的宣傳，并為中國用戶提供相應的解決開源虛擬化問題的方案。經過三年的不懈努力，開源虛擬化技術在中國市場受到了一定的重視和關注，紅帽、Ubuntu利用這樣的時機和VMware、微軟等虛擬產品供應鏈分享虛擬化市場。

云計算是多種技術融合發展的產物，其中包括傳統計算機網絡技術、虛擬化、分布式和并行計算、負載均衡、網絡存儲[2]等，一般情況下網絡的操作系統會采用Linux，以滿足云計算對于虛擬平臺的需求，并且硬件本身具有極強的安全性和虛擬性，所以，Linux能夠滿足應用層的二次開發需求，具有廣闊的發展前景。

1 云計算的概論

云計算的可伸縮性是一個極為重要的特征，那么，實現伸縮性的主要原理就是虛擬化（Virtualization）。虛擬化是將多個應用程序和操作系統整合到一臺公用主機上，對服務器進行有效地調度。其最大優點就是能夠在某一個服務器出現超負荷工作時，立即進行在線的遷移，或者將這臺服務器上的多個任務移植到另外一臺空閑的服務器上。

云計算不單單是一個服務的個體，而是多以集合的形式呈現，圖1是云計算的層次結構圖，這些層定義了其提供的服務級別。

對云計算的淺顯理解是將企業的計算資源和存儲資源通過云端共享出來，用戶根據自己的需求選擇服務（如計算資源需求、帶寬需求），而這些企業（也就是云供應商）在服務端中對于這些基礎的組件進行虛擬配置操作，詳細的情況如圖2所顯示。

現階段，虛擬化技術主要利用云端的虛擬化在一個或者多個虛擬機（Virtual Machine，簡稱VM）[3]設備中進行物理計算。如圖3（a）所示，另一種叫主機虛擬化（Hosted Virtualization）[4]，如圖3（b）所示。

在軟環境中能夠支持硬件的技術就是本地虛擬化技術，能夠實現獨立操作系統軟件，通常被叫做Hypervisor[5]，虛擬的平臺也是由它創建，這樣就可以實現在虛擬的操作平臺上進行實際的運行操作，保證多個操作系統能夠實現硬件資源的共享。

Hypervisor在主機的操作系統之上進行虛擬化運行，并且能夠在一個平臺上實現兩個或者多個的操作系統并存運行?？梢愿鶕{用系統的不同可將其分為兩種，即半虛擬化和全虛擬化，實體資源是通過全虛擬化的虛擬機VM進行平臺虛化而形成的，模擬層存在于Hypervisor中，虛擬機訪問硬件是通過調用并轉發模擬層實現的，這樣Guest系統對于資源的調用能夠模擬出真實的硬件環境，對真實硬件環境的模擬會直接對系統的處理能力帶來影響，導致物理時間以及物理空間被大部分占用，使得Guest系統的I/O性能明顯下降。在這種半虛擬化的情況下，對Guest系統進行修改操作，并有效減少驅動系統訪問硬件的時間的更小的操作系統叫做瘦客戶機[6]。圖4為Linux虛擬化的模擬過程。

如圖4，Unix操作系統通常情況下都是在x86架構的Host平臺進行系統的操作，比如Ubuntu、red hat、centos等，這樣環境下的硬件平臺都是通過模擬器模擬出來的，那么，它可能是RISC系列或者x86系列等等，這就會導致在Linux環境下的虛擬化具有較強的硬件拓展性。

2 云計算的類型和框架

云計算架構其中有三層是橫向的，分別是顯示層、中間件層和基礎設施層，通過這三層技術能夠提供非常豐富的云計算能力和友好的用戶界面，云計算架構還有一層是縱向的，稱為管理層，是為了更好地管理和維護橫向的三層而存在的。表1總結了管理層即服務的各自特征并對其進行了比較。

云計算分為私有云、社區云、公共云和混合云[7]。對于云計算服務來講，這其中的即服務也就是基礎設施（IaaS）、平臺（PaaS）和軟件（SaaS）。

（1）IaaS屬于最底層的服務級別，其服務更偏向于硬件部分，只提供虛擬硬件，而沒有軟件棧。給使用者提供前端的存儲、網絡、計算資源等一系列服務，使用者可以通過這些服務部署操作系統和配置所需環境。

（2）PaaS服務是建立在IaaS架構之上的一種服務，它包括虛擬一組相同的物理服務器（可由一個或者多個服務器組成）、操作系統及特定的應用程序（例如面向Web的應用程序的Apache和MySQL）。一些平臺在某些環境下可以預先進行選擇和定義，那么，在較為特殊的情況下，VM鏡像能夠非常好地應用其中，在這樣的鏡像環境中囊括了所有的特定的應用程序。

（3）Internet上的軟件都是通過最上層的SaaS的服務形式進行訪問的。通常將ASP稱作SaaS的最早期的方法。作為交付軟件，ASP可以通過互聯網絡對軟件訂閱進行交付或存放，并根據軟件的實際使用收取相關的費用；同時其可以利用互聯網絡對軟件進行遠程操作；除此之外，其還可以對本地進行的Web服務進行相關的應用程序操作，利用Web瀏覽器對應用程序進行遠程操控。

3 結 論

云計算是基于多種技術的新興計算模式，其集合了虛擬化資源和多種新型應用技術模式。但是云計算也不是毫無缺陷的，保密性和安全性方面的缺陷是影響其大規模應用的關鍵因素，安全性能有待于與進一步提升，對云計算進行選擇時，需要慎之又慎。云計算推動了Linux開源開發的進程，實現了對資源的最大化利用，在此背景下，大量投資流向云計算，使其慢慢轉變為集中式數據中心，加大對云計算技術的應用研究有利于為云計算應用領域提供更為豐富的理論支撐。

參考文獻

[1] 房秉毅，張云勇，陳清金，等.云計算網絡虛擬化技術 [J].信息通信技術，2011，5（1）：50-53.

[2] 姚遠耀，張予民.云計算在網絡安全領域的應用 [J].科技廣場，2009（7）：86-88.

[3] 劉謙.面向云計算的虛擬機系統安全研究 [D].上海：上海交通大學，2012.

[4] 陳全，鄧倩妮.云計算及其關鍵技術 [J].計算機應用，2009，29（9）：2562-2567.

[5] 楊冰，張保穩，李號，等.面向云計算中虛擬化技術的等級保護要求研究 [J].信息安全與通信保密，2014（2）：106-111.

[6] National Institute of Standards and Technology. Version 15.The NIST Definition of Cloud Computing.Peter Mell and Tim Grance，2009-10-07：37-38

[7] 王雷，房倩.對“云安全”的初探 [J].實驗室科學，2009（5）：92-93.

作者簡介：蘇杰（1981.04-），男，漢族，湖北十堰人，中級職稱，畢業于湖北省汽車工業學院，本科。研究方向：計算機網絡、云計算。