淺談虛擬計算機技術(shù)在信息系統(tǒng)建設中的應用

（31002部隊，北京 100094）

1 虛擬計算機技術(shù)的概念

虛擬計算機技術(shù)是通過軟件在1臺實體計算機模擬出1臺或多臺“虛擬計算機”（VirtualMachine）的技術(shù)，每臺虛擬計算機單獨運行并共享所在實體計算機的硬件資源。對于在虛擬計算機上運行的操作系統(tǒng)和應用程序來說，并不會與在實體計算機運行有顯著差別，而對于用戶來說卻能實現(xiàn)在一臺物理機上運行多個彼此隔離的操作系統(tǒng)和應用環(huán)境，并且可將虛擬計算機的完整狀態(tài)保存到文件，從而實現(xiàn)如移動、復制文件一樣移動、復制一臺“完整的計算機”。

2 虛擬計算機技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬計算機技術(shù)可以追溯到上世紀70年代，當時是為解決內(nèi)存容量不足的矛盾而使用外存（磁盤或磁帶）虛擬出內(nèi)存供計算機系統(tǒng)使用，實現(xiàn)以時間開銷換取系統(tǒng)開銷的目的。而到了大型計算機、巨型計算機和后來的大型服務器、數(shù)據(jù)中心時代，人們發(fā)現(xiàn)日常的運行狀態(tài)對計算資源的峰值應用十分有限，大量按照峰值應用場景構(gòu)建的計算機系統(tǒng)計算資源被嚴重閑置，為了能將集中的計算資源以共享但互不干擾的方式給多用戶使用，現(xiàn)代意義上的虛擬計算機技術(shù)應運而生。根據(jù)相關(guān)資料，當前業(yè)界被主要采用的虛擬計算機技術(shù)按照虛擬機操作系統(tǒng)對實體計算機的使用機制既虛擬化實現(xiàn)方式可分為全虛擬化、半虛擬化，其中半虛擬化化又可以細分為硬件輔助虛擬化和有操作系統(tǒng)協(xié)助的虛擬化。具體情況如表1所示：

表1 幾種常見虛擬化方式的特點

3 虛擬計算機技術(shù)的幾種常見應用情況

虛擬計算機技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的最初動力是為了提高硬件資源的利用效率，而發(fā)展至今已成為與操作系統(tǒng)類似的基礎性技術(shù)，其主要應用有以下幾個方面：

3.1 整合和重用計算資源

在虛擬計算技術(shù)應用之前，操作系統(tǒng)直接負責硬件資源的調(diào)度和使用，想把若干獨立的計算資源整合在一起或者把單獨的計算資源切分提供不同用戶使，需要針對不同的資源和計應用環(huán)境分別設計、定制操作系統(tǒng)和應用程序，難以實現(xiàn)高效與通用的統(tǒng)一，計算資源在平時大量閑置，而在應對峰值計算需求時又難以整合到一起進行集中使用，而有了虛擬計算機技術(shù)后，可以在操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境之間抽象出一個虛擬層，由其作為操作系統(tǒng)和硬件之間的橋梁，監(jiān)測、控制、調(diào)度虛擬計算機在實體計算機上的運行，以文件管理的方式實現(xiàn)虛擬計算機在不同硬件環(huán)境的復制、遷移、備份、恢復，從而實現(xiàn)計算資源的整合和重用，充分提高使用效率。

3.2 批量化管理桌面系統(tǒng)

當前，“PC+Windows”的桌面終端系統(tǒng)已經(jīng)成為辦公和生產(chǎn)的基礎性設施，幾乎變得和傳統(tǒng)的紙、筆一樣不可或缺，也正因為該系統(tǒng)每時每刻都直接面對不同的操作者，當其規(guī)模擴大到一定程度時，構(gòu)建和管理這樣的系統(tǒng)變得非常昂貴和復雜，有時甚至連維持所有終端上應用軟件的版本統(tǒng)一都難以做到，而利用虛擬計算機技術(shù)使用文件方式管理虛擬計算機的特性，使用虛擬計算機作為桌面終端，可以非常方便的將桌面終端的管理和配置文件化、模板化，集中統(tǒng)一的管理所有終端、降低桌面終端系統(tǒng)的建設、維護成本，提高系統(tǒng)管理和使用的效率。

3.3 實現(xiàn)存儲云端化

云端存儲是近年來較為流行的熱點技術(shù)，一來可以實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)資源集中存放，處處使用，二來便于備份、復制和傳輸，當前各類“網(wǎng)盤”、“云盤”服務已經(jīng)投入了市場和商業(yè)應用，但受到網(wǎng)絡傳輸速率、平臺兼容性、安全協(xié)議等問題的制約，的這些產(chǎn)品在使用體驗、安全性和便利性上還難以達到本地存儲的效果，應用場景十分有限，而與之相反的是，虛擬計算機技術(shù)天然的要求計算資源的盡可能集中化，與之配合的存儲的集中化就成了非常自然的選擇，用虛擬計算進行集中化的進行數(shù)據(jù)存儲和計算，再把結(jié)果和操作指令傳輸?shù)竭h端客戶，傳輸、兼容性問題便迎刃而解。

4 虛擬計算機技術(shù)在信息系統(tǒng)建設中應用展望

虛擬計算機技術(shù)從最開始以解決硬件資源不足為目的，到后來應用到解決系統(tǒng)應用效率不足、提高系統(tǒng)可用性和使用效率等場景，是一個技術(shù)不斷進步發(fā)展，應用實踐不斷深化的過程，各類虛擬計算機系統(tǒng)已經(jīng)在事實上成為了一種類似傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的基礎環(huán)境，根據(jù)其特點和現(xiàn)代信息系統(tǒng)的獨特應用需求可以在以下三個方面進行應用的進一步擴展：

4.1 實現(xiàn)對操作系統(tǒng)的安全管理

傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)除了各類硬件，操作系統(tǒng)是各類應用程序的底層支持環(huán)境，然而操作系統(tǒng)在現(xiàn)有應用環(huán)境下已經(jīng)變得非常復雜，各類安全漏洞層出不窮，難以從根本上確保其安全性，而虛擬計算機軟件運行在操作系統(tǒng)和計算機實體硬件之間，是操作系統(tǒng)的基礎運行環(huán)境，服務和連接的對象非常單一，相對而言，既容易實現(xiàn)其自身的安全可控，又能利用其基礎地位充分對操作系統(tǒng)實施安全監(jiān)管。

4.2 提高各類應用系統(tǒng)的兼容性

信息系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)近年來發(fā)展非常迅猛，各類計算機軟硬件在市場中的生命周期越來越短，而各類信息系統(tǒng)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性需求往往大于對更新速度的要求，更容易產(chǎn)生新舊系統(tǒng)之間的兼容性問題，而如果使用虛擬計算機技術(shù)，只要確保其本身隨硬件發(fā)展不斷更新時能保持對原有系統(tǒng)的兼容，便不會產(chǎn)生應用和操作系統(tǒng)兼容性問題，信息系統(tǒng)維護和更新的成本便能夠極大降低。

4.3 實現(xiàn)各類應用環(huán)境的邏輯隔離

隔離是現(xiàn)代信息系統(tǒng)的常見應用場景，傳統(tǒng)的做法大多采用物理隔離，既部署物理上完全沒有關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)來實現(xiàn)，其帶來的主要問題是提高了系統(tǒng)部署和數(shù)據(jù)交互的成本，而虛擬計算機技術(shù)可以通過底層的安全邏輯使虛擬的計算機在同一套硬件環(huán)境中運行，并實現(xiàn)邏輯的隔離和可控的數(shù)據(jù)交互，便于在控制風險和節(jié)約成本之間找到平衡。

5 結(jié)束語

虛擬計算機技術(shù)作為近年來計算機技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)較為熱點的技術(shù)內(nèi)容，可以在充分挖掘現(xiàn)有資源的基礎上，提高計算機系統(tǒng)的使用效率，增強其安全性和可維護性，同時隨著該技術(shù)應用和發(fā)展的進一步深入，其必然會滲透到更多的應用場景，發(fā)揮更大的價值。