虚拟化技术分析及其研究

王磊　时亚文

摘要：虚拟化技术是云计算架构中重要核心技术，采用虚拟化技术后，不仅可以节省成本，更能快速应付各种业务需求，通过虚拟化技术可以快速整合资源，提高资源利用率。对虚拟化技术进行了分析研究，分析对比了传统IT云计算模式、分布式云计算架构模式两种云计算实施方案，分析比较了虚拟化三种技术分类，提出了如何把虚拟化技术融入到云计算环境中。对虚拟化技术进行了展望，进一步探究虚拟化如何在云计算环境中如何发挥最大性能。

关键词：虚拟化；云计算；服务器； 资源

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0227-02

Abstract：Virtualization technology is cloud computing architecture core technology， the use of virtualization technology can not only save cost， can quickly meet the needs of various business， through virtualization technology can rapidly integrate resources， improve the utilization rate of resources. The virtualization technology of research and analysis， the analysis and comparison of the traditional it cloud computing model， distributed cloud computing architecture model two kinds of cloud computing implementation plan， virtualization technology classification are analyzed and compared， the how the virtualization technology into a cloud computing environment. The virtualization technology is discussed， and further research on how to play the maximum performance in the cloud computing environment is further explored.

Key words：virtualization； cloud computing； server； resource

虚拟化技术是云计算环境重要特点，基于虚拟化技术可以对存储、计算、网络等物理资源进行资源池化，对资源进行弹性分配，提高资源利用率，减少运行成本。利用资源池可以实现按需分配的资源调度策略以及资源池的横向扩展。虚拟化技术能够快速整合资源，提高资源利用率。

1 虚拟化背景

随着信息技术快速发展，业务需求不断增加，部门需要重新采购各种设备，并需要一定周期。硬件、软件资源及人力成本闲置率较高，而在特殊时段，由于业务系统访问量服务器，会导致网络拥挤，系统瘫痪，而在某些时间又出现资源空闲情况。运用虚拟化技术不仅可以节省成本，快速应付业务需求。

虚拟化技术可以将虚拟主机迁移到更少的服务器上，提高资源利用率[1]。虚拟化技术利用资源池化，业务需求可以申请资源，提高业务这实时响应，基于虚拟化可以实现一台物理主机上运行多个虚拟主机，运行更多业务系统，减少硬件、软件成本。

2 虚拟化实施方案

1） 传统IT云计算模式

传统IT云计算模式在虚拟化技术平台下，利用基础设施环境，对服务器、网络、存储等进行统一规划与架构。这种模式主要由生产、灾备存储、多组服务集群、无阻塞网络组成，由生产与灾备两个存储区域为存储数据的核心，传统IT云计算模式需要采购软硬件平台，采购成本以及扩展成本高[1][2]。

2） 分布式云计算架构模式

分布式云计算架构模式在硬件上由一系列物理服务器组成，软件系统方面有Hadoop模型、开源虚拟化XEN平台。物理服务器构成一个集群，每个节点安装相同软件平台，这种架构模式优点在于只需要一次性投入，成本低，但要求使用者具备一不定期运维能力，集群物理规模是可以调整的，软件平台本身是免费的[3]。和传统IT云计算模式相反，分布式云计算投入成本低，资源利用率高，但缺乏可靠性，在运行过程中会出现磁盘或节点失效的问题[4]。

3 虚拟化技术

利用虚拟化技术构建中间层，中间层为上层应用环境提供接口，对下是调用操作系统或硬件设备的指令集实现虚拟主机的指令。虚拟化技术将物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，服务物理器中各种硬件资源变成弹性动态资源池[5]。虚拟主机操作系统通过中间层翻译指令传送到设备层，执行结果送到虚拟主机。

4 虚拟化架构

4.1计算虚拟化

计算虚拟化利用虚拟化技术构建中间层，将硬件和软件分离、在操作系统和硬件之间构建一个虚拟化软件层，将服务器物理资源通过一定手段变成逻辑资源，并向上层操作系统及应用环境提供硬件资源，上层操作系统应用环境运行在虚拟环境上，上层环境中的虚拟机相互隔离，可以实现资源迁移，提供更高的硬件、软件资源利用率[6]。

4.2网络虚拟化

软件定义网络（SDN）是在云计算大数据中心网络中的新型网络设计框架，SDN的关键思想是改变在传统网络对数据流的控制以及运行机制，核心技术是将网络的控制面和数据转发面进行分离，实现可编程化控制，使得SDN具备控制和转发分离、设备资源虚拟化和通用硬件及软件可编程特性[7]。

4.3存储虚拟化

存储虚拟化包含了三分部：传统存储的虚拟化、分布式存储的池化和加速以及软件定义的存储策略控制。存储虚拟化是把不同接口协议的网络存储设备整合成一个虚拟的存储资源池，根据实际情况为主机创建和提供虚拟存储卷。存储虚拟化是存储设备和存储系统的抽象，给用户展现一个逻辑视图，同时将应用程序、用户所需的数据存储操作以及具体的存储控制分离。充分利用异构平台的存储空间达到最大的资源使用率[8]。

5 结束语

虚拟化是云计算架构中的重要技术，对虚拟化技术进行了分析研究，本文分析对比了传统IT云计算模式、分布式云计算架构模式两种云计算实施方案，分析比较了虚拟化三种技术分类，提出了如何把虚拟化技术融入到云计算环境中。下一步将继续研究虚拟化与云计算之间的关系，进一步探究虚拟化如何在云计算环境中如何发挥最大性能。

参考文献：

[1] 祁伟，刘冰等.从基础架构到最佳实践[M].清华大学出版社，2013.

[2] 顾炯炯.云计算架构技术与实践[M].北京：清华大学出版社，2014.

[3] 张耀祥.云计算和虚拟化技术[J].计算机安全，2011（5）：80-82.

[4] 路健.基于云计算的虚拟化平台规划、设计与实施[D].云南大学，2013.

[5] 杨洪波.高性能网络虚拟化技术研究[D].博士，上海交通大学，2012.

[6] 陈磊.网络虚拟化中资源分配算法研究[D].湖南大学，2012.

[7] 张小龙.存储虚拟化技术发展趋势探讨[J].硅谷，2013，23：13-15.

[8] 白翠琴，王建，李旭伟.存储虚拟化技术的研究与比较[J].计算机与信息技术，2008（7）：56-59.