虚拟化技术在计算机系统中的渗透

摘要：随着计算机技术在社会的广泛普及，虚拟化技术也开始应用于计算机系统之中，它解决了计算机系统中的一些问题，拓展了计算机系统的内容，也使计算机系统的运行速度有了极大的提升，成为了一个变革性的技术，它对于计算机系统的资源利用和安全运行提供了有力的技术支撑，在建构高性能计算机系统的过程中，发挥了最大的应用效能。

关键词：虚拟化技术 计算机系统 应用

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0236-01

虚拟化技术涉及的面较广，诸如：网络虚拟、存储虚拟、服务器虚拟、应用程序虚拟等，它借助于抽象层将物理硬件与计算机操作系统相分隔，从而可以实现更为高效的IT资源利用率，极大地增强了计算机系统的灵活性和便捷性，它可以对计算机硬件进行扩容，对计算机软件进行配置优化，从而全面提升计算机系统的元件运行功能，实现计算机系统的全面变革与提升。

1 虚拟化技术在计算机系统中的应用类型

虚拟化技术应用于计算机服务器系统中，可以快速对计算机系统中的文件加以保存、复制，服务器虚拟化的应用原理如图1所示。

目前，虚拟化技术应用于计算机系统中的类型主要分为以下几种：（1）完全虚拟化。这是基于hypervisor软件的虚拟化技术，它通过捕获CPU指令，在裸硬件上运行，成为了一个具有主机操作系统功能的抽象层，它将操作系统直接安装于虚拟服务器之上，使其完全虚拟化。（2）准虚拟化。它不具有主机操作系统功能，只是在客户操作系统的核心层面作了改动，与hypervisor协同运行，适合于开源操作系统，如：BSD、LINUX，而不适用于Windows专用操作系统。（3）操作系统层虚拟化。它的服务器是相互独立的状态，没有独立的hypervisor层，只是在多个虚拟服务器之间进行资源的分配，它们必须运行于同一个操作系统之中，速度性能较高，而灵活性较差。（4）硬件虚拟化。这是深入到处理器级虚拟化的输入/输出技术，它将一些内存管理功能转移到了软件CPU微代码之中，并将虚拟硬件仿真内容转移到了硬件之中。

在上述虚拟化技术应用的过程中，实现了六大技术性能：（1）形成虚拟资源池的软件独立环境；（2）实现了隔离运行，使多个虚拟机在隔离的状态下互不影响和干扰。（3）封装抽象化性能。计算机操作系统和应用在被封装成虚拟机的前提之下，得以实现对文件的备份、移动和复制。（4）硬件独立化，提供了虚拟機自由移动的良好平台。（5）兼容性高，可以支持多种不同的操作系统。（6）依循标准化接口的要求。

2 虚拟化技术在计算机存储系统中的渗透和应用

计算机的传统存储系统主要是服务器或PC的直连方式，它归属于私有存储， 不利于计算机系统的集中统一管理、信息数据共享与扩展等管理，降低了计算机存储性能，因而，可以融入虚拟化技术，通过虚拟卷映射、流数据定位、数据快照等技术，通过对众多异构的存储设备的屏蔽，提供统一而简单的访问方式，实现对计算机存储的统一管理和优化，解决不可预见的持续膨胀式存储增长的需求。

这种虚拟化技术在存储系统中的渗透和应用主要体现于三个层次：

（1）基于主机的虚拟化。它是嵌入到主机操作系统之中，无须特殊的硬件，只需要安装带有虚拟化功能的软件，即可以实现设备虚拟化，通过逻辑卷的方式，将物理存储设备映射为统一的逻辑性存储虚拟空间，实现多机间的存储共享。

（2）基于存储设备的虚拟化。这是将虚拟化的逻辑集成于物理设备之中，呈现直接、简单、透明的存储虚拟化管理状态，然而，这种技术还欠缺标准化和统一性，只适用于特定产品，而对于异构产品之间，则难以实现存储级联，使其存储的可扩展性降低。

（3）基于网络的存储虚拟化。这是当前主流的存储虚拟化技术，主要有网络附加存储和存储区域网络两种技术，它们基于体系框架、通信协议、数据管理的不同而提供不同的存储技术，例如：NAS采用的是以文件存储共享为前提的虚拟化技术；SAN采用的是以数据库应用为前提的虚拟化技术。

3 虚拟化技术在高性能计算机系统中的渗透和应用

虚拟化技术被成功地应用于高性能计算机系统之中，并从以下几个方面进行了渗透：

3.1 对异构资源的有效整合

虚拟化技术启动了异构资源整合计划，它应用于高性能计算机系统之中，运用自适应超级计算的整合方式，将计算机的异构资源进行集成，集成标量、向量、多线程等计算技术，使节点层的异构处理技术更为透明，从而满足高性能计算机的应用程序处理功能。

3.2 优化计算机系统的资源管理

虚拟化技术采用模块化的方法，建构一个虚拟化集群系统框架，运用多项技术，实现对资源的管理，如：VMM—bypass I/O技术；定制OS技术，它们支持虚拟化集成管理模块的作业运行要求，实现对物理资源的有效调度。

3.3 主动容错机制

在高性能计算机系统不断扩张的态势下，传统的容错技术已经无法满足高性能计算机的需求，而基于虚拟化技术的主动容错系统机制，则可以通过智能平台管理接口，对节点失效状态进行实时的监测，并启动容错机制，使其正常。

总之，虚拟化技术正在不断深入到计算机系统的应用领域之中，为计算机系统提供有效的支撑，在逐步构建虚拟应用开发环境的条件下，正成为当前计算机存储虚拟化的主流技术，也必将推动高性能计算机系统向多层次、多粒度的异构化方向进一步提升。

参考文献

[1]张雯.云计算数据中的虚拟化技术的应用研究[J].工业设计，2015（10） .

[2]宁尚明.云计算环境中虚拟化技术的研究探讨[J]. 电子制作，2015（08）.

[3]王国华.存储虚拟化分配技术研究[J].数字技术与应用，2015（04）.

[4]艾绍斌，魏娟.存储虚拟化的前景展望[J].信息系统工程，2014（08）.

收稿日期：2016-09-13

作者简介：任惠霞（1977—），女，山西长治人，本科，讲师，现就职于华北机电学校学生处，研究方向：计算机软件工程。