浅谈虚拟计算机技术在信息系统建设中的应用

（31002部队，北京 100094）

1 虚拟计算机技术的概念

虚拟计算机技术是通过软件在1台实体计算机模拟出1台或多台“虚拟计算机”（VirtualMachine）的技术，每台虚拟计算机单独运行并共享所在实体计算机的硬件资源。对于在虚拟计算机上运行的操作系统和应用程序来说，并不会与在实体计算机运行有显著差别，而对于用户来说却能实现在一台物理机上运行多个彼此隔离的操作系统和应用环境，并且可将虚拟计算机的完整状态保存到文件，从而实现如移动、复制文件一样移动、复制一台“完整的计算机”。

2 虚拟计算机技术的发展现状

虚拟计算机技术可以追溯到上世纪70年代，当时是为解决内存容量不足的矛盾而使用外存（磁盘或磁带）虚拟出内存供计算机系统使用，实现以时间开销换取系统开销的目的。而到了大型计算机、巨型计算机和后来的大型服务器、数据中心时代，人们发现日常的运行状态对计算资源的峰值应用十分有限，大量按照峰值应用场景构建的计算机系统计算资源被严重闲置，为了能将集中的计算资源以共享但互不干扰的方式给多用户使用，现代意义上的虚拟计算机技术应运而生。根据相关资料，当前业界被主要采用的虚拟计算机技术按照虚拟机操作系统对实体计算机的使用机制既虚拟化实现方式可分为全虚拟化、半虚拟化，其中半虚拟化化又可以细分为硬件辅助虚拟化和有操作系统协助的虚拟化。具体情况如表1所示：

表1 几种常见虚拟化方式的特点

3 虚拟计算机技术的几种常见应用情况

虚拟计算机技术产生和发展的最初动力是为了提高硬件资源的利用效率，而发展至今已成为与操作系统类似的基础性技术，其主要应用有以下几个方面：

3.1 整合和重用计算资源

在虚拟计算技术应用之前，操作系统直接负责硬件资源的调度和使用，想把若干独立的计算资源整合在一起或者把单独的计算资源切分提供不同用户使，需要针对不同的资源和计应用环境分别设计、定制操作系统和应用程序，难以实现高效与通用的统一，计算资源在平时大量闲置，而在应对峰值计算需求时又难以整合到一起进行集中使用，而有了虚拟计算机技术后，可以在操作系统和硬件环境之间抽象出一个虚拟层，由其作为操作系统和硬件之间的桥梁，监测、控制、调度虚拟计算机在实体计算机上的运行，以文件管理的方式实现虚拟计算机在不同硬件环境的复制、迁移、备份、恢复，从而实现计算资源的整合和重用，充分提高使用效率。

3.2 批量化管理桌面系统

当前，“PC+Windows”的桌面终端系统已经成为办公和生产的基础性设施，几乎变得和传统的纸、笔一样不可或缺，也正因为该系统每时每刻都直接面对不同的操作者，当其规模扩大到一定程度时，构建和管理这样的系统变得非常昂贵和复杂，有时甚至连维持所有终端上应用软件的版本统一都难以做到，而利用虚拟计算机技术使用文件方式管理虚拟计算机的特性，使用虚拟计算机作为桌面终端，可以非常方便的将桌面终端的管理和配置文件化、模板化，集中统一的管理所有终端、降低桌面终端系统的建设、维护成本，提高系统管理和使用的效率。

3.3 实现存储云端化

云端存储是近年来较为流行的热点技术，一来可以实现各类数据资源集中存放，处处使用，二来便于备份、复制和传输，当前各类“网盘”、“云盘”服务已经投入了市场和商业应用，但受到网络传输速率、平台兼容性、安全协议等问题的制约，的这些产品在使用体验、安全性和便利性上还难以达到本地存储的效果，应用场景十分有限，而与之相反的是，虚拟计算机技术天然的要求计算资源的尽可能集中化，与之配合的存储的集中化就成了非常自然的选择，用虚拟计算进行集中化的进行数据存储和计算，再把结果和操作指令传输到远端客户，传输、兼容性问题便迎刃而解。

4 虚拟计算机技术在信息系统建设中应用展望

虚拟计算机技术从最开始以解决硬件资源不足为目的，到后来应用到解决系统应用效率不足、提高系统可用性和使用效率等场景，是一个技术不断进步发展，应用实践不断深化的过程，各类虚拟计算机系统已经在事实上成为了一种类似传统操作系统的基础环境，根据其特点和现代信息系统的独特应用需求可以在以下三个方面进行应用的进一步扩展：

4.1 实现对操作系统的安全管理

传统的信息系统除了各类硬件，操作系统是各类应用程序的底层支持环境，然而操作系统在现有应用环境下已经变得非常复杂，各类安全漏洞层出不穷，难以从根本上确保其安全性，而虚拟计算机软件运行在操作系统和计算机实体硬件之间，是操作系统的基础运行环境，服务和连接的对象非常单一，相对而言，既容易实现其自身的安全可控，又能利用其基础地位充分对操作系统实施安全监管。

4.2 提高各类应用系统的兼容性

信息系统相关技术近年来发展非常迅猛，各类计算机软硬件在市场中的生命周期越来越短，而各类信息系统对系统的稳定性需求往往大于对更新速度的要求，更容易产生新旧系统之间的兼容性问题，而如果使用虚拟计算机技术，只要确保其本身随硬件发展不断更新时能保持对原有系统的兼容，便不会产生应用和操作系统兼容性问题，信息系统维护和更新的成本便能够极大降低。

4.3 实现各类应用环境的逻辑隔离

隔离是现代信息系统的常见应用场景，传统的做法大多采用物理隔离，既部署物理上完全没有关联的系统来实现，其带来的主要问题是提高了系统部署和数据交互的成本，而虚拟计算机技术可以通过底层的安全逻辑使虚拟的计算机在同一套硬件环境中运行，并实现逻辑的隔离和可控的数据交互，便于在控制风险和节约成本之间找到平衡。

5 结束语

虚拟计算机技术作为近年来计算机技术领域内较为热点的技术内容，可以在充分挖掘现有资源的基础上，提高计算机系统的使用效率，增强其安全性和可维护性，同时随着该技术应用和发展的进一步深入，其必然会渗透到更多的应用场景，发挥更大的价值。