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【摘要】虛擬化技術(shù)是一種的全新的技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)，在拓展計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)揮計(jì)算機(jī)性能等方面具有無可替代的作用，特別是在企業(yè)、教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)等方面的應(yīng)用都起到了積極的促進(jìn)效果。虛擬化技術(shù)在信息時(shí)揮的作用愈發(fā)突出，基于此，本文立足虛擬化技術(shù)的定義，分析了虛擬化技術(shù)的作用，并提出關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用。以促進(jìn)虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)虛擬化中能夠做出更大的貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)；服務(wù)器；虛擬化技術(shù)；CPU虛擬化

1引言

計(jì)算機(jī)是目前各行各業(yè)應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，具有無限的發(fā)現(xiàn)潛力，特別是虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)服務(wù)器中的應(yīng)用，為社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，已經(jīng)成為不可替代大一部分。大量應(yīng)用實(shí)例表明，將虛擬化技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)服務(wù)器中，既能有效提升計(jì)算機(jī)服務(wù)器的利用率，還能充分發(fā)揮服務(wù)器兼容性的特性。此外，提升計(jì)算機(jī)服務(wù)器運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，是目前市面上最后歡迎的一種技術(shù)手段。目前計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化技術(shù)和已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，基于此，開展計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化關(guān)鍵技術(shù)的探析就顯得尤為必要。

2計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化的作用

2.1整合資源

完成資源整合是服務(wù)器虛擬化的主要工作，在信息時(shí)代，各行各業(yè)在發(fā)展過程中，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長，如何實(shí)現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)和資源的綜合利用，是各大行業(yè)亟需解決的問題。計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)資源整合提供技術(shù)支持和應(yīng)用平臺。尤其是近年來，云計(jì)算技術(shù)的不斷普及，集中化資源管理愈發(fā)先進(jìn)，為云技術(shù)的發(fā)展和推廣提供了條件，目前各大企業(yè)對計(jì)算機(jī)硬件資源的利用率不足20%，資源浪費(fèi)現(xiàn)場依然非常嚴(yán)重，通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)可在原應(yīng)用保持不變的基礎(chǔ)上，集中在某一計(jì)算機(jī)服務(wù)器中，可促使企業(yè)的物力資源調(diào)利用率大大提升，從而降低了各項(xiàng)硬件的投入，節(jié)約了成本[1]。

2.2綠色

在信息時(shí)代，技術(shù)革新的重中之重，也是降低資源消耗的主要途徑，云計(jì)算技術(shù)備受推廣，在IT界大量推廣云計(jì)算技術(shù)。計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化是提升資源利用率的主要途徑，也可以對能耗進(jìn)行合理的管理。虛擬化技術(shù)則可以模擬出不同場景，從而實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種硬件及軟件進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即現(xiàn)實(shí)在界面上，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理，從而達(dá)到降低能耗，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的目的。

2.3降低運(yùn)營成本

在信息化服務(wù)商不斷經(jīng)營轉(zhuǎn)型的背景下，集約化對成本控制提出了更高的要求，投資愈發(fā)精細(xì)化，而企業(yè)實(shí)現(xiàn)IT化運(yùn)行的關(guān)鍵自傲與集中對數(shù)據(jù)中心的投資，此項(xiàng)內(nèi)容主要涉及到兩方面內(nèi)容：①計(jì)算機(jī)硬件和許可服務(wù)支持的投資；②計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)維承的成本投資。通過計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化技術(shù)，既能充分發(fā)揮服務(wù)器應(yīng)的性能[2]。

2.4應(yīng)用更加平坦化

通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)可促使計(jì)算機(jī)服務(wù)器應(yīng)用平臺更加平坦化和透明化，在信息時(shí)代，數(shù)據(jù)中心平臺逐年增加，計(jì)算機(jī)服務(wù)器的應(yīng)用愈發(fā)復(fù)雜，不同平臺在具體運(yùn)行過程中，需要充分考慮不同操作系統(tǒng)和中間件的層面問題。通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)可有效解決此類問題，將應(yīng)用和硬件平臺相互隔離，實(shí)現(xiàn)了跨越平臺的限制。

3計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化關(guān)鍵技術(shù)

3.1CPU虛擬化技術(shù)

將計(jì)算機(jī)服務(wù)器中的物理CPU虛擬成為一個(gè)虛擬的CPU，系統(tǒng)操作可同時(shí)使用一個(gè)或者多個(gè)虛擬CPU，在計(jì)算機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)虛擬化CPU可實(shí)現(xiàn)相互隔離。目前很多計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)都是基于X86架構(gòu)組建起來的，在系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)中，CPU在運(yùn)行過程中主要涉及到四個(gè)層級，分別是Ring0、Ring1、Ring2、Ring3。其中Ring0屬于指令層級，可有效執(zhí)行任何指令，比如：CPU運(yùn)行的修改都是在Ring0中完成的[3]。虛擬化X86系統(tǒng)，在運(yùn)行需要在操作系統(tǒng)和硬件之間同時(shí)設(shè)置虛擬層，Ring0通常情況下，只能在虛擬層中運(yùn)行，使得一些比較特殊的指令，無法直接作用在硬件上。虛擬化技術(shù)則能對各種指令進(jìn)行有效執(zhí)行，在計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬中采用了先進(jìn)的二進(jìn)制代碼動(dòng)態(tài)翻譯機(jī)，無論是普通指令，還是特權(quán)指令都能有效執(zhí)行。應(yīng)用比較先進(jìn)的前插陷入指令，直接作用在虛擬機(jī)上，由虛擬機(jī)進(jìn)行指令翻譯，再執(zhí)行相關(guān)操作，此種做法和傳統(tǒng)虛擬技術(shù)相比，從而實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)操作，是目前實(shí)現(xiàn)CPU虛擬化的關(guān)鍵技術(shù)。

3.2內(nèi)存虛擬化技術(shù)

內(nèi)存虛擬化是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化的核心，眾所周知，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，內(nèi)存虛擬化的主要原理對服務(wù)器中的所有內(nèi)存都進(jìn)行統(tǒng)一管理，然后通過虛擬化的封裝技術(shù)，讓內(nèi)存能夠在虛擬機(jī)中良好運(yùn)行。進(jìn)而促使每個(gè)虛擬機(jī)都能良好運(yùn)行。在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化過程中，內(nèi)存虛擬技術(shù)和CPU虛擬技術(shù)同等重要，訪問次數(shù)的頻率也相互一致。實(shí)現(xiàn)虛擬化內(nèi)存的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)對物理內(nèi)存在的合理管理，并實(shí)現(xiàn)對內(nèi)存的合理劃分，構(gòu)建起和虛擬層所需內(nèi)存地址及計(jì)算機(jī)服務(wù)器內(nèi)存地址相互一直的映射關(guān)系，從而確保整個(gè)虛擬層的內(nèi)存訪問能夠在虛擬化內(nèi)存和物理內(nèi)存中的一致性[4]。內(nèi)存管理技術(shù)的起步比較早，可以說在有計(jì)算機(jī)時(shí)，就有內(nèi)存管理，只是最開始的內(nèi)存管理技術(shù)，主要通過優(yōu)化計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)，但此種方法，耗時(shí)長，成本高。在信息時(shí)代，難以滿足實(shí)際需求。合理應(yīng)用虛擬化技術(shù)，能有效部門傳統(tǒng)內(nèi)存管理技術(shù)存在的弊端。主要方法為通過CPU的內(nèi)存管理和頁網(wǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)，在虛擬機(jī)中構(gòu)建服務(wù)器邏輯內(nèi)存和虛擬內(nèi)存之間的映射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對內(nèi)存的虛擬化管理。

3.3設(shè)備、I/O和網(wǎng)口虛擬化技術(shù)

在計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化實(shí)現(xiàn)過程，設(shè)備和I/O也計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要組成部門，也需要實(shí)現(xiàn)虛擬化，才能促使服務(wù)器也實(shí)現(xiàn)虛擬化。和內(nèi)存虛擬化相比，設(shè)備、I/O和網(wǎng)口虛擬化主要通過專業(yè)的封裝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，為虛擬機(jī)的運(yùn)行提供技術(shù)支持。經(jīng)常滿足虛擬機(jī)進(jìn)行設(shè)備訪問和I/O請求的需求。在計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化平臺中，為設(shè)備和I/O的虛擬化實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在具體運(yùn)行中，雖然其型號、配置、參數(shù)等在計(jì)算機(jī)服務(wù)器存在一定的差異，但具體實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)服務(wù)器中，虛擬機(jī)和實(shí)體機(jī)之間數(shù)據(jù)和信息的互換，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用的效果，此項(xiàng)技術(shù)的合理應(yīng)用，既能拓展計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用范圍，也可以大幅度減低信息時(shí)代，對計(jì)算機(jī)底層硬件的依賴程度。只要搭設(shè)虛擬平臺，就可以實(shí)現(xiàn)在不同物理機(jī)上的相互遷移。

3.4實(shí)時(shí)虛擬遷移技術(shù)

此種虛擬技術(shù)和基站軟切換的機(jī)理基本相同，在計(jì)算機(jī)服務(wù)器中構(gòu)建了2條鏈路，虛擬機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，能夠把相對完整的運(yùn)行環(huán)境從原宿機(jī)快速遷移到新宿機(jī)中，整個(gè)遷移過程所需的時(shí)間非常短，用戶技術(shù)幾乎察覺不到任何變。簡而言之，實(shí)時(shí)虛擬遷移技術(shù)就是數(shù)據(jù)拷貝、傳送、切換的過程，對計(jì)算機(jī)服務(wù)器硬件維護(hù)有非常重要的意義。

4結(jié)束語

綜上所述，本文探析了計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化關(guān)鍵技術(shù)，在計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化過程中，虛擬化服務(wù)器性能是重中之重，在具體應(yīng)用過程中，使用特征不同，虛擬化服務(wù)器性能所呈現(xiàn)的狀態(tài)也各不相同。通過CPU虛擬化技術(shù)、內(nèi)存虛擬化技術(shù)、設(shè)備、I/O和網(wǎng)口虛擬化技術(shù)、實(shí)時(shí)虛擬遷移技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，可有效滿足計(jì)算機(jī)服務(wù)器虛擬化安全、穩(wěn)定、可靠性的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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作者：莫偉 單位：民航山東空中交通管理分局