賴宏慧　王蓉

摘 要：傳統(tǒng)的計算機圖像處理與分析系統(tǒng)開發(fā)周期長，可移植性差，而基于虛擬儀器的計算機圖像處理與分析系統(tǒng)的研發(fā)，使得人們對圖像的編程方式更加靈活可移植性大幅度改善。為此，本文通過對虛擬儀器技術的論述，就其在計算機圖像處理與分析系統(tǒng)中的應用做進一步探究。

關鍵詞：虛擬儀器；計算機；圖像處理；分析系統(tǒng)

為了滿足日益增長的業(yè)務需要，必須在計算機圖像處理與分析系統(tǒng)中廣泛應用虛擬儀器技術，這項技術可以將服務器資源科學的分配到若干個虛擬機上，針對不同的應用實現(xiàn)虛擬化支持，甚至可以在同一企業(yè)級服務器上同時運行不同的操作系統(tǒng)，有效解決了大多數(shù)服務器中央處理器和內(nèi)存利用率偏低和低資源服務器資源過剩問題，對于提升計算機圖像處理與分析的運行速度大有裨益。

1 虛擬儀器技術概述

在服務器管理中，虛擬儀器是一種在現(xiàn)有硬件平臺上，采用虛擬技術構建虛擬處理器與存儲空間，得到一個硬件管理層，實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器功能拓展的技術。實際上，計算機虛擬化技術在儀器中的應用就是虛擬儀器技術。在儀器管理中，虛擬化技術的作用包括：①整合資源：可以通過整合若干臺硬件設備，得到一臺足以高性能的邏輯設備，用以滿足特殊客戶端的性能要求。②拆分資源：通過拆分資源利用率低，閑置的硬件設備，得到若干個邏輯設備，并將其轉(zhuǎn)讓給客戶端使用，起到優(yōu)化配置硬件資源的作用。③遷移資源：在不影響邏輯設備運行狀態(tài)的情況下，可以實現(xiàn)閑置資源在邏輯設備之間的動態(tài)遷移，甚至還能將其遷移至遠程計算機中。所以，以虛擬化技術為跳板，虛擬儀器在計算機圖像處理與分析中具有重要作用，其中，圖像處理與分析系統(tǒng)的總體結(jié)構如下圖所示：

第一，充分發(fā)揮軟、硬件資源的效用。在虛擬儀器的支撐下，無論有應用系統(tǒng)有多少個，都可以在同一臺服務器上運行。另外，通過整合、拆分、遷移硬件資源之后，能夠大大增強原硬件設備的性能，因為可用資源已經(jīng)被科學地分配到了每一個虛擬機上。

第二，控制成本，簡化管理。虛擬儀器縮短了部署、安裝、維護工作的流程，節(jié)省了一些不必要的開銷，有效控制了擴建機房、購置新服務器、散熱處理方面的成本。

第三，優(yōu)化各應用系統(tǒng)的運行環(huán)境。虛擬儀器技術具有靈活調(diào)配動態(tài)資源的功能，確保每項資源都被合理的分配到了不同業(yè)務應用系統(tǒng)中，從而優(yōu)化了這些應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，使服務器始終處于最佳運行狀態(tài)。

第四，降低了系統(tǒng)維護的難度。虛擬儀器在進行升級和更新的狀態(tài)下也能提供應用服務，如此高效的運作狀態(tài)一方面提供了理想的軟件調(diào)試環(huán)境，另一方面有效地控制了測試成本。

第五，保證了系統(tǒng)的安全。在虛擬儀器中，各子系統(tǒng)之間互不干擾彼此的運作，并且能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，及時恢復已丟失和損壞的數(shù)據(jù)。

2 虛擬儀器在計算機圖像處理與分析系統(tǒng)中存在的問題

隨著計算機技術的發(fā)展，以及各類應用系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的虛擬儀器技術已無法滿足各類應用的需求，傳統(tǒng)虛擬儀器的弊端也日益顯現(xiàn)，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，傳統(tǒng)虛擬儀器缺乏靈活性，缺乏測試和備用機制。在過去，源系統(tǒng)是系統(tǒng)升級、測試、維護的基礎，一旦源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，整個服務器的運行都會受到影響；另外，為便于測試新應用系統(tǒng)的運行狀態(tài)，還要額外創(chuàng)建一個臨時環(huán)境，這嚴重影響了系統(tǒng)的靈活性。服務器的數(shù)量也無法隨著應用系統(tǒng)的增加而增加。

第二，資源無法得到有效利用。在過去，只有通過不斷的新建服務器，才能滿足應用系統(tǒng)的運行需求，這往往會使得一些低資源利用率服務器的剩余資源無法調(diào)配到高資源利用率服務器上，而且，為保證CPU處理器的資源請求在業(yè)務峰值期內(nèi)得到迅速響應，又必須使用較高的資源配置，這在無形中浪費了許多寶貴的系統(tǒng)資源。

第三，缺乏雙機系統(tǒng)，災難恢復困難。運行中的信息系統(tǒng)可能會因為各種各樣的原因（操作不當、病毒入侵、硬件故障等）發(fā)生故障，導致數(shù)據(jù)和資料的損壞、遺失。盡管所有的系統(tǒng)中都有數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，但只有雙機系統(tǒng)能保證系統(tǒng)的連續(xù)性?，F(xiàn)階段，還沒有任何一種系統(tǒng)可以與核心應用媲美。

仔細分析以上問題不難發(fā)現(xiàn)，通過運用虛擬儀器技術在硬件平臺上構建一個虛擬硬件管理層（包括虛擬內(nèi)存、虛擬CPU、虛擬硬盤等），可以大幅度地提升業(yè)務的連續(xù)性，實現(xiàn)計算機圖像處理與分析的優(yōu)化配置。

3 虛擬儀器在計算機圖像處理與分析系統(tǒng)中的應用

在虛擬儀器管理中，虛擬儀器技術的應用要視情況而定，通常而言，只要在順利整合現(xiàn)有運行系統(tǒng)（包括不同的操作系統(tǒng)、不同中間件的系統(tǒng)）的應用的前提下，給出具體的數(shù)據(jù)遷移方案，便可實現(xiàn)。比如，面對一個對服務器需求較高，且包含若干個并行應用信息系統(tǒng)時，就可通過運用虛擬儀器技術來改善現(xiàn)有服務器的使用和管理效率。

3.1 虛擬儀器的計算機圖像處理與分析系統(tǒng)架構設計

（1）硬件需求。XenServer對服務器的配置要求相對較低。只要內(nèi)存1G以上，硬盤16G以上，千兆網(wǎng)卡，中央處理器為雙核1.5GHz以上即可，但考慮到要在服務器上運行虛擬機，建議根據(jù)具體規(guī)模適當調(diào)整配置。

（2）構建虛擬服務器。直接安裝在裸機中安裝XenServer6.0，將物理計算機系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為虛擬機映像文件，然后使用System Center Virtual Machine Manager（VMM）2012統(tǒng)一對XenServer主機和虛擬機進行管理、監(jiān)控。

（3）遷移資源。在不影響應用系統(tǒng)提供服務的基礎上，采用新版XenServer中的XenMotion技術，將資源順利遷移至虛擬服務器中。

（4）分布式資源配置的實現(xiàn)。為確保現(xiàn)有資源能充分滿足應用系統(tǒng)的業(yè)務需求，可采用分布式資源調(diào)度程序（DRS），對資源進行實時、動態(tài)的分配，使每一項資源都得到合理地利用。

3.2 虛擬儀器的計算機圖像處理與分析系統(tǒng)技術特點

（1）利用諸如XenServer 這類虛擬化平臺，實現(xiàn)現(xiàn)有處理器、磁盤空間、內(nèi)存空間、網(wǎng)絡與物理服務器之間的連接，這一方面將原有的應用程序和操作系統(tǒng)完好無缺的移植到了虛擬機中，另一方面將所有的硬件資源都統(tǒng)一匯總到了邏輯資源池中，以便管理。然后，根據(jù)各個虛擬機具體的業(yè)務需求及其優(yōu)先級別，科學地、合理地配置邏輯資源池中的資源。在虛擬的邏輯資源池中，系統(tǒng)資源會被優(yōu)先分配到那些最需要資源的主機上，更重要的是，虛擬機可以在任何一臺物理服務器上運行，這成功的實現(xiàn)了服務器之間的無縫遷移。同時也使硬件資源得到了最大限度的利用和開發(fā)，滿足了應用業(yè)務的個性化需求。

（2）與VMware Infrastructure一類的虛擬化平臺相比，XenServer具有更強的適應能力，無論IT環(huán)境發(fā)生何種變化，其功能都不受影響，它可以對服務器工作負荷進行整合，利用現(xiàn)有硬件提升整個服務器的性能，從而有效地控制了冷卻、電源和管理成本。為提升服務器的響應速度，XenServer提供了一個創(chuàng)建無縫集成現(xiàn)有存儲環(huán)境的虛擬基礎架構。除此以外，XenServer還可以對服務器工作負載的位置進行優(yōu)化，同時提供了一個始終可用的虛擬基礎架構，以便IT工作人員了解資源池內(nèi)服務器的運作狀況，以及及時地更新與升級服務器系統(tǒng)。

4 結(jié)語

綜上所述，在計算機圖像處理與分析系統(tǒng)中，每一個虛擬機都在同一物理服務器內(nèi)運行，它與獨立的服務器并無任何區(qū)別，無論有多少應用，都可以通過直接創(chuàng)建新的虛擬服務器來滿足應用需求，而且，虛擬儀器管理人員可在不影響服務器運行狀態(tài)的情況下，將虛擬機從一個服務器移至另一個服務器。在計算機圖像處理與分析系統(tǒng)中應用虛擬儀器技術，可以有效提升服務器資源的利用率，未來虛擬儀器在計算機圖像處理與分析系統(tǒng)的應用前景將更加廣闊。

參考文獻

[1]鄧繼忠，張?zhí)X，洪添勝.基于虛擬儀器的計算機圖像處理與分析系統(tǒng)[J].農(nóng)機化研究.2011，（03）：11-13