【摘要】 云計(jì)算是隨著信息技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的新興計(jì)算模式和商業(yè)模式，它自提出以來(lái)就備受關(guān)注，并取得了快速發(fā)展。而在云計(jì)算的發(fā)展過(guò)程中，虛擬化技術(shù)往往與其密切相關(guān)。本文通過(guò)介紹虛擬化與云計(jì)算技術(shù)的內(nèi)涵以及虛擬化技術(shù)在云計(jì)算中的具體應(yīng)用，闡述了在云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵作用以及二者的技術(shù)關(guān)聯(lián)。

【關(guān)鍵詞】 虛擬化 云計(jì)算 服務(wù)器 存儲(chǔ) 網(wǎng)絡(luò)

一、引言

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展和計(jì)算需求的日益膨脹，云計(jì)算技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。作為一種新興的計(jì)算模式和商業(yè)模式，云計(jì)算在提高大規(guī)模計(jì)算能力、優(yōu)化資源分配效率、降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本等方面有著顯著優(yōu)勢(shì)。而在云計(jì)算從概念階段轉(zhuǎn)向?qū)嵱秒A段的過(guò)程中，虛擬化技術(shù)總是隨之相伴，相輔相成。虛擬化技術(shù)和云計(jì)算分別有何內(nèi)涵？虛擬化技術(shù)在云計(jì)算中如何具體實(shí)現(xiàn)？二者有著怎樣的關(guān)聯(lián)？這些都成為值得探討的問(wèn)題。

二、虛擬化技術(shù)

從上世紀(jì)50年代虛擬化概念的提出，到上世紀(jì)60年代虛擬化技術(shù)在IBM大型機(jī)上實(shí)現(xiàn)商用，從虛擬內(nèi)存到Java虛擬機(jī)，再到目前服務(wù)器虛擬化技術(shù)的蓬勃發(fā)展，都為虛擬化技術(shù)這一抽象晦澀的概念注入了豐富的內(nèi)涵。虛擬是相對(duì)真實(shí)而言的，虛擬化就是使原來(lái)運(yùn)行在真實(shí)環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者組件運(yùn)行在虛擬環(huán)境中。虛擬化技術(shù)為資源創(chuàng)造虛擬版本，例如操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)資源等，它是資源的邏輯表示，并且不受物理限制的約束。

在虛擬化技術(shù)中，被虛擬化的實(shí)體是各種計(jì)算機(jī)資源，按照資源類型的不同，可以將虛擬化分為以下幾種類型：

2.1基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化

基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化主要包括處理器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化，可以將有限的硬件資源虛擬成多個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)，每個(gè)虛擬化平臺(tái)獨(dú)立為用戶提供動(dòng)態(tài)伸縮的服務(wù)，而這種虛擬化對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，用戶無(wú)需關(guān)心基礎(chǔ)設(shè)施的具體實(shí)現(xiàn)方式。

2.2系統(tǒng)虛擬化

作為目前被最廣泛認(rèn)識(shí)和接受的一種虛擬化技術(shù)，系統(tǒng)虛擬化通過(guò)將操作系統(tǒng)和物理機(jī)分離，實(shí)現(xiàn)了在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上同時(shí)安裝和運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)虛擬的操作系統(tǒng)，而這種虛擬化對(duì)于操作系統(tǒng)內(nèi)部的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是透明的。

2.3軟件虛擬化

軟件虛擬化主要分為應(yīng)用虛擬化和高級(jí)語(yǔ)言虛擬化。其中，應(yīng)用虛擬化通過(guò)將操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序解除耦合，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序在虛擬環(huán)境中的運(yùn)行。高級(jí)語(yǔ)言虛擬化則解決了可執(zhí)行程序在不同系統(tǒng)平臺(tái)下的遷移問(wèn)題。

三、云計(jì)算技術(shù)

“云”可以看作一種“資源池”，它由很多可以自我管理、自我維護(hù)的虛擬計(jì)算資源組成，這些資源通常是一些大型服務(wù)器集群，包括存儲(chǔ)服務(wù)器、計(jì)算服務(wù)器、軟件和應(yīng)用等。云計(jì)算通過(guò)軟件對(duì)這些計(jì)算資源進(jìn)行集中管理，并將這些高度虛擬化的資源動(dòng)態(tài)地交付給用戶使用。

在云計(jì)算模式下，用戶只需借助輕量級(jí)客戶端接入互聯(lián)網(wǎng)，就可以完成各項(xiàng)計(jì)算任務(wù)，例如軟件使用、科學(xué)計(jì)算、程序開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用托管等等。云計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的，用戶無(wú)需關(guān)心如何對(duì)其進(jìn)行部署或維護(hù)。

云計(jì)算可以從以下三個(gè)層面為用戶提供服務(wù)：

3.1基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Infrastructure as a Service，IaaS）

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)可以向用戶提供最基本的基礎(chǔ)設(shè)施資源，用戶可以直接利用這些虛擬化的存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源構(gòu)建自己的平臺(tái)和應(yīng)用，而無(wú)需自行購(gòu)買、部署、和維護(hù)硬件設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)。

3.2平臺(tái)即服務(wù)（Platform as a Service，PaaS）

平臺(tái)即服務(wù)是指將豐富的“云中間件”資源作為服務(wù)提供給用戶使用，這些資源包括數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用容器等。用戶可以利用這些資源來(lái)開(kāi)發(fā)和部署自己的應(yīng)用，但是不能對(duì)底層的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行控制和管理。

3.3軟件即服務(wù)（Software as a Service，SaaS）

軟件即服務(wù)就是將軟件以云服務(wù)的形式提供給用戶，用戶無(wú)需管理和維護(hù)軟件運(yùn)行的底層環(huán)境，無(wú)需對(duì)軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)或部署，只要通過(guò)云用戶終端接入互聯(lián)網(wǎng)就可以使用云服務(wù)供應(yīng)商提供的軟件服務(wù)。

四、虛擬化技術(shù)在云計(jì)算中的應(yīng)用

虛擬化技術(shù)打破了底層設(shè)備之間的物理壁壘，體現(xiàn)了物理資源向邏輯可管理資源演進(jìn)的必然趨勢(shì)，為云計(jì)算技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了重要支撐。虛擬化通過(guò)解除物理設(shè)備和邏輯業(yè)務(wù)之間的耦合，形成了強(qiáng)大的資源配置能力；云計(jì)算則利用虛擬化所提供的這些能力，將各種IT資源以服務(wù)的形式通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)交付用戶使用。虛擬化技術(shù)在云計(jì)算中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：

4.1服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化就是將系統(tǒng)虛擬化技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器上，通過(guò)將操作系統(tǒng)、上層軟件和底層物理設(shè)備解耦，實(shí)現(xiàn)在單一物理服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬服務(wù)器，不同虛擬服務(wù)器之間即共享資源，又相互隔離。虛擬服務(wù)器可以根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)調(diào)整其所分配的硬件資源，提高資源的配置效率。

云計(jì)算平臺(tái)應(yīng)該具有資源按需分配、動(dòng)態(tài)伸縮、負(fù)載均衡、高可用性、高性能等特性，基于服務(wù)器虛擬化技術(shù)構(gòu)建的云計(jì)算平臺(tái)可以很好的實(shí)現(xiàn)這些特性。利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，可以將現(xiàn)有物理服務(wù)器虛擬成一個(gè)龐大的“云資源池”，云計(jì)算平臺(tái)可以動(dòng)態(tài)配置和調(diào)用“云資源池”的各種資源，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)交付用戶使用。

4.2存儲(chǔ)虛擬化

存儲(chǔ)虛擬化是虛擬化技術(shù)的重要組成部分，它通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)服務(wù)或存儲(chǔ)子系統(tǒng)的內(nèi)部功能進(jìn)行抽象、隱匿或者隔離，實(shí)現(xiàn)了資源物理存儲(chǔ)和邏輯映像的分離，從而提供了一副統(tǒng)一、無(wú)縫的資源虛擬視圖。從用戶角度看，虛擬化的存儲(chǔ)資源就像一個(gè)龐大的“存儲(chǔ)資源池”，用戶看不到具體的存儲(chǔ)磁盤，也無(wú)需知道數(shù)據(jù)具體被存儲(chǔ)在哪些設(shè)備當(dāng)中。

將存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)應(yīng)用于云計(jì)算平臺(tái)，不但可以大幅提高存儲(chǔ)資源的分配和管理效率，還可以實(shí)現(xiàn)云用戶終端的去存儲(chǔ)化，即云終端不再需要具體的存儲(chǔ)設(shè)備，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)即可使用云端提供的存儲(chǔ)服務(wù)。

4.3網(wǎng)絡(luò)虛擬化

無(wú)論是存儲(chǔ)資源的虛擬化，還是計(jì)算資源的虛擬化，最終都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的形式為用戶提供服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以實(shí)現(xiàn)不同用戶組對(duì)同一物理網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)，在邏輯上對(duì)其進(jìn)行一定的隔離，使不同用戶組保持相對(duì)獨(dú)立，以確保網(wǎng)絡(luò)安全。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)可以把多個(gè)封閉的用戶組設(shè)置在單一物理設(shè)備上，確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)保持高度的安全性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性和可管理性。虛擬化網(wǎng)絡(luò)具有“獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)硬件”、“忠實(shí)復(fù)制物理網(wǎng)絡(luò)模式”、“虛擬網(wǎng)絡(luò)、物理網(wǎng)絡(luò)與控制平面安全隔離”、“可編程網(wǎng)絡(luò)預(yù)配置與預(yù)控制”等特征，這些特征可以保證云計(jì)算平臺(tái)更好地應(yīng)對(duì)服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化等技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

云計(jì)算技術(shù)突破了物理結(jié)構(gòu)的壁壘，高效整合和利用了各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施資源，為未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。而虛擬化技術(shù)作為云計(jì)算的基礎(chǔ)和核心，成為了云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

可以說(shuō)，虛擬化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的重要基石，沒(méi)有虛擬化技術(shù)作為支撐，云計(jì)算就難以實(shí)現(xiàn)；而云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，又可以進(jìn)一步推動(dòng)了虛擬化技術(shù)的成熟和完善。

收件地址：山東省濟(jì)南市歷下區(qū)閔子騫路106號(hào)山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?收件人：張進(jìn)虎 電話：15165108283 郵編：250000

參 考 文 獻(xiàn)

[1]羅軍舟，金嘉暉，宋愛(ài)波，東方.云計(jì)算：體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J].通信學(xué)報(bào)，2011，32（7）：3-21

[2]李濟(jì)漢，李素粉，張?jiān)朴?，房秉?云計(jì)算環(huán)境下虛擬機(jī)資源均衡調(diào)度方法研究[J].電信科學(xué)，2013，4：78-82

[3]王巍.云計(jì)算之虛擬化平臺(tái)技術(shù)認(rèn)知研究[J].通信管理與技術(shù)，2014，1：17-23