謝飛揚(yáng)

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提升，計(jì)算機(jī)的性能也有所提高，而且高性能計(jì)算機(jī)的使用規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，再加上高性能計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生復(fù)雜的部件關(guān)系，使得高性能計(jì)算機(jī)在使用中也變得越來越復(fù)雜，從某個(gè)角度來講，高性能計(jì)算機(jī)的使用性能也受到一定的限制，對(duì)此，需要將先進(jìn)的虛擬化技術(shù)應(yīng)用于高性能計(jì)算機(jī)中，有助于提高計(jì)算機(jī)的使用性能。

關(guān)鍵詞：高性能計(jì)算機(jī)；虛擬化技術(shù)；資源管理；異構(gòu)資源整合

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）11-0224-02

虛擬化技術(shù)在近些年的發(fā)展中極為迅速，而且被廣泛的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，高性能計(jì)算機(jī)與普通計(jì)算機(jī)有著很大的不同，為了提升高性能計(jì)算機(jī)的使用性能，相關(guān)部門以及人員也嘗試將虛擬化技術(shù)應(yīng)用到高性能計(jì)算機(jī)中，希望能夠?qū)μ嵘到y(tǒng)的使用性能有著一定的幫助。實(shí)踐證明，將虛擬化技術(shù)應(yīng)用到高性能計(jì)算機(jī)中，對(duì)提升計(jì)算機(jī)運(yùn)行的性能有著極大的作用，例如，在整合異構(gòu)資源中的應(yīng)用、虛擬化系統(tǒng)環(huán)境（VSE）的實(shí)現(xiàn)、在資源管理中的應(yīng)用等幾方面的應(yīng)用已經(jīng)取得很大的成果。對(duì)此，本文主要對(duì)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 虛擬化技術(shù)概述

所謂虛擬化技術(shù)就是能夠在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的虛擬化，能夠同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且每個(gè)操作系統(tǒng)中也可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，而且每個(gè)操作系統(tǒng)也都運(yùn)行的一個(gè)虛擬主機(jī)上或是CPU上[1]。虛擬化技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)中極為普遍，主要分為軟件虛擬化、計(jì)算機(jī)桌面虛擬化、虛擬內(nèi)存、存儲(chǔ)虛擬化、服務(wù)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、硬盤虛擬化等，對(duì)提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行性能以及拓展運(yùn)行空間有著極大的作用。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用原理主要是對(duì)計(jì)算機(jī)的工作環(huán)境進(jìn)行模擬和抽象，為計(jì)算機(jī)的使用帶來極大的好處。

2 高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 在整合異構(gòu)資源中的應(yīng)用

高性能計(jì)算機(jī)與普通計(jì)算機(jī)有著很大的不同，尤其是在異構(gòu)資源整合的過程中，要比普通計(jì)算機(jī)復(fù)雜很多[2]。高性能計(jì)算機(jī)異構(gòu)資源的整合主要是為了將多種資源集成到一個(gè)系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)中的資源過多，為了達(dá)到用戶的使用要求，必須提升高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)程序處理的性能，而在這個(gè)過程中也就會(huì)應(yīng)用到多種類型的處理技術(shù)，如，向量計(jì)算、標(biāo)量計(jì)算、可重構(gòu)計(jì)算、多線程計(jì)算等技術(shù)的整合，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的高性能計(jì)算機(jī)運(yùn)行的話，勢(shì)必會(huì)因?yàn)橛?jì)算機(jī)程序以及處理技術(shù)過多而影響到處理性能。而通過虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以將各項(xiàng)資源以及處理技術(shù)集成到一個(gè)系統(tǒng)中，同時(shí)可以根據(jù)各項(xiàng)技術(shù)以及資源的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行分類，將其運(yùn)行在不同應(yīng)用程序中，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用也是對(duì)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序的修改，這樣可以有效的提升高性能計(jì)算機(jī)異構(gòu)資源整合的效率，并達(dá)到用戶的使用要求。

2.2 虛擬化系統(tǒng)環(huán)境（VSE）的實(shí)現(xiàn)

虛擬化技術(shù)在高性能計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)虛擬化系統(tǒng)環(huán)境，并且對(duì)系統(tǒng)環(huán)境有著很好的隔離性，可以為使用者提供系統(tǒng)軟件開發(fā)和部署的良好環(huán)境[3]。VSE主要由服務(wù)節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)、I/O節(jié)點(diǎn)、虛擬開發(fā)節(jié)點(diǎn)、虛擬計(jì)算節(jié)點(diǎn)等幾方面結(jié)構(gòu)組成（如圖1所示）。

圖1 VSE的組成架構(gòu)

VSE為使用者提供一個(gè)便利、有效的使用環(huán)境，尤其是在對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行開發(fā)和部署的過程中，可以利用虛擬技術(shù)提供虛擬測(cè)試平臺(tái)，來構(gòu)建虛擬的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，在這個(gè)系統(tǒng)環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行開發(fā)和測(cè)試，并不需要工作人員將原有操作系統(tǒng)的軟件進(jìn)行卸載，更便于工作人員對(duì)系統(tǒng)軟件的開發(fā)，而且，VSE環(huán)境的隔離性非常好，新開發(fā)測(cè)試的軟件并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)原有的軟件產(chǎn)生任何影響。

2.3 在資源管理中的應(yīng)用

高性能計(jì)算機(jī)在運(yùn)行的過程中，由于用途的不同，計(jì)算機(jī)中的資源也會(huì)有所不同，但相同的是高性能計(jì)算機(jī)會(huì)涉及到大量的資源，而對(duì)這些資源的管理也成為計(jì)算機(jī)的主要工作之一[4]。通過虛擬化技術(shù)在高性能計(jì)算機(jī)資源管理中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬化集群系統(tǒng)。虛擬化集群系統(tǒng)主要由物理資源、前端、VM映像管理器、管理模塊、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)等結(jié)構(gòu)組成，相比于傳統(tǒng)高性能計(jì)算機(jī)資源管理有著很大的優(yōu)勢(shì)，更便于計(jì)算機(jī)的資源管理（如圖2所示）。

圖2 虛擬化集群系統(tǒng)的組成

3 高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中虛擬化技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

通過以上的分析得知，高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用虛擬化技術(shù)對(duì)提升計(jì)算機(jī)的運(yùn)行性能有著極大的作用。為了確保虛擬技術(shù)應(yīng)用的可靠性，在應(yīng)用的過程中需要注意以下幾方面問題：多VMM協(xié)同問題，虛擬技術(shù)的應(yīng)用與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有著既然不同之處，尤其是虛擬化技術(shù)的應(yīng)用要考慮到多VMM協(xié)同的問題，這是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不需要考慮的問題；軟件環(huán)境的支持問題，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，是將以往用戶所見的資源形態(tài)進(jìn)行改變，雖然是一種抽象的改變方式，但是，在虛擬硬件系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，可能存在對(duì)一些系統(tǒng)軟件不支持的問題，無法實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)行性能以及運(yùn)行環(huán)境等。因此，在虛擬化技術(shù)應(yīng)用到高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必須要從多方面考慮，確保應(yīng)用的合理性。

4 總結(jié)

綜上所述，高性能計(jì)算機(jī)在使用中與普通計(jì)算機(jī)的使用有著很大的不同，隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，使用者對(duì)高性能計(jì)算機(jī)的處理性能也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)運(yùn)行方式已無法滿足使用者的要求，因此，必須要對(duì)高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行不斷的改進(jìn)。通過本文對(duì)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用分析，作者結(jié)合自身的多年工作經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)高性能計(jì)算機(jī)與虛擬化技術(shù)的認(rèn)識(shí)，主要從在整合異構(gòu)資源中的應(yīng)用、虛擬化系統(tǒng)環(huán)境（VSE）的實(shí)現(xiàn)、在資源管理中的應(yīng)用等幾方面的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望通過本文的分析，對(duì)提升高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能有著一定的啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 木克代斯·卡德爾. 虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2014（15）.

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