唐軍

[摘 要]云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展有效地提升了互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價(jià)值，它可以實(shí)現(xiàn)眾多資源整合、抽象，并以虛擬計(jì)算機(jī)環(huán)境的方式呈現(xiàn)，具有快速分配、靈活管理、易于共享、便于回收的優(yōu)勢(shì)。相應(yīng)地，云計(jì)算服務(wù)能夠提升設(shè)備的硬件使用率，用來(lái)完成資源高密度管理。從硬件層面出發(fā)，服務(wù)器性能直接影響虛擬機(jī)的運(yùn)行效率，隨著內(nèi)存容量、硬盤空間的不斷擴(kuò)大，虛擬機(jī)運(yùn)行壓力也在不斷增加。本文從兩個(gè)方面探討了優(yōu)化服務(wù)器性能、提升虛擬機(jī)運(yùn)行效率的方法，以供技術(shù)人員參考借鑒。

[關(guān)鍵詞]服務(wù)器；虛擬機(jī)；運(yùn)行效率

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.06.062

[中圖分類號(hào)]TP311.52 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2018）06-0-02

0 引 言

虛擬化技術(shù)是在數(shù)據(jù)中心建設(shè)、服務(wù)集群搭建過(guò)程中廣泛使用的一項(xiàng)技術(shù)，其在提高硬件資源利用率、降低硬件采購(gòu)維護(hù)成本方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。本文從多個(gè)方面闡述了虛擬化過(guò)程中硬件資源的分配原則和應(yīng)避免的性能風(fēng)險(xiǎn)。隨著企業(yè)信息應(yīng)用和需求的不斷增加，如何更為有效地利用現(xiàn)有服務(wù)器資源已經(jīng)成為系統(tǒng)工程師討論的焦點(diǎn)。而利用虛擬化技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用服務(wù)，無(wú)疑成為提高服務(wù)器資源利用率的行之有效的技術(shù)手段。本文對(duì)如何優(yōu)化虛擬主機(jī)和提高硬件資源利用率進(jìn)行了相關(guān)闡述。

1 基于磁盤優(yōu)化的策略

1.1 基于傳統(tǒng)的RAID方式提高磁盤效率

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行至少需要單個(gè)或者多個(gè)磁盤發(fā)揮作用，而為了提高系統(tǒng)的功能特性，需要注重多個(gè)磁盤在運(yùn)行階段所產(chǎn)生的效用。為了提高多個(gè)磁盤的作業(yè)效率，一般要將單個(gè)磁盤進(jìn)行mount處理，利用程序?qū)ο到y(tǒng)中的多個(gè)磁盤進(jìn)行并發(fā)式的讀寫操作。這種方式能夠相對(duì)高效地完成單個(gè)磁盤以及多個(gè)磁盤需要負(fù)責(zé)的功能，即單個(gè)磁盤主要對(duì)mount負(fù)責(zé)，而多個(gè)磁盤則可以用來(lái)完成文件的備份或者冗余等一系列操作。

1.2 基于RAID方式提高虛擬服務(wù)器的處理性能

通過(guò)大量的實(shí)踐證明，在傳統(tǒng)虛擬服務(wù)器的基礎(chǔ)之上，利用RAID1+0的模式能夠在一定程度上提高虛擬服務(wù)器的處理性能。而造成這種情形的主要原因是因?yàn)槠湓跒橄到y(tǒng)提供容錯(cuò)的同時(shí)，其自身所消耗的資源也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于RAID5。因此，為了最大程度地提高虛擬服務(wù)器的處理性能，可以為每個(gè)虛擬服務(wù)器分配一個(gè)專用的磁盤陣列。

1.3 基于合適的硬盤

通常來(lái)說(shuō)，磁盤在進(jìn)行文件傳輸作業(yè)時(shí)，相比于小文件的傳輸速率，大文件的傳輸速率往往要高于小文件的傳輸速率。而就磁盤的緩存方面來(lái)說(shuō)，磁盤所包含的容量越大，磁盤的緩存效率就越高，并且還能不斷提升磁盤的性能。因此，該磁盤在處理小文件時(shí)會(huì)顯得非常容易。但是，系統(tǒng)設(shè)計(jì)在選擇磁盤時(shí)，需要注重市場(chǎng)中硬盤的性價(jià)比，不能僅僅關(guān)注磁盤容量的大小以及緩存的性能。通過(guò)磁盤的型號(hào)以及類型確定該磁盤所能夠支持的緩存以及其他信息，選擇最優(yōu)的類型來(lái)滿足系統(tǒng)運(yùn)行階段的需要。為了提高系統(tǒng)的性價(jià)比，通?？梢赃x擇單碟容量較大的硬盤提高其在運(yùn)行階段的讀寫速率。

1.4 基于合理的驅(qū)動(dòng)程序

盡管Windows系統(tǒng)能夠?qū)ο嚓P(guān)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化識(shí)別，然而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，電腦硬件設(shè)備的性能也在直線上升，其中以驅(qū)動(dòng)程序的發(fā)展最為顯著。通常來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)程序一般是直接作用于電腦的各種類型的硬件設(shè)備中?；隍?qū)動(dòng)程序，能夠保證計(jì)算機(jī)各種硬件設(shè)備的正常運(yùn)行，從而完成相關(guān)工作。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有安裝合理的驅(qū)動(dòng)程序，那么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行階段就無(wú)法使用自身的硬件設(shè)備，導(dǎo)致不能有效實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的各項(xiàng)功能。

就相關(guān)理論而言，絕大部分的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備在日常的運(yùn)行中，都需要安裝一定的驅(qū)動(dòng)程序，以保證硬件設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)功能。但是，也存在一些特例，例如，磁盤的CPU、內(nèi)存、主板、軟驅(qū)、鍵盤和顯示器等硬件設(shè)備，卻能夠在沒(méi)有驅(qū)動(dòng)程序的支持下也能夠完成該硬件設(shè)備的各項(xiàng)功能操作。而對(duì)于一般的硬件設(shè)備來(lái)說(shuō)，例如聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等硬件設(shè)備，則必須安裝合理的驅(qū)動(dòng)程序，從而確保硬件設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

對(duì)于電腦來(lái)說(shuō)，硬件設(shè)備是其必須包含的設(shè)備。為了提高電腦的使用性能，早期的電腦設(shè)計(jì)人員將部分硬件設(shè)備設(shè)計(jì)為能夠被電腦BIOS設(shè)置直接支持的硬件。從某種意義上來(lái)說(shuō)，這種硬件設(shè)備在安裝在電腦之后，不需要再安裝相關(guān)驅(qū)動(dòng)，便能夠直接使用?；谝陨戏治觯O(shè)計(jì)人員也可以將BIOS設(shè)置理解為一種驅(qū)動(dòng)程序。

1.5 使用固態(tài)硬盤配置提升虛擬服務(wù)器性能。

固態(tài)硬盤（Solid State Drives），簡(jiǎn)稱固盤，是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列制成的硬盤，由控制單元和存儲(chǔ)單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態(tài)硬盤在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。新一代的固態(tài)硬盤普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口、CFast接口和SFF-8639接口。

當(dāng)然，計(jì)算機(jī)中固態(tài)硬盤的高性能不僅能體現(xiàn)在磁盤的讀寫速率方面，其最重要的性能是能夠支持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行隨機(jī)讀寫。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作人員的需要，系統(tǒng)在作業(yè)時(shí)，通常并不是采用順序方式進(jìn)行讀寫，而是采用隨機(jī)讀寫的方式完成相關(guān)工作。而基于固態(tài)硬盤，能夠大大減少計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的隨機(jī)讀寫時(shí)間，進(jìn)而提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理效率。與傳統(tǒng)能夠提供7200轉(zhuǎn)的機(jī)械硬盤相比，固態(tài)硬盤的尋道時(shí)間往往為機(jī)械硬盤尋道時(shí)間的1/100，甚至更低。

2 基于操作系統(tǒng)的優(yōu)化策略

操作系統(tǒng)（OS）直接參與計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源管理，針對(duì)服務(wù)器系統(tǒng)而言，其性能決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核穩(wěn)定。在功能上，操作系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)資源管理，如內(nèi)存分配、系統(tǒng)資源供需優(yōu)先次序、I/O設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和文件等。概括地說(shuō)，操作系統(tǒng)的工作對(duì)象是所有硬件和軟件，一方面，它對(duì)服務(wù)器性能優(yōu)化的價(jià)值體現(xiàn)在人機(jī)界面，這是改善運(yùn)行效率的基本手段，友好、方便、有效的服務(wù)界面可以節(jié)約大量的操作時(shí)間。另一方面，操作系統(tǒng)本身也是一個(gè)復(fù)雜的管理控制“程序”，通過(guò)流程邏輯展開(kāi)進(jìn)程、處理、存儲(chǔ)、作業(yè)和設(shè)備等管理工作。常見(jiàn)的服務(wù)器操作系統(tǒng)包括DOS、UNIX、LINUX、NetWare等，針對(duì)不同的應(yīng)用目的可靈活選擇。

2.1 合理建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防機(jī)制

隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在各行業(yè)、各領(lǐng)域都發(fā)揮著不可替代的作用，所面臨的黑客、病毒攻擊也呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防機(jī)制的措施包括殺毒軟件、防火墻、主動(dòng)防御等，在合理搭載的范圍內(nèi)，可以有效地保護(hù)系統(tǒng)安全。但同時(shí)，過(guò)度強(qiáng)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防機(jī)制，也可能造成系統(tǒng)資源被過(guò)分占據(jù)，如殺毒軟件的掃描周期過(guò)短、執(zhí)行過(guò)于頻繁，可能造成虛擬硬盤文件被破壞，從而導(dǎo)致虛擬機(jī)停止工作。此外，預(yù)防“軟件沖突”也是一項(xiàng)重要的工作。

2.2 合理安排碎片整理時(shí)間

操作系統(tǒng)的種類繁多，在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)呈現(xiàn)多樣化形態(tài)，例如安裝過(guò)程是簡(jiǎn)單的、自動(dòng)的，還是復(fù)雜的、手動(dòng)的，在很大程度上取決于操作系統(tǒng)軟件供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)理念。現(xiàn)實(shí)中，許多操作軟件制造商對(duì)于內(nèi)涵的理解也不一樣，例如一些側(cè)重于操作界面（如NetWare），也有針對(duì)硬件考慮較多的（如DOS），圖像型界面或文本型接口的不統(tǒng)一性，導(dǎo)致服務(wù)器本身在優(yōu)化對(duì)象上呈現(xiàn)不同趨勢(shì)。

因此，基于不同類型的操作系統(tǒng)，對(duì)于硬盤碎片整理的工作機(jī)制要科學(xué)搭配，確保各項(xiàng)指標(biāo)平衡，從而滿足服務(wù)器性能和虛擬機(jī)運(yùn)行效率實(shí)現(xiàn)最優(yōu)配合。

2.3 合理安排操作系統(tǒng)進(jìn)程

顯而易見(jiàn)的是，宿主服務(wù)器設(shè)備在操作系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)置方面，必須滿足終端訪問(wèn)計(jì)算機(jī)的最大化需求，如網(wǎng)絡(luò)端口、應(yīng)用軟件支持等。但針對(duì)不必要的進(jìn)程不可濫用，一些作用多余的部分可以選擇停止或者卸載，以節(jié)約服務(wù)器內(nèi)存和空間資源。

3 結(jié) 語(yǔ)

在互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的“虛擬世界”中，隨著海量數(shù)據(jù)的進(jìn)一步發(fā)展，必然顛覆傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)資源的利用模式。就目前市場(chǎng)中存在的主流磁盤運(yùn)作方式來(lái)說(shuō)，其主要方式是基于磁盤的讀寫操作完成磁道獲取。同時(shí)，磁盤自身的固有讀寫性能，也會(huì)根據(jù)磁盤所附帶的讀寫緩存確定容量。通常情況下，磁盤運(yùn)行階段的續(xù)寫速度，一般與磁盤附帶的讀寫緩存大小呈正比例關(guān)系。而對(duì)于磁盤的尋道階段來(lái)說(shuō)，其作業(yè)過(guò)程主要是基于機(jī)械方式進(jìn)行，導(dǎo)致磁盤在完成隨機(jī)讀寫速度的作業(yè)時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于順序讀寫的時(shí)間。因此，針對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段，需要設(shè)計(jì)人員就磁盤的以上特征進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究。

主要參考文獻(xiàn)

[1]李恩屹.云計(jì)算系統(tǒng)下多虛擬機(jī)內(nèi)存的協(xié)同優(yōu)化方式[J].科技風(fēng)，2016（23）.

[2]韓高帥，程知群，章超.基于云計(jì)算平臺(tái)的虛擬機(jī)內(nèi)存管理系統(tǒng)[J].電子世界，2016（21）.

[3]付欣.基于Linux網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的Java虛擬機(jī)運(yùn)行效率提升[J].中國(guó)外資，2013（24）.

[4]小雨.“解放”虛擬內(nèi)存，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率[J].個(gè)人電腦，2010（11）.

[5]侯星帥.虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器資源整合中的應(yīng)用研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

[6]楊榮霞.基于虛擬化技術(shù)的私有云計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2013.

[7]趙剛.基于VMware vSphere的虛擬化架構(gòu)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2013.

[8]施慶.基于VMware vSphere的高校數(shù)據(jù)中心虛擬化建設(shè)研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2012.

[9]李聰.服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2009.

[10]孫寶華.基于VMware技術(shù)的虛擬服務(wù)器技術(shù)構(gòu)建與分析[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2010.