云计算与虚拟化

苗诚

摘要：云计算 （Cloud Computing）在当今形势下已经被赋予了不同的含义。可以是通过一个远程虚拟服务器，能够在远程随意控制服务器的启动和关闭，在该服务器中加载应用程序。也可以是若干台的服务器，抑或是成千上万的服务器，运算着目前世界上最为繁杂的系统。作为云计算系统的核心成分——虚拟化（Virtualization）技术，能够充分整合各种终端介质的存储资源，并通过高效的运算，为用户提供相关的网络服务。

关键词：云计算；虚拟化；服务器；存储

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0222-02

海量的计算及存储功能，都能够安全有指向性的，向授权应用程序和用户通过云计算来实现和访问。通过建立包括发布平台、大容量数据库等运算支持，与计算能够不断变化自身的工作载荷，并通过设备扩容的形势自动扩展。通过使用存储云 （Storage Cloud），用户的应用程序和存储数据可以得以安全的保存，并能够通过集成部分照片、位置GPS等信息，与用户本地数据创建聚合 （Mashup），实现数据的深度挖掘。

云计算与传统模式的差异就在于，云计算是利用网络来提供信息技术的多样化的深度服务，其内部功能进行有机的封装，通过网络API提供服务。因此所谓运算、存储等都将统筹成为资源，为相关服务提供支撑。云计算对于效率的要求尤为重要，在大规模部署应用程序的过程中能够实现迅捷准确的满足客户需求。

云计算的模式在我国尚属起步阶段，但对于整个IT界已经造成了翻天覆地的影响。企业可以通过自己建立数据中心来提供相关服务，也可以具备风险承担能力的电信基础设施运营商来提供，因此基础设施服务（IAAS）是云计算的主要运营模式。

作为云计算系统的核心成分——虚拟化（Virtualization）技术，能够充分整合各种终端介质的存储资源，并通过高效的运算，为用户提供相关的网络服务。相对于真实的电子产品（电脑等）及网络介质，它通过采用抽象的算法，将对象归类并创建对象接口集，在忽略部分外部差异的情况下，通过特定的网络操作来触发接口功能，实现网络服务的提供。其方式又可大致分为以下几类：

1 虚拟化服务器

虚拟化服务器技术可以将单独的物理服务器通过虚拟划分的方式，分割成为多个虚拟服务器提供给不同的用户使用。这种技术是基础电信设施即服务的基础条件（Intrastructure as a Service，IaaS）。

虚拟化服务器所应具备的功能和技术如下：

多实例：多个虚拟服务器可以在同一个物理服务器上并行运行。

并行隔离：多实例并行运行的情况下，虚拟机之间要完全的保证隔离开来，确保虚拟服务器的运行安全及资源的高效利用。

CPU共享：通过对物理CPU的虚拟分割，通过分时共享的方式运行虚拟CPU的相关指令，因此便能够极大的提升CPU的资源利用率。

内存分割：对物理内存进行统一的管理，分割成为多个各自相对独立的虚拟内存，在每个虚拟内存空间运行提供服务时可以做到无牵连性。

虚拟化I/O接口：对于各虚拟模块实例提出的I/O请求，将物理设备封装后开放虚拟接口，确保虚拟进程的接口响应。

无感知恢复：虚拟机之间拥有快速热迁移技术（Live Migration），通过利用这种技术，当一个虚拟机出现故障，能够在用户没有明显感知的情况下，迅速将所提供的服务迁移到另一无故障的虚拟机，确保用户的使用。

负载均衡：通过对物理设备的利用情况进行分析，从而做到动态的调整各个虚拟服务器的利用率，使物理服务器达到高效的运行。

集中管理：对于物理服务器采用集中管理的方式，能够实时的响应各种突发情况，并能够根据客户的需求进行数据操作。

部署快捷：通过模块化的方式能够进行快速部署，能够同时满足不同虚拟机上的操作系统，提供响应的更新和升级服务。

2 虚拟化存储

通过虚拟化的存储方式，对整个云系统进行统一的资源整合管理，利用统一的存储空间为用户提供服务。这种存储方式的功能和特点如下：

集中存储：存储资源以数据中心的模式集中管理，统一调配。

分布扩展：利用易于扩展、接口丰富的存储介质在服务器中实现异构分布式存储，用户可以采用虚拟化的接口进行统一访问。

节约能源：整个云系统有着极大的耗电量，为确保用户服务不受时间上的影响，需提供全时段访问机制，不能有停机的时间。通过利用合理的分布方式和系统构成，能够调节系统运行功耗，根据用户使用情况变更模式，起到节能减排的作用。

硬盘映射：通过硬盘映射镜像的方式，将虚拟化的硬盘提供给客户作当做本地存储设备使用，能够让用户感觉如同使用本地硬盘。

安全加密：每个云账户在加入系统之前，均必须通过安全认证，并获取认证证书，同时为确保用户数据的私密性，用户数据在云端存储均通过加密，只有用户本人或用户授权的账户可以解密。

管理层级：对于云端数据需对权限进行层级上的管理，上级权限可查看或操作下级数据，下级则无法查看上级数据，平级之间无法互相查看数据。

3 应用虚拟化

应用程序对底层设备的影响，通过一定机制将其分类抽象出来，从而解除硬件对操作系统的依赖关系便是应用虚拟化。虚拟化环境中对应用与底层硬件设备的冲突做到了屏蔽，因此原则上应用于本地的硬件、操作系统等环境已经无关。应用的虚拟化是服务的基础条件，其具备的特征和功能如下：

虚拟环境：创建一个虚拟的运行环境，可以兼容各种系统的可执行文件。

解耦合：通过云端利用底层异构性基础，利用虚拟化应用，解除应用与本地系统和硬件的依赖或冲突的关系，实现程序的无差别运行。

通用性：通过应用虚拟化，可以使任何一个程序都能在云系统中实现共享和运行。

实时更新：通过云端海量数据收集到的情况，能够对各种应用做到第一时间的更新，并通过层级下放，迅速将更新结果发布至客户端。

个性化：可以由用户自定义个性化的虚拟应用，也可选择用户熟悉的虚拟环境。

4 虚拟化平台

虚拟化平台是指面向开发人员开放的，可嵌入到云端的各种应用的一个统一接口，开发人员可以通过将自己的应用通过平台置于云端，并利用云系统运行为客户提供各种定制化的服务。虚拟化平台的特称及功能如下：

语言兼容：支持各种主流开发工具级程序语言，如：VB、VC、VC++、Java、C#、Delphi、Basic等。

严格审查：对于上传至云端的各种开发成品都要进行严格的审查，审查内容包括开发人员身份验证，软件知识产权认证及安全性认证。

测试模拟：对即将推出的开发产品进行真实环境模拟测试，以验证推出后的服务效果。

有偿服务：通过合理的计费系统，保障开发人员的利益，虚拟平台同事也得到一定比例服务费用。

升级更新：服务提供者可对自己的产品进行不定期的更新，以完善自身的服务，而平台对开发人员开放完善的升级和更新接口。

监控管理：对于虚拟平台上的各种操作，要有完善的监控日志、实时告警等手段，保障安全合法运行。

5 虚拟化桌面

虚拟化桌面即是将用户完全从自身终端解放出来，实现应用的无差异化。云端将用户完整的应用环境记录下来，用户可以通过网络，在云端高性能的硬件和无差异的网络环境来运行各种应用程序，运行虚拟化桌面具有以下接入标准和功能：

管维集中：为用户提供服务的软件将集中的管理在服务器端，对于相关的数据将在云端进行集中的维护和管理，同时也可减少现场工作。

连贯使用：用户在本地完成操作后，云端将保持用户的操作记录和配置情况，确保用户在下次登录时能够保持操作的连贯性。

故障恢复：用户的桌面环境将以虚拟机的形势被保存下来，通过对虚拟机的操作记录及用户备份，能够快速发现故障并及时回复，恢复过程中通过热迁移的方式让用户端能够无故障感知。

云计算从本质上讲，是向用户提供虚拟化的服务。从云计算到虚拟化的跨越过程中，实现了资源利用率的最大化，通过创建高度虚拟化的平台，实现了资源的充分共享，最终实现应用、数据、存储等资源以服务的形式提供给网络客户，极大的提高了工作效率，降低了客户的使用成本，同时也帮助客户提升了安全等级，更好的满足各种客户的需求。随着科技的发展，云计算与虚拟化必将成为未来网络发展的必由趋势，也将推动互联网科技走上一个新的高度。