高校数字图书馆中当前技术和未来趋势

：随着计算机技术的发展，虚拟机已经成为了主要研究热点。理解虚拟机系统在高校数字图书馆中当前技术和未来趋势有助于提高系统的服务性能。因此，我们在论文中描述了虚拟机系统的当前技术和未来趋势。在虚拟机系统的当前技术中，我们主要描述了虚拟化技术、资源调度技术、迁移技术、安全技术和性能评估技术。在高校数字图书馆虚拟机系统的未来趋势中，我们主要介绍未来计算机架构的概况、未来内存资源的管理模式、未来系统安全的运营方法和未来多虚拟机系统的性能评估方法。

：虚拟机系统;资源调度;迁移;安全;性能评估

中图分类号： G250        文献标识码：A

1  引言

随着计算机技术的发展，虚拟机已经成为了主要研究热点。通过使用虚拟技术，计算机系统能够整合各种数据资源、软件资源和硬件资源，并使这些资源给不同任务提供服务。此外，高校数字图书馆虚拟化技术能使软硬件管理分离，并且提供包括性能隔离、服务器整合和热迁移的良好特性。另外，虚拟化技术也能为现代计算系统提供可移植环境。因此，新的计算定理和虚拟化技术所包含的模式将会得到广泛的使用。

对于一个虚拟机系统，在决定虚拟化系统的整体的公平性和性能特点时，虚拟化技术、资源调度技术、迁移技术和安全技术扮演着一些关键的角色。在本文中，我们试图描述出当前技术并提出虚拟机系统的未来趋势。在虚拟机系统的现有技术中，我们将主要描述虚拟化技术、资源调度技术、迁移技术、安全技术和性能评估技术。在虚拟机系统的未来发展趋势上，我们主要提出未来的CPU架构、未来内存和资源的管理模式、系统安全的未来维护方法与未来多虚拟机系统的性能评估方法。

2  图书馆虚拟机系统的当前技术

目前，虚拟化技术、资源调度技术、迁移技术、安全技术和性能評估技术已经成为虚拟机系统的关键技术。为了理解虚拟机系统的发展状况，这些关键技术分别展示如下。

2.1 虚拟化技术由来

虚拟化最早于1960年被IBM公司研制成功，原来划分的大型计算机被分成几个逻辑实体并作为主机运行在单一的物理大型机的硬件上。通过日复一日的开发，虚拟化技术已经在计算上迅速得到普及。事实上，虚拟化技术如今已经被证明是当今计算的一个基础构建块。一个托管架构是作为一个在操作系统上的应用程序安装并运行在虚拟化层之上的，并且支持大范围的硬件配置。相反，管理程序体系结构是直接基于纯x86系统来安装虚拟化层的。根据计算机的需求和目标，为处理敏感的特权指令而提供一些替代技术，以此展开了如下对物理资源虚拟化的讨论：

操作系统之间提供了一个轻量级的软件接口。半虚拟化涉及修改操作系统内核，用管理接口取代不可虚拟化指令来直接沟通虚拟化层管理程序。此外，虚拟机监视器是结构单一的，它让半虚拟化来实现接近不可被虚拟化硬件的性能。

在一个处于虚拟化中的系统，“存储卷、命名空间和网络资源”被视为资源虚拟化。有各种各样的方法来执行资源虚拟化。例如，各个组件可以聚合成一个更大的资源池和一个单一的资源，如磁盘空间可以被划分成多个更小的并易于访问相同类型的资源。实际上，存储虚拟化是一种资源虚拟化的形式，是逻辑存储被抽象出的所有分散在网络中物理存储资源所创建的地方。首先，物理存储资源被聚合起来形成一个存储池，然后形成逻辑存储。这逻辑存储就是分散的物理资源的聚合，对用户来说，它似乎是一个单一的单片存储设备。其他资源虚拟化与存储虚拟化相似。

2.2  系统虚拟机和内存的迁移

相对于内存和文件系统，虚拟机的迁移有许多原因促成。例如，从一个系统管理员的角度来看，虚拟机迁移出整个跨硬件的能力简化了服务器维护的问题。一个操作系统可以被管理员迁移出一个副品，并且可以为了服务的目的而使主机离线，该服务包含了一个在主机上运行的web服务器。为了提高虚拟机系统的可靠性，虚拟机的迁移技术、内存迁移技术和文件系统迁移技术被提了出来。这些技术可被简单地展示如下。

2.2.1  虚拟机迁移

在本节中，一些已经实现了虚拟机迁移技术的不同的架构将被简要描述。这些技术可被描述如下。Xen是一个x86虚拟机监视器。在这个虚拟机监视器中，多版本的操作系统在一个安全的资源管理模式下允许共享传统的硬件。Xen管理程序（VMM）可以直接访问硬件，硬件上面是运行在客户操作系统实例的Xen域（VMs）。每个客户操作系统使用一个物理内存的预配置共享。一个叫Domain0（或Dom0）的特权域，可执行任务创建、终止或迁移出其他客户的虚拟机。Xen使用了基于虚拟机状态转移功能的发送/接收模型，实现了一个“双边”接口的标准。可移植性是自我迁移的另一个好处。因为迁移的执行没有虚拟机监控程序的参与，所以这种方法更少依赖于管理程序的语义，并且可以移植在不同的虚拟机监控程序和微内核中。

2.2.2  内存迁移

在一个虚拟机系统中，内存迁移是虚拟机迁移里最重要的方面之一。一般来说，内存迁移可被分为三个阶段：即推动阶段、停止复制阶段和拉锯阶段。在推动阶段，源虚拟机继续运行而某些页面则被跨整个网络推动到新目的地。为确保一致性，在传输过程中修改的页面必须被转发。在停止与复制阶段，源虚拟机停止，页面复制到目标虚拟机上，然后新的虚拟机器启动。在拉锯阶段，新的虚拟机开始执行，如果它从源虚拟机跨网络访问一个页面，而这个页面没有被复制，那么这个页面是有缺陷的。

2.3   虚拟机技术的资源调度

在虚拟机系统中，系统资源被一个虚拟机监视器所管理和控制。每个虚拟机通过使用一些资源调度算法为不同任务调度系统资源，这些算法是虚拟机监视器所提供的。这些资源调度算法可以简单地展示如下。

借来的虚拟时间（BVT）调度算法描述在中。这种算法的本质是公平共享基于虚拟时间概念的调度器，调度了可运行的以最小的虚拟时间优先的虚拟机（VM）。此外，该算法通过允许延迟敏感的客户“扭曲”返回到虚拟的时间来提供低延迟的支持实时和交互式应用程序，从而获得调度优先级。客户从其未来CPU分配中有效地“借来”虚拟时间。

简易的最早完成时间优先（SEDF）调度算法。在该算法中，每个域指定它的CPU需求。在全部的可运行域都收到他们的CPU共享之后，SEDF将以相当的方式分发这个时差。事实上，时间粒度在这个时期的定义影响了调度器公平性。

3  图书馆虚拟机系统的未来趋势

随着高校数字图书馆硬件和软件资源的迅速发展，关于虚拟机系统的管理也變得越来越困难。此外，人们需要解决的问题也变得越来越复杂。并且，随着计算机规模的增长，资源的利用率和服务性能将会降低。因此，在如何扩大计算机系统的规模和如何提高资源服务的利用率和实时性能之间有两个不一致的因素。为了安排系统资源和有效的提高资源的服务性能，对于在不同虚拟机监视器中的多虚拟机系统来说，给未来模式建立一个实时互动策略是必要的。

在一个虚拟机系统中，高校数字图书馆系统的安全主要涉及主机和虚拟机监控程序的安全。如果主机或管理程序是缺乏抵抗力的，那么整个安全模式就已经被打破。攻击管理程序将在袭击者领域里变得越来越受欢迎。因此，在设置环境之后，如果没有必须要打的补丁，对于新出现的威胁来说它就应该被确保管理程序是足够安全的。补丁应该经常打，如此，管理程序变得缺乏抵抗力的风险将会避免。

尽管当前的一些性能监测方法可以监控和预测虚拟机的性能，它们将面临在多虚拟机系统中的很多困难，因为在高校数字图书馆单虚拟机系统和多虚拟机系统之间有一些不同，如资源调度的状态和任务处理的过程。为了克服这些缺点，对于多虚拟机系统来说，一些新的性能评估模型、性能监控方法应该得到发展。

4  总结

本文描述了高校数字图书馆当前的技术并提出了虚拟机系统的未来趋势。在虚拟机系统的当前技术中，我们主要描述了虚拟化技术、资源调度技术、迁移技术、安全技术和性能评估技术。在虚拟机系统的未来发展趋势中，我们主要提出了未来CPU架构、未来内存和资源的管理模式、系统安全的未来维护方法和未来多虚拟机系统的性能评估方法。

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作者簡介：

张莉娜（1983- ）女，汉族，四川成都，四川师范大学图书与档案信息中心，馆员，研究方向：图书馆学;