云计算虚拟化技术的发展与趋势探寻

汤中睿 段全锋 罗一帆

摘要：在收集和处理大数据的过程中，需要用到云计算虚拟化技术，通过利用多种新时代计算机技术对大数据进行处理计算，增加运算效率，提升新时代的发展速度。本文分析目前已发展出来的各项云计算虚拟化技术的优势及不足，对服务器虚拟化和容器技术进行了深入研究，从而探究在未来云计算虚拟化技术应走向，要互补共存，实现容器技术在虚拟机内运行。

关键词：云计算;虚拟化技术;发展趋势

引言

因特网的诞生改变了人类的生活，也催生出许多新的技术服务，大数据和云计算技术就是时代浪潮下新兴技术之一。在多台计算机的超强计算能力和互联网技术发展的支持下，云计算实现了对大数据的超级运算，包括虚拟化技术、大规模数据管理技术、分布式数据存储技术、分布式并发编程模型技术等。经过十余年的发展，云计算服务趋近于成熟，现今已有许多企业开始使用云计算服务，虚拟化技术的更新换代也决定了云计算技术的发展前景。

1 云计算虚拟化技术

1. 1 服务器虚拟化

在发展早期阶段，一台计算机的硬件只能供一个软件来进行操控，这使得硬件功能提升后对硬件能力的浪费。利用服务器虚拟化技术则可以将计算机分区化，建立虚拟的空间将硬件设施和软件相分割。分区内相当于出现了一台新的虚拟计算机，每个虚拟空间都可以有操作系统，可以在一台物理计算机上面同时对硬件进行操作，不同的分区之间可以完成对资源的共享。每个分区的虚拟计算机也拥有一套包含存储空间、主板等在内虚拟服务器设备，甚至还可以安装独属于单虚拟机的系统，这就使得每个分区都是一个完整的操作生态，终端用户可以在这个虚拟区内完成自己的想法[1]。

1. 2容器技术

随着技术爆炸，时代发展脚步加快，对于虚拟化技术的要求也在升高。虚拟化技术已经可以通过分区，使软件在分区内运行，增加的硬件的利用率，并且也在向着更快速、更低耗更高效的方向发展。Linux 内核研发出了控制组技术以达到将资源高度统筹，更加精细的分配资源的目的。控制组技术赋予了一个应用程序一个单独的空间，将其与其他服务环境中存在的程序中增加隔断，相当于将其置入一个独立的容器内。这个容器内就是一个运行环境，有着程序运行所需的基础，而且每一个容器间没有直接的互相影响，互不干扰。这样容器虚拟技术通过单独隔离应用程序，将资源以更小的粒度进行统筹使用，增加了资源的利用率。

容器技术使用了 Linux namespaces 隔离机制来完成空间隔离;使用文件系统的挂载点机制来限制或同意容器访问文件;同时使用了cgroups 机制控制容器的资源调配控制。这标志着容器技术集合了许多系统级别的机制运用。一台计算机的内核可以搭载多个容器同时运行，这也标志着一台计算机的内存利用率被容器技术在一定程度上提高了。

2 容器技术与虚拟机的差别及优势

2. 1容器技术与虚拟机的差别

上文提到的两种技术乍看上去相似度极高。以不同形式分割出独立空间，可以当作root，都拥有单独的应用环境，可以访问文件，甚至在外观上都很相似。但是他们立足于完全不同的技术基础，拥有本质上的区别。虚拟机技术在一台硬件上划分分区，每个分区都有一套虚拟操作系统;而容器技术是在一套操作系统内进行不同应用程序的隔离，将不同的应用程序放入有运行环境的容器内去。不难发现，其本质区别包括操作系统的不同，还有比如是否共享内核，虚拟机都是拥有自己独立内核;而传统容器大多共享宿主机内核。相对于虚拟机技术每个分区都有虚拟操作系统，容器技术只需要计算机自带的操作系统即可。

2. 2容器技术的优势

（1）快速，容器技术启动反应时间相对于传统虚拟机技术需要数分钟的启动时间大大缩短，只需几秒就可以启动，这大幅缩短了无谓的等待时间;（2）高效，一台计算机可以运行数十个虚拟机，但是可以同时运行数千个容器，而且与此同时，对于运行程序来说，容器内资源已经足够保证运行，从而减少容器外资源的摄取。举例说明，在原有的虚拟机技术中，如需要同时运行五个应用程序，那么需要同时打开五个分区，即五个虚拟操作系统，而容器技术只需要打开五个分隔，这样就可以将资源高效利用，降低使用成本，扩大收益[2]。

3 云计算虚拟化技术的发展趋势

3. 1 互补共存

通过上述的容器技术分析，可以看出容器技术拥有快速高校简洁的优势，但是容器技术仍旧拥有其劣势。容器技术的配套产业链发展还处于起步阶段。没有上下游产业的配合，再好的发展前景也是水中看花，看得见而摸不着。虚拟机技术数十年的发展积累在此刻就优势尽显。虚拟机技术已经发展出健全的生态系统，拥有良好的操作监管和维护。此两种技术方法在完全不同的方面各有优劣，都具有其独特性和不可取代性，这就导致在市场上这两种云计算服务并不是彼此的竞品，而是需要通力合作，提供云计算技术的相互补充品。虚拟机技术建立在硬件上的虚拟操作系统逻辑，和容器技术建立在一个操作系统上的容器分隔这个底层特点，也使得两个技术体系不完全排斥，拥有了相互借鉴，结合彼此特点提供服务的基础。这也就对云计算服务中心提出了需要同时具备两种技术服务的要求。

3.2实现容器在虚拟机内运行是未来大势

通过上述对两种技术的特点解析，可以看出两者各有所长，且长短互补，两种技术有了不同的使用场景。目前业界的发展目标就是将此两种方法结合起来，虚拟机可建立虚拟操作系统，而容器技术可以在一个操作系统中创作不同分隔，将两者进行融合，使得容器技术在虚拟机的基石上运作，是未来发展的方向[3]。在对这种新技术的设计设想中包括利用虚拟机技术的安全性和成熟的生态体系，从而提供一个健全、机动的环境，保障应用的运行，结合容器技术快速、高效、灵活机动的特点，更好的去安置、分装应用程序，从而节约成本，提高收益。通过这样的方式真正的做到两种技术有机结合，取长补短，适应新时代的发展，提高云计算虚拟计算机技术为用户提供服务的能力。

3. 3 未来云计算时代的核心技术——容器技术

虚拟化技术的兴起，彻底引起了信息技术的变革、促进产业格局的重新分配、改变了企业以及个人使用信息资源的方式，云计算作为一个新兴事物也正在信息领域中被广泛应用。未来云计算虚拟技术仍会向着高效、快速的方向发展，在这个时代大背景下，虚拟计算机技术处理方式单一和运行效率较为低下的特点，使其在和容器技术的较量中占据下风，即使拥有较高的安全性，也暂时无法补足两者间在运行速度中的差距。容器技术因其独特的应用程序分布特点，可以在一台硬件上搭载更多的应用程序，加快的研发人员的应用搭建速度，增加对应用的安排管理便捷度。而且其容器间互不影响的特性还有利于应用的分装，以便于后续分配、安置以及售卖，容器技术因其此种特性，在未来的市场中得到了青睐[4]。

结语

云计算虚拟化技术仍存在发展和努力的空间，以目前研究和探索结果来看，未来是属于两者的互相融合和互相借鉴，从而达到打通技术壁垒，形成新的技术使用模块，要大力发展云计算技术，使得云计算技术在大数据处理计算方面得到既稳定又快速的发展。

参考文献：

[1]戴王剑，曹亚仑.云计算虚拟化技术的发展与趋势[J].计算机应用，2020（7）：51-52.

[2]郑智江.基于虚拟化技术的某银行数据中心设计与实现[J].电子技术与软件工程，2019（21）：146-147.

[3]刘勇.云计算虚拟化技术的发展与趋势探討[J].信息与电脑（理论版），2019（6）：25.

[4]王冶.云计算虚拟化技术的发展与趋势探讨[J].中国新通信，2020（5）：120.