基于云计算环境的虚拟化资源管理分析

苏君丽

【摘要】    文章先分析了相关基础知识和云计算平台管理需求，随后介绍了VMWARE VSPHERE的APPLICATION SERVICE，最后介绍了VMWARE VSPHERE资源调度框架的设计和实现，希望能给相关人士提供有效參考。

【关键词】    云计算环境    虚拟化资源    管理策略

引言：

随着网络技术、计算机技术和信息技术的持续发展，云计算技术逐渐变成一种全新服务形式，并逐渐渗透到人们日常生活当中，合理应用云计算技术可以将某些计算任务利用虚拟化云计算技术，分布于由各种计算机设备组成的资源池中，能够有效提升云计算系统内应用程序和相关资源效率。

一、基础知识分析

1.1云计算平台

云模型对应三种规则组建分别是基础结构服务、平台服务和程序服务。应用程序服务模块属于云中运行的应用程序，而平台服务层则是主要是把应用程序结构当成一系列服务的层，基础结构服务层属于一套物理资产。而云则是某种计算资源，通常是部分大型服务器集群，结合需求差异为用户提供不同服务，平台服务能够促进使用者结合各自需求提供程序基础结构，而基础结构服务层属于云底层。云共有三种类型，分别是混合云、私有云和公共云。公共云主要是云供应商提供，私有云属于企业自身提供云服务，混合云则是私有云和公共云两种混合形式，具体来说，云供应商应该针对各种软硬件资源实施有效的供给、管理与维护，而私有云同时具有公共云无法比拟的安全性，公共云和私有云之间交互较为复杂。

虚拟机监视器VMM模型。虚拟化能够于计算机结构中的各个抽象层实现，最早是由IBM提出了虚拟化概念，而VM属于虚拟化基础单元，同时也是创建虚拟化环境基础平台。虚拟化实质本质针对底层资源实施合理分区，而一个VM普遍是由和物理机对应虚拟硬件构成，结合计算机自身层次结构，可以进一步把虚拟化系统分成操作系统虚拟化、程序库虚拟化、编程语言虚拟化、硬件虚拟化、指令虚拟化。VMM也是虚拟化中的核心技术软件，联系VMM具体结构，可以进一步分为以下几种模式：宿主机模式，即在宿主机操作系统中运行的应用程序，宿主机模式主要优势是能够合理利用现有主机内部操作系统设备驱动。而具体操作缺陷是VM资源会受到宿主机系统控制，只有经过VMM层才能实现硬件访问。独立监视器模式下，相关VMM属于一种简化后的操作系统，VMM能够对硬件进行全面控制，提升资源虚拟化效率。而主要运行缺陷是需要提供不同硬件设备驱动。而混合虚拟化同时具备上述两种模式优势，拥有较高的虚拟化效率[1]。

1.2虚拟化技术

虚拟化技术主要目标是对物理计算资源进行全面整合与合理划分，从IBM公司提出对应概念后，虚拟化技术开始在计算机领域中广泛推广应用开来。发展到目前为止，虚拟化技术逐渐成为云计算平台内核心技术。从架构层次角度分析，可以将虚拟化技术进一步分成半虚拟化和完全虚拟化两种形式。云计算平台主要利用虚拟化层对物理资源进行全面整合，针对资源内容进行合理划分，同时在一台物理机中发布多台隔离虚拟机，虚拟化层同时也为云计算平台的资源配置提供了有效支持，能够促进资源的灵活配置。CPU虚拟化主要是VMM实施硬件虚拟化处理中的关键环节。而全虚拟化是完全模拟各种硬件设备的虚拟化运行模式。半虚拟化还被称作操作系统协助虚拟化，能够于VMM中的GUESTOS中对内核实施有效修改。硬件虚拟化是针对纯软件虚拟化技术各种功能通过硬件电路实现，而硬件虚拟化能够提供各种新型架构。VMM相关应用指令集能够从较大程度上优化系统性能，支持操作系统直接运行，同时需要软件、BIOS、芯片组、主板和CPU的技术支持。

1.3 VMWARE VSPHERE结构体系

VMWARE VSPHERE主要是以原有的VI3为基础诞生的全新系统，也被当成业界首个云计算操作系统。VSPHERE在底层硬件中将操作系统和应用程序有效分离出来，进一步简化了IT系统操作。可以将现有应用程序当成专有资源，可以把服务器当成资源池实施有效管理。

VMWARE VSPHERE的主要目标是通过创建云计算平台，从而促进虚拟资源和物理资源的统一管理，提供以WEB为基础的企业云构建、维护和管理，支持企业资源请求，辅助企业不断控制成本，对资产进行合理利用，实现资源的自动维护、管理和分配，充分发挥资产价值，提升反应能力，提升物理环境和虚拟环境资源利用率，针对用户物理环境和虚拟环境实施统一管理，提升IT生产率，优化业务服务响应水平[2]。

VMWARE VSPHERE主要借助虚拟化技术把数据中心转化为云计算基础架构，并借助虚拟化发挥出自助调配和部署功能，同时把IT基础架构当成服务实施交付应用。VSPHERE属于整体架构，并非单独产品。

借助WEB GUI界面，VMWARE VSPHERE GUI能够针对不同权限用，而用户和管理员能够在任意区域利用WEB实施管理，同时提供三种不同交互界面，访问云平台。管理员GUI界面实施用户管理、云平台状况管理和包账户管理。从而为用户定义所需机器内型，S属于云计算平台内各种虚拟机服务器以及物理机的管理，负责管理所有结合DEFINITION形成的实例。ICM模块能够针对云计算内各种服务实施有效管理，资源调度底层主要提供自动化CES管理和虚拟化管理，在开放式标准架构中进行合理创建，将多个虚拟机服务区构成多种资源池，能够支持各种资源和应用管理。PVMO能够针对虚拟资源和物理资源实施统一管理，顺利实现虚拟机架构管理目标，只能在虚拟机主机中进行安装，能够针对整个集群实施有效管理。

二、云计算平台管理需求分析

平台在全面接收应用客户在云服务方面的请求后，通过管理系统实施资源调配，提供云服务应用。相关运行流程主要包括以下六种功能请求：第一是分析、接收客户服务请求，平台利用WEB UI方法为客户提供不同选择界面，合理配置相关服务请求，同时还可以对客户发送的请求文本信息进行直接接收和解析。相关请求信息主要包括两部分内容，分别是结构描述和云服务功能。

第二是虚拟化资源分配，平台率先解析客户发送的云服务请求。联系云服务结构合理划分原子云服务，随后联系原子云服务种类个数合理确定虚拟化资源所需数量，随后以SLA整体需求为基础，对虚拟化資源性能指标级别进行准确评估，随后由管理系统以服务结构为基础评估拟提供资源，合理调整资源分派规划。最后管理系统可以向虚拟化层请求发送虚拟资源。

第三是提供云服务，主要涵盖发布云服务和服务关联配置，假如用户选择预定义平台云服务，平台便会对相关服务组件实施注册，及时发布云服务实例。假如用户把自定义云服务发送至平台内，管理系统还需哟额外执行环境配置操作，用户应该提供完善、详细应用负载信息。云服务终止，在云服务合同到期以及客户不再需要云服务条件下，平台会进一步释放云服务占用的各种资源，涵盖所绑定虚拟化资源，从而触发虚拟资源变更流程[3]。

三、VMWARE VSPHERE的APPLICATION SERVICE

相关应用软件服务主要目标对象是VM，能够使多个服务器多个VM排列组合，最终实现企业应用目标。VMOTION。VMWARE在线迁移主要是通过VMOTION组件实现，而虚拟机迁移即源主机中应用程序以及操作系统转移到目的主机，同时可以在目的主机中进行稳定运行。借助VMOTION能够保证业务在持续实施的同时，动态迁移虚拟机。VMOTION实时解决方案主要特征是拥有其自身的CLUSTER FILE SYSTEM，即VMFS，同时支持NFS。VMOTION在数个文件中将虚拟机完整状态进行封装，并在SAN/NAS等共享存储中实施有效存放。迁移过程主要是将运行状态以及内存利用高速网从源区域复制到目标区域。在其中一台服务器出现故障后，能够通过其他服务器对虚拟机实施全面重启，无需独占或临时新增其他新的服务器，同时也不需要人工干预经济，提升程序实用性。

四、VMWARE VSPHERE资源调度框架的设计和实现

策略主要是某些能够改变系统行为信息，而资源调度策略同时也是资源管理系统中核心组成部分，云计算相关管理资源呈现出一种多样化特征。此次系统主要通过资源分组策略针对相关资源信息实施有效管理，处于相同资源池内联系资源功能属性，针对资源调度具体可以选择相对成熟网格计算方法，处于缺省状态下，进一步提升云计算系统运行稳定性和可靠性，符合云计算在资源管理方面的需求，能够有效减少系统设计复杂性。

在物理资源管理方面，物理机调度主要可以从各种机器列表中挑选出满足用户要求的设备机器，系统共享存储是共享网络文件系统，虚拟机文件能够被储存于共享存储区域内，借助各种策略为提升资源利用率奠定良好基础条件，方便增长动态存储数据。而虚拟机相关调度操作较为复杂，联系VMM产品差异，实施VM创建策略设计。而在虚拟机创建中单纯应用创建主节点磁盘以及网络带宽，借助该种措施，可以保障各个节点能够平均应用磁盘和网络。VM启动策略设计，主要是在适合机器中启动虚拟机，资源组处于一种激活状态，从而促进资源池内各项资源得到充分利用。系统所提供三种基础策略能够满足用户基础需求，特别是UT策略应该以均衡资源池中对应物理机电利用率作为主要目标，STRIPING主要是将物理内存最多可用数的物理节点作为主要目标，PACKIN策略主要通过全面集中各种负载，充分释放各种节点资源。

通过实施虚拟机迁移能够针对虚拟机服务器相关负载进行有效均衡，共享存储同时也是虚拟机实施动态迁移基础，主要涵盖动态迁移和静态迁移。能够避免虚拟机业务出现中断问题，对各种虚拟机服务器进行实时监控，提高负载调整工作的公平性原则，在结束整体操作过程后，虚拟机将原节点资源全面释放出来。资源调度框架主要通过动态负载均衡实施测试，虚拟化技术为相关工作实现提供良好保障，但应该注意，节点之间负载均衡离不开虚拟机迁移技术的有效支持。通过测试，初步实现虚拟资源调度管理功能，满足设计要求。

五、结束语

综上所述，通过针对基于云计算环境的虚拟化资源管理相关内容进行系统研究分析，能够准确了解虚拟资源管理特征需求，从而形成有效的管理方案，提高虚拟化资源的管理效率，改善资源管理质量。

参  考  文  献

[1]亢中苗，张珮明.云计算环境下基于强化学习的虚拟机资源调度[J].自动化与仪器仪表，2020（10）：68-72+76.

[2]陆骏.云计算环境下计算机虚拟实验室平台的建设与实现[J].信息技术与信息化，2019（09）：168-170.

[3]闫腾腾.基于不确定性推理算法的云计算环境下故障检测方法研究[D].昆明理工大学，2019.