云計(jì)算的虛擬化技術(shù)

1、云計(jì)算的虛擬化技術(shù)云計(jì)算( Cloud Computing )是由分布式計(jì)算( DistributedComputing)、并行處理(Parallel Computing )、網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)發(fā)展來(lái)的，是一種新興的商業(yè)計(jì)算模型。目前，對(duì)于云計(jì) 算的認(rèn)識(shí)在不斷的發(fā)展變化，云計(jì)算沒(méi)仍沒(méi)有普遍一致的定義。中國(guó)網(wǎng) 格計(jì)算、云計(jì)算專(zhuān)家劉鵬給出如下定義 ：“云計(jì)算將計(jì)算任務(wù)分布在大 量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、 存儲(chǔ)空間和各種軟件服務(wù) ”。狹義的云計(jì)算指的是廠(chǎng)商通過(guò)分布式計(jì)算 和虛擬化技術(shù)搭建數(shù)據(jù)中心或超級(jí)計(jì)算機(jī)， 以免費(fèi)或按需租用方式向技 術(shù)開(kāi)發(fā)

2、者或者企業(yè)客戶(hù)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析以及科學(xué)計(jì)算等服務(wù)，比如 亞馬遜數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)出租生意。 廣義的云計(jì)算指廠(chǎng)商通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集 群，向各種不同類(lèi)型客戶(hù)提供在線(xiàn)軟件服務(wù)、硬件租借、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì) 算分析等不同類(lèi)型的服務(wù)。廣義的云計(jì)算包括了更多的廠(chǎng)商和服務(wù)類(lèi) 型，例如國(guó)內(nèi)用友、金蝶等管理軟件廠(chǎng)商推出的在線(xiàn)財(cái)務(wù)軟件，谷歌發(fā) 布的Google應(yīng)用程序套裝等。通俗的理解是，云計(jì)算的云 就是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源，它包括硬件資源(服務(wù)器、存儲(chǔ)器、 CPI等)和軟件資源(如應(yīng)用軟件、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境等)，本地計(jì)算機(jī)只 需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個(gè)需求信息， 遠(yuǎn)端就會(huì)有成千上萬(wàn)的計(jì)算機(jī)為你 提供需要的資源并將結(jié)果

3、返回到本地計(jì)算機(jī)，這樣，本地計(jì)算機(jī)幾乎不 需要做什么，所有的處理都在云計(jì)算提供商所提供的計(jì)算機(jī)群來(lái)完成。云計(jì)算有許多特點(diǎn)。首先，云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)中心，用戶(hù)不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。很多人覺(jué)得數(shù)據(jù) 只有保存在自己看得見(jiàn)、摸得著的電腦里才最安全，其實(shí)不然。你的電 腦可能會(huì)因?yàn)樽约翰恍⌒亩粨p壞，或者被病毒攻擊，導(dǎo)致硬盤(pán)上的數(shù) 據(jù)無(wú)法恢復(fù)， 而有機(jī)會(huì)接觸你的電腦的不法之徒則可能利用各種機(jī)會(huì)竊 取你的數(shù)據(jù)。此前轟動(dòng)一時(shí)的 “艷照門(mén)”事件據(jù)報(bào)道不也是因?yàn)殡娔X送修 而造成個(gè)人數(shù)據(jù)外泄的嗎？反之，當(dāng)你的文檔保存在類(lèi)似 Google Docs 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上，當(dāng)你把自己的照片上傳

4、到類(lèi)似 Google Picasa Web 的 網(wǎng)絡(luò)相冊(cè)里，你就再也不用擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失或損壞。因?yàn)樵?“云”的另一 端，有全世界最專(zhuān)業(yè)的團(tuán)隊(duì)來(lái)幫你管理信息，有全世界最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中 心來(lái)幫你保存數(shù)據(jù)。同時(shí)，嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助你放心地與你 指定的人共享數(shù)據(jù)。這樣，你不用花錢(qián)就可以享受到最好、最安全的服 務(wù)，甚至比在銀行里存錢(qián)還方便。其次，云計(jì)算對(duì)用戶(hù)端的設(shè)備要求最低，使用起來(lái)也最方便。大家 都有過(guò)維護(hù)個(gè)人電腦上種類(lèi)繁多的應(yīng)用軟件的經(jīng)歷。 為了使用某個(gè)最新 的操作系統(tǒng)，或使用某個(gè)軟件的最新版本，我們必須不斷升級(jí)自己的電 腦硬件。為了打開(kāi)朋友發(fā)來(lái)的某種格式的文檔，我們不得不瘋狂尋找并 下載某個(gè)

5、應(yīng)用軟件。為了防止在下載時(shí)引入病毒，我們不得不反復(fù)安裝 殺毒和防火墻軟件。所有這些麻煩事加在一起，對(duì)于一個(gè)剛剛接觸計(jì)算 機(jī)，剛剛接觸網(wǎng)絡(luò)的新手來(lái)說(shuō)不啻一場(chǎng)噩夢(mèng)！如果你再也無(wú)法忍受這樣 的電腦使用體驗(yàn)，云計(jì)算也許是你的最好選擇。你只要有一臺(tái)可以上網(wǎng) 的電腦，有一個(gè)你喜歡的瀏覽器，你要做的就是在瀏覽器中鍵入 URL ， 然后盡情享受云計(jì)算帶給你的無(wú)限樂(lè)趣。 你可以在瀏覽器中直接編輯存 儲(chǔ)在 “云”的另一端的文檔，你可以隨時(shí)與朋友分享信息，再也不用擔(dān)心 你的軟件是否是最新版本，再也不用為軟件或文檔染上病毒而發(fā)愁。因 為在 “云”的另一端，有專(zhuān)業(yè)的 IT 人員幫你維護(hù)硬件，幫你安裝和升級(jí) 軟件，幫你防

6、范病毒和各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)攻擊，幫你做你以前在個(gè)人電腦上所做 的一切。此外，云計(jì)算可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。大家不 妨回想一下， 你自己的聯(lián)系人信息是如何保存的。 一個(gè)最常見(jiàn)的情形是， 你的手機(jī)里存儲(chǔ)了幾百個(gè)聯(lián)系人的電話(huà)號(hào)碼， 你的個(gè)人電腦或筆記本電 腦里則存儲(chǔ)了幾百個(gè)電子郵件地址。為了方便在出差時(shí)發(fā)郵件，你不得 不在個(gè)人電腦和筆記本電腦之間定期同步聯(lián)系人信息。買(mǎi)了新的手機(jī) 后，你不得不在舊手機(jī)和新手機(jī)之間同步電話(huà)號(hào)碼。 對(duì)了，還有你的 PDA 以及你辦公室里的電腦?？紤]到不同設(shè)備的數(shù)據(jù)同步方法種類(lèi)繁多，操 作復(fù)雜，要在這許多不同的設(shè)備之間保存和維護(hù)最新的一份聯(lián)系人信 息，你必須為此付出難

7、以計(jì)數(shù)的時(shí)間和精力。這時(shí)，你需要用云計(jì)算來(lái) 讓一切都變得更簡(jiǎn)單。在云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式中，數(shù)據(jù)只有一份，保 存在“云”的另一端，你的所有電子設(shè)備只需要連接互聯(lián)網(wǎng)，就可以同時(shí) 訪(fǎng)問(wèn)和使用同一份數(shù)據(jù)。仍然以聯(lián)系人信息的管理為例，當(dāng)你使用網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)來(lái)管理所有聯(lián)系人的信息后， 你可以在任何地方用任何一臺(tái)電腦找 到某個(gè)朋友的電子郵件地址， 可以在任何一部手機(jī)上直接撥通朋友的電 話(huà)號(hào)碼，也可以把某個(gè)聯(lián)系人的電子名片快速分享給好幾個(gè)朋友。 當(dāng)然， 這一切都是在嚴(yán)格的安全管理機(jī)制下進(jìn)行的， 只有對(duì)數(shù)據(jù)擁有訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限 的人，才可以使用或與他人分享這份數(shù)據(jù)。最后，云計(jì)算為我們使用網(wǎng)絡(luò)提供了幾乎無(wú)限多的可能為存儲(chǔ)和管

8、 理數(shù)據(jù)提供了幾乎無(wú)限多的空間， 也為我們完成各類(lèi)應(yīng)用提供了幾乎無(wú) 限強(qiáng)大的計(jì)算能力。想像一下，當(dāng)你駕車(chē)出游的時(shí)候，只要用手機(jī)連入 網(wǎng)絡(luò)，就可以直接看到自己所在地區(qū)的衛(wèi)星地圖和實(shí)時(shí)的交通狀況，可 以快速查詢(xún)自己預(yù)設(shè)的行車(chē)路線(xiàn)， 可以請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)上的好友推薦附近最好的景區(qū)和餐館，可以快速預(yù)訂目的地的賓館，還可以把自己剛剛拍攝的照 片或視頻剪輯分享給遠(yuǎn)方的親友離開(kāi)了云計(jì)算，單單使用個(gè)人電腦或手機(jī)上的客戶(hù)端應(yīng)用，我們是無(wú)法享受這些便捷的。個(gè)人電腦或其他 電子設(shè)備不可能提供無(wú)限量的存儲(chǔ)空間和計(jì)算能力， 但在“云”的另一端， 由數(shù)千臺(tái)、 數(shù)萬(wàn)臺(tái)甚至更多服務(wù)器組成的龐大的集群卻可以輕易地做到 這一點(diǎn)。個(gè)人和單個(gè)

9、設(shè)備的能力是有限的，但云計(jì)算的潛力卻幾乎是無(wú) 限的。當(dāng)你把最常用的數(shù)據(jù)和最重要的功能都放在 “云”上時(shí)，我們相信， 你對(duì)電腦、應(yīng)用軟件乃至網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)會(huì)有翻天覆地的變化，你的生活也 會(huì)因此而改變。 互聯(lián)網(wǎng)的精神實(shí)質(zhì)是自由、平等和分享。作為一 種最能體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)精神的計(jì)算模型， 云計(jì)算必將在不遠(yuǎn)的將來(lái)展示出強(qiáng) 大的生命力，并將從多個(gè)方面改變我們的工作和生活。無(wú)論是普通網(wǎng)絡(luò) 用戶(hù)，還是企業(yè)員工，無(wú)論是 IT 管理者，還是軟件開(kāi)發(fā)人員，他們都能 親身體驗(yàn)到這種改變。云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)用了許多技術(shù)，其中以編程模型、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、虛擬化技術(shù)、云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)最為關(guān)鍵。在這篇論文 中我主要寫(xiě)的是云

10、計(jì)算的虛擬化技術(shù)。 通過(guò)虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用 與底層硬件相隔離，它包括將單個(gè)資源劃分成多個(gè)虛擬資源的裂分模 式，也包括將多個(gè)資源整合成一個(gè)虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術(shù)根 據(jù)對(duì)象可分成存儲(chǔ)虛擬化、計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等，計(jì)算虛擬化又 分為系統(tǒng)級(jí)虛擬化、應(yīng)用級(jí)虛擬化和桌面虛擬化。虛擬化技術(shù)是云計(jì)算系統(tǒng)的核心組成部分之一， 是將各種計(jì)算及存 儲(chǔ)資源充分整合和高效利用的關(guān)鍵技術(shù)。 虛擬化是為某些對(duì)象創(chuàng)造的虛 擬化（相對(duì)于真實(shí)）版本，比如操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng) 絡(luò)資源等。它是表示計(jì)算機(jī)資源的抽象方法，通過(guò)虛擬化可以用與訪(fǎng)問(wèn) 抽象前資源一致的方法訪(fǎng)問(wèn)抽象后的資源， 從而隱藏屬性和操作之

11、間的 差異，并允許通過(guò)一種通用的方式來(lái)查看和維和資源。虛擬化技術(shù)是云 計(jì)算、云存儲(chǔ)服務(wù)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。它將應(yīng)用程序以及數(shù)據(jù)， 在不同的層次以不同的面貌加以展現(xiàn)，從而使得不同層次的使用者、開(kāi) 發(fā)及維持人員，能夠方便的使用開(kāi)發(fā)及維護(hù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)、應(yīng)用于計(jì)算和 管理的程序。虛擬技術(shù)亦分很多種，從不同的層次上來(lái)講，有cpu 一級(jí)的虛擬化技術(shù)（目前 intel 正在著手研究著，在底層硬件上直接運(yùn)行多 個(gè)操作系統(tǒng)），硬件層上一級(jí)的虛擬化技術(shù)操作系統(tǒng)、vmware都 是在硬件之上建立虛擬化程序。還有建立在操作系統(tǒng)之上的虛擬化技 術(shù)：高級(jí)語(yǔ)言虛擬化技術(shù) （javaC#） 、指令動(dòng)態(tài)解釋執(zhí)行的 vmwar

12、evpc、 腳本語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)（如 pythonjavascript 、 matlab 、 sql 等）。這些 虛擬化技術(shù)在不同的層次起著不同的作用。如操作系統(tǒng)起到了 “將硬件 接口抽象 ”，并提供了應(yīng)用程序以統(tǒng)一的編程接口使用硬件的能力。在 操作系統(tǒng)上建立的vpc等虛擬化技術(shù)，使得用戶(hù)可以在一個(gè)操作系統(tǒng)之 上，再運(yùn)行其它操作操作系統(tǒng)、不同體系應(yīng)用程序的能力。而高級(jí)語(yǔ)言 虛擬化技術(shù)（ java ），使得編程人員，以理想機(jī)器的角度來(lái)編寫(xiě)應(yīng)用程 序，進(jìn)一步將硬件操作，甚至操作系統(tǒng)操作都隔離開(kāi)來(lái)，完全是基于應(yīng) 用的目標(biāo)來(lái)建立虛擬化。而腳本語(yǔ)言、第四代語(yǔ)言更是以高層次的抽象 （虛擬化）來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯、

13、應(yīng)用程序邏輯。 對(duì)于云計(jì)算、云存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，需要抽象的地方很多。如云存儲(chǔ)，用戶(hù)并不 關(guān)心“用戶(hù)數(shù)據(jù) ”具體存儲(chǔ)在什么具體的地方。他們只關(guān)心：我如何使用 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，我的數(shù)據(jù)將如何呈現(xiàn)到我的云操作系統(tǒng)終端來(lái)，這些數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)是否安全等等。對(duì)于實(shí)現(xiàn) “云存儲(chǔ)”的廠(chǎng)商，它得充分考慮，如何虛 擬化地存儲(chǔ)的問(wèn)題，將不同的數(shù)據(jù)如何統(tǒng)一的存儲(chǔ)及管理。還有云計(jì)算，用戶(hù)提交了一個(gè)計(jì)算請(qǐng)求，對(duì)于云計(jì)算中心來(lái)說(shuō)，如 何把這個(gè)請(qǐng)求具體到某個(gè)計(jì)算結(jié)點(diǎn)（ 存儲(chǔ)單元）上執(zhí)行，并且執(zhí)行 的數(shù)據(jù)是用戶(hù)提供的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可能是存儲(chǔ)在不同地方的，如何提 取。當(dāng)運(yùn)算能力不足時(shí)，如何為用戶(hù)增加計(jì)算能力。這里涉及了：虛擬 化存儲(chǔ)管理，虛擬化

14、計(jì)算管理。虛擬化存儲(chǔ)管理就像是虛擬內(nèi)存一樣， 當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行時(shí)，所占用的內(nèi)存不足，操作系統(tǒng)為之增加虛擬內(nèi)存， 直至內(nèi)存耗盡！虛擬化計(jì)算管理，就像是如何對(duì)進(jìn)程、線(xiàn)程進(jìn)行調(diào)度， 并且管理對(duì)應(yīng)的線(xiàn)程、進(jìn)程資源。云計(jì)算服務(wù)：使用云計(jì)算、云存儲(chǔ)方 式提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。主要有計(jì)算類(lèi)服務(wù)及存儲(chǔ)類(lèi)服務(wù)。當(dāng)然，這是從云 計(jì)算系統(tǒng)的角度來(lái)看的， 從用戶(hù)的角度來(lái)看， 這種服務(wù)可以有很多形態(tài)， 每一種形式都將是不同的 “云計(jì)算商業(yè)模式 ”。例如：目前流行的 saas（ 軟 件即服務(wù)） 業(yè)務(wù)。他們把企業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在云計(jì)算中心， 并且使用 web 服務(wù)程序，為用戶(hù)提供操作這些數(shù)據(jù)的服務(wù)。這些 saas業(yè)務(wù)具有相當(dāng)經(jīng) 強(qiáng)的

15、運(yùn)算、存儲(chǔ)方式的一致性，因而為目前出現(xiàn)最早的，也將是最先為 用戶(hù)接觸的 “云計(jì)算服務(wù)”。這種云計(jì)算服務(wù)， 只針對(duì)的是企業(yè)運(yùn)營(yíng)流程， 不具備跨行業(yè)性以及綜合性，因而是 “專(zhuān)有云計(jì)算 ”。還有如： google 的 個(gè)人協(xié)作平臺(tái)。它將用戶(hù)的博客數(shù)據(jù)以簡(jiǎn)單易行的方式提供給用戶(hù)。使 得用戶(hù)可以非常方便地定制自己的 “個(gè)人站點(diǎn) ”。里面的數(shù)據(jù)包括：不同 類(lèi)型的網(wǎng)頁(yè)、圖片以及其它的一些鏈接數(shù)據(jù)等。通過(guò)這種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)、操作方式，為用戶(hù)提供了云計(jì)算服務(wù)。除此之外，google 還為用戶(hù)提供了在線(xiàn)文檔的編輯以及存儲(chǔ)服務(wù)。只要能上網(wǎng)，你有一個(gè) google 帳 號(hào)，你就可以新建你的個(gè)人數(shù)據(jù)文檔，編輯、查看、

16、下載你的個(gè)人文檔資料。在當(dāng)今市場(chǎng)上， 客戶(hù)需要各種靈活的基礎(chǔ)設(shè)施和解決方案以快速適 應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求。通過(guò)有效利用資金上或各種 IT 相關(guān)的資源，云 計(jì)算（提供服務(wù)的途徑 ）和虛擬化（主要的使能技術(shù) ）為客戶(hù)提供了越來(lái) 越多的業(yè)務(wù)靈活性。 虛擬化從根本上來(lái)說(shuō)就是對(duì)技術(shù)資產(chǎn)的最充分利用。 獲得虛擬化基礎(chǔ)設(shè) 施的投資回報(bào)和所有潛力的關(guān)鍵在于：在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，定期使用正確的 資源并靈活快速地以一種協(xié)調(diào)性的方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心端到端虛擬化。虛擬化技術(shù)幫助企業(yè)提高投資回報(bào)率，提升到利用率 70%以上。到 目前為止，許多企業(yè)一直集中精力進(jìn)行服務(wù)器虛擬化。事實(shí)上，實(shí)現(xiàn)存 儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和管理虛擬化的融合基礎(chǔ)設(shè)施所

17、產(chǎn)生的投資回報(bào)往往更大。例 如，由于存儲(chǔ)管理不善或效率低下，可能導(dǎo)致服務(wù)器虛擬化的優(yōu)勢(shì)無(wú)法 真正意義上實(shí)現(xiàn)。為了獲得融合基礎(chǔ)設(shè)施的真正好處， 我們需要各種能夠簡(jiǎn)便支持?jǐn)?shù) 據(jù)擴(kuò)展并與業(yè)務(wù)應(yīng)用程序緊密一致的存儲(chǔ)解決方案。 采用虛擬化技術(shù)的 存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施能夠幫助設(shè)備使用率提高近一倍，同時(shí)降低管理成本，有 時(shí)可節(jié)省一半成本。因此，每個(gè)企業(yè)都應(yīng)該積極主動(dòng)地使用虛擬化技術(shù) 充分利用其帶來(lái)的益處。另一方面，云計(jì)算則是為用戶(hù)提供使用便利，幫助其隨地獲取各種 高度可擴(kuò)展的、靈活的 IT 資源，并按需使用，按使用付費(fèi)。云計(jì)算是一 種"一切皆服務(wù) "的模式，通過(guò)該模式在網(wǎng)絡(luò)上或 "云"上提供服務(wù)。基于云計(jì)算的存儲(chǔ)產(chǎn)品正在逐漸改變企業(yè)經(jīng)營(yíng)大量數(shù)據(jù)的方式。 對(duì) 于那些希望從這些產(chǎn)品中獲得最佳回報(bào)的企業(yè)而言， 硬件基礎(chǔ)設(shè)施要求 服務(wù)器和存儲(chǔ)器完全基于能夠提供可擴(kuò)展性、可靠性和靈活性而設(shè)計(jì)。盡管云計(jì)算和虛擬化并非捆綁技術(shù)， 二者同時(shí)使用仍可正常運(yùn)行并 實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。云計(jì)算和虛擬化二者交互工作，云計(jì)算解決方案依靠并 利用虛擬化提供服務(wù)， 而那些尚未部署云計(jì)算解決方案的公司仍然可以 利用端到端虛擬化從內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施中獲得更佳的投資回報(bào)和收益。例如，為了提供 " 按需使用，按使用付費(fèi) " 服務(wù)模式，云計(jì)算供應(yīng)商 必須利用虛擬化技術(shù)。因?yàn)橹挥欣锰?/p>