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计算机服务器虚拟化技术研究

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【摘要】虚拟化技术是一种的全新的技术计算机技术,在拓展计算机应用领域,发挥计算机性能等方面具有无可替代的作用,特别是在企业、教学、网络等方面的应用都起到了积极的促进效果。虚拟化技术在信息时代发挥的作用愈发突出,基于此,本文立足虚拟化技术的定义,分析了虚拟化技术的作用,并提出关键技术的具体应用。以促进虚拟化技术在计算机虚拟化中能够做出更大的贡献。

【关键词】计算机;服务器;虚拟化技术;CPU虚拟化

1引言

计算机是目前各行各业应用最为广泛的技术,具有无限的发现潜力,特别是虚拟化技术在计算机服务器中的应用,为社会经济的发展做出了巨大贡献,已经成为不可替代大一部分。大量应用实例表明,将虚拟化技术应用到计算机服务器中,既能有效提升计算机服务器的利用率,还能充分发挥服务器兼容性的特性。此外,提升计算机服务器运行的安全性和稳定性,是目前市面上最后欢迎的一种技术手段。目前计算机服务器虚拟化技术和已经被广泛应用在不同的领域,基于此,开展计算机服务器虚拟化关键技术的探析就显得尤为必要。

2计算机服务器虚拟化的作用

2.1整合资源

完成资源整合是服务器虚拟化的主要工作,在信息时代,各行各业在发展过程中,产生的数据呈现爆炸式增长,如何实现对这些数据和资源的综合利用,是各大行业亟需解决的问题。计算机服务器虚拟化技术的研发和应用,为实现资源整合提供技术支持和应用平台。尤其是近年来,云计算技术的不断普及,集中化资源管理愈发先进,为云技术的发展和推广提供了条件,目前各大企业对计算机硬件资源的利用率不足20%,资源浪费现场依然非常严重,通过服务器虚拟化技术可在原应用保持不变的基础上,集中在某一计算机服务器中,可促使企业的物力资源调利用率大大提升,从而降低了各项硬件的投入,节约了成本[1]。

2.2绿色

在信息时代,技术革新的重中之重,也是降低资源消耗的主要途径,云计算技术备受推广,在IT界大量推广云计算技术。计算机服务器虚拟化是提升资源利用率的主要途径,也可以对能耗进行合理的管理。虚拟化技术则可以模拟出不同场景,从而实现对计算机系统中各种硬件及软件进行全面系统的检查,发现问题立即现实在界面上,提醒相关人员及时处理,从而达到降低能耗,实现绿色发展的目的。

2.3降低运营成本

在信息化服务商不断经营转型的背景下,集约化对成本控制提出了更高的要求,投资愈发精细化,而企业实现IT化运行的关键自傲与集中对数据中心的投资,此项内容主要涉及到两方面内容:①计算机硬件和许可服务支持的投资;②计算机系统运维承的成本投资。通过计算机服务器虚拟化技术,既能充分发挥服务器应的性能[2]。

2.4应用更加平坦化

通过服务器虚拟化技术可促使计算机服务器应用平台更加平坦化和透明化,在信息时代,数据中心平台逐年增加,计算机服务器的应用愈发复杂,不同平台在具体运行过程中,需要充分考虑不同操作系统和中间件的层面问题。通过服务器虚拟化技术可有效解决此类问题,将应用和硬件平台相互隔离,实现了跨越平台的限制。

3计算机服务器虚拟化关键技术

3.1CPU虚拟化技术

将计算机服务器中的物理CPU虚拟成为一个虚拟的CPU,系统操作可同时使用一个或者多个虚拟CPU,在计算机服务器系统虚拟化CPU可实现相互隔离。目前很多计算机操作系统都是基于X86架构组建起来的,在系统研发设计中,CPU在运行过程中主要涉及到四个层级,分别是Ring0、Ring1、Ring2、Ring3。其中Ring0属于指令层级,可有效执行任何指令,比如:CPU运行的修改都是在Ring0中完成的[3]。虚拟化X86系统,在运行需要在操作系统和硬件之间同时设置虚拟层,Ring0通常情况下,只能在虚拟层中运行,使得一些比较特殊的指令,无法直接作用在硬件上。虚拟化技术则能对各种指令进行有效执行,在计算机服务器虚拟中采用了先进的二进制代码动态翻译机,无论是普通指令,还是特权指令都能有效执行。应用比较先进的前插陷入指令,直接作用在虚拟机上,由虚拟机进行指令翻译,再执行相关操作,此种做法和传统虚拟技术相比,从而实现多系统操作,是目前实现CPU虚拟化的关键技术。

3.2内存虚拟化技术

内存虚拟化是实现计算机服务器虚拟化的核心,众所周知,计算机的内存决定了计算机系统的运行效率和稳定性,内存虚拟化的主要原理对服务器中的所有内存都进行统一管理,然后通过虚拟化的封装技术,让内存能够在虚拟机中良好运行。进而促使每个虚拟机都能良好运行。在实现计算机服务器虚拟化过程中,内存虚拟技术和CPU虚拟技术同等重要,访问次数的频率也相互一致。实现虚拟化内存的关键在于实现对物理内存在的合理管理,并实现对内存的合理划分,构建起和虚拟层所需内存地址及计算机服务器内存地址相互一直的映射关系,从而确保整个虚拟层的内存访问能够在虚拟化内存和物理内存中的一致性[4]。内存管理技术的起步比较早,可以说在有计算机时,就有内存管理,只是最开始的内存管理技术,主要通过优化计算机程序来实现,但此种方法,耗时长,成本高。在信息时代,难以满足实际需求。合理应用虚拟化技术,能有效部门传统内存管理技术存在的弊端。主要方法为通过CPU的内存管理和页网转换技术,在虚拟机中构建服务器逻辑内存和虚拟内存之间的映射关系,从而实现对内存的虚拟化管理。

3.3设备、I/O和网口虚拟化技术

在计算机服务器虚拟化实现过程,设备和I/O也计算机系统的主要组成部门,也需要实现虚拟化,才能促使服务器也实现虚拟化。和内存虚拟化相比,设备、I/O和网口虚拟化主要通过专业的封装技术来实现,为虚拟机的运行提供技术支持。经常满足虚拟机进行设备访问和I/O请求的需求。在计算机服务器虚拟化平台中,为设备和I/O的虚拟化实现奠定了坚实基础。在具体运行中,虽然其型号、配置、参数等在计算机服务器存在一定的差异,但具体实现计算机服务器中,虚拟机和实体机之间数据和信息的互换,从而实现服务器虚拟化技术应用的效果,此项技术的合理应用,既能拓展计算机服务器虚拟化技术的应用范围,也可以大幅度减低信息时代,对计算机底层硬件的依赖程度。只要搭设虚拟平台,就可以实现在不同物理机上的相互迁移。

3.4实时虚拟迁移技术

此种虚拟技术和基站软切换的机理基本相同,在计算机服务器中构建了2条链路,虚拟机在实际运行过程中,能够把相对完整的运行环境从原宿机快速迁移到新宿机中,整个迁移过程所需的时间非常短,用户技术几乎察觉不到任何变。简而言之,实时虚拟迁移技术就是数据拷贝、传送、切换的过程,对计算机服务器硬件维护有非常重要的意义。

4结束语

综上所述,本文探析了计算机服务器虚拟化关键技术,在计算机服务器虚拟化过程中,虚拟化服务器性能是重中之重,在具体应用过程中,使用特征不同,虚拟化服务器性能所呈现的状态也各不相同。通过CPU虚拟化技术、内存虚拟化技术、设备、I/O和网口虚拟化技术、实时虚拟迁移技术的联合应用,可有效满足计算机服务器虚拟化安全、稳定、可靠性的运行。

参考文献

[1]付智勇,郭文娟.分析服务器虚拟化技术在计算机实验室的实践运用[J].电子制作,2019(08):68-69+63.

[2]杨超,刘珊珊.服务器虚拟化技术在计算机实验室的实践应用研究[J].智库时代,2018(50):168-169.

[3]孙小杰.浅析计算机实验室服务器虚拟化技术研究[J].中国金属通报,2018(10):140-141.

[4]倪云霞,陆冬磊.基于KVM云桌面平台虚拟化架构的应用研究[J].计算机产品与流通,2018(06):144-145.

作者:莫伟 单位:民航山东空中交通管理分局

计算机服务器虚拟化技术研究责任编辑:张雨    阅读:人次