探析虚拟云计算平台的应用与研究

吕永帅 李卫军 赵耀栋

【摘 要】高速发展的现代化信息技术彻底改变了人们以往的生活、工作方式。越来越多的企业开始应用以数据中心为业务运营平台的信息服务模式。而且伴随着信息量以及运算复杂程度的不断提升，如何有效地提高管理效率就成为了企业管理所必须面对的一个重要问题。为此，本文主要对虚拟化和云计算的发展与应用进行深入分析。

【关键词】虚拟技术；云计算；应用

【中图分类号】F224-39【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0108-01

一、虚拟技术以及云计算的概念

虚拟化技术是一个广义的专业术语，在计算机信息技术领域当中主要是指计算元件在虚拟的基础上运行，而并非传统意义上的真实基础。虚拟化技术的特点则是可以将原本复杂冗繁的数据处理工作简单化，即通过简化软件的重新配置过程，降低IT应用服务器以及软件系统的数量。例如CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且所有应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，这样一来就可以有效地降低系统的复杂程度，最大限度的提升计算机的工作效率。现阶段最常用的虚拟化软件是Microsoft公司设计开发的Hyper-V、VMware公司设计开发的第三代虚拟架构软件、SWsoft公司设计开发的Virtuozzo以及Citrix公司设计开发的Xen、这其中以VMware公司设计开发的第三代虚拟架构软件最具市场和成熟度优势。

云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。

虚拟云计算平台主要是指通过更加先进的计算机模式，让用户在互联网环境中拥有近乎无限的计算能力，让用户对计算机的应用和服务更加自由。虚拟化技术的灵活性和延展性能够提升云计算的资源利用率，最大限度的降低服务器的管理流程和维护难度，通过对数以万计的服务器资源进行整理，合并成资源池，然后再根据不同的服务的形式将其分配给具有实际需求的用户。虚拟云计算平台提供Windows和Linux系列常用主流操作系统的运行环境，可以给用户带来更加轻松、自如的使用体验。

二、虚拟云计算平台的体系结构

虚拟云计算平台的体系结构主要包括中央处理器、内存以及硬盘等硬件设施，然后对这些硬件设施进行逻辑抽象和统一表示，抽象和表示出的虚拟资源构成一个或者多个虚拟机，以便对这些硬件设施进行协调管理，极大的减小了系统管理的复杂性以及运营成本，提高了资源的使用效率和系统的运营效率。系统结构主要包括以下功能：

（一）资源管理

虚拟云计算平台的资源管理可以分为资源虚拟化和资源监控两大部分，首先资源虚拟化主要是指虚拟云计算平台上所有的央处理器、内存以及硬盘等硬件设施，将其抽象成虚拟资源，然后以虚拟机的形式提供给用户。资源监控则是对虚拟云计算平台上所有的物力资源进行实时监控，以便了解这些资源的最新动态。

（二）节点调度

虚拟云计算平台主要是由一个集群控制器和若干个节点控制器构成的。其中每一个节点控制器都配备相对应的虚拟控制器，然后运行一个或者多个虚拟机。一旦用户申请虚拟机，此时集群控制器接到指令，然后按照某种调度策略选择相对应的节点控制器，确保资源的合理分配和负载均衡。

（三）虚拟机生命周期管理

所谓虚拟机生命周期主要是指用户申请虚拟机开始到用户关闭虚拟机结束。在虚拟机生命周期内，用户可以根据自身的实际情况对虚拟机的运行环境做出相应的调整，例如启动、关闭、重启以及迁移等，在虚拟机运行的时间段内，整个系统的所有权归申请者，包括虚拟云计算平台管理员在内的任何人都不允许对该系统进行任何操作。

（四）虚拟机监控

虚拟监控是云计算平台中的一个重要功能。在虚拟环境中可以借助虚拟技术将中央处理器、内存以及硬盘等硬件设施整合成虚拟资源，然后以虚拟机的形式呈现给用户。因此就需要对这些虚拟机进行实时监控，让用户了解虚拟机的运行状态，以便做出及时的调整。在虚拟云计算平台中，虚拟监控主要分为节点控制器对虚拟机的监控和集群控制器对云计算平台上所有虚拟机的监控两种形式。其中节点控制器对虚拟机的监控，可以了解到虚拟机的最新动态；集群控制器对云计算平台上所有虚拟机的监控则可以获得平台上所有虚拟机的最新动态。

三、虚拟云计算平台的应用研究

从上文中我们了解到虚拟云计算平台上的核心功能包括资源管理、节点调度、虚拟生命周期以及虚拟机监控四大部分，对于这些核心部分的具体实现，需要从以下几个方面进行深入探讨：

（一）资源管理上统计集群所有节点控制器资源的结构体系为ccResourceCache。该结构体系一方面保存了所有节点控制器的中央处理器、内存以及硬盘等硬件设施，另一方面确保数据的实时性和有效性。

（二）节点调度提供三种调度方式，主要有GREEDY（每次选择一个资源能够满足需求的可用节点）、ROUNDROBIN（将节点排序，按照轮询的方式就选择一个可用节点）、POWERSAVE（当节点上没有虚拟机运行时，节点处于休眠状态。每次选择资源满足需求的可用非休眠节点，如果没有满足要求的节点，则可以唤醒可用的休眠节点）。

（三）节点控制器中保存虚拟生命周期的结构体系为nc Instance。该结构体系中包含虚拟机的Id，虚拟机运行状态、镜像Id、镜像URL、虚拟机类型等参数。与cc Instance相比，instance Id代表虚拟机的Id，而image Id、kernel Id和ramdisk Id都代表镜像Id，image URL、kemel URL以及ramdisk URL表示镜像地址。Launch Time、boot Time以及termination Time表示虚拟机的登录时间、启动时间以及关闭时间。

（四）虚拟机监控则是利用集群控制器循环查看每个虚拟机的运行状态，根据实际需要释放被占有的网络资源。具体根据获取的每个虚拟机的最新动态信息，更新保存在集群控制器上该虚拟机的信息，如果某一个节点控制上在集群控制器设定的空闲时间内没有虚拟机在运行，则该节点表示正在休眠状态。

四、结束语

综上所述，伴随着信息技术以及互联网技术的快速发展，使得虚拟云计算平台的应用日趋成熟。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实用信息资源方式的先进技术已经被越来越多的部门所重视，与此同时，云计算作为一个新兴事物也正在信息领域中被广泛应用。本文首先分析了虚拟技术以及云技术的相关概念，然后分析了资源管理、节点调度、虚拟生命周期以及虚拟机监控这四大模块的结构设计和具体应用，为今后虚拟技术在云计算平台上的应用研究提供有力支持。

参考文献

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