虚拟化技术在计算机系统中的应用研究

倪毅

摘 要：随着社会经济和科学技术的发展，计算机系统日益复杂，在该种形势下将虚拟技术应用于计算机系统中解决计算机系统中存在的问题具有重要的意义。本文就虚拟化技术在计算机系统中的应用进行了相关研究，以此为我国计算机技术的发展提供参考。

关键词：虚拟化技术；计算机系统；应用

近年来计算机系统复杂性越来越强，尤其是高性能计算机在性能不斷强化的同时规模与部件也在不断增多，因此计算机系统的管理以及使用困难性也不断增高。因此虚拟化技术被应用于高性能计算机系统中，解决了高性能计算机系统在应用和管理各种问题。本文从虚拟化技术应用于高性能计算机系统论述虚拟化技术给计算机系统带来的革命性意义。

1 虚拟化技术概述

虚拟化技术诞生于上世纪60、70年代，主要用来支持计算机高层软件以便为用户提供更多的软件应用环境。随着科技的发展，个人计算机的普及以及操作系统功能的发展，计算机操作系统功能越来越强，而计算机的安全性却越来越差。研究人员通过借助虚拟化技术解决计算机系统出现的问题。虚拟化技术是指的是将不同的计算机的运行程序全部置于虚拟机上并运行，因为虚拟机之间具有隔离性，从而使得各计算机系统安全性得到提高[1]。

2 虚拟化技术在高性能计算机系统中的应用

目前，虚拟化技术应用于高性能计算机最主要是用于整合异构资源。这一点Cray公司已经开发出了具有智能性的自适应超级计算技术[2]。同时已经有不少研究开始将虚拟化技术应用于系统容错和虚拟环境的构建中，这种设想主要是通过借助虚拟化技术实现计算机提高编程模型当中的抽象层次达到减少系统出错的目的。另外虚拟化技术中预测性能的高效性可以促进现代码的优质运行。

3 虚拟化技术在高能计算机应用存在的问题

3.1 开销费用问题

传统的服务器使用虚拟化技术会带来另外的开销问题。特权运行模式使得Guest OS在运行过程中陷入虚拟机中，从而导致设备访问时间增长，这就与高性能计算机的要求恰好相反。因此将虚拟化技术用于高性能计算机中必须进行虚拟机优化设计，从而实现真正的系统的优化[3]。

3.2 虚拟机协同问题

高性能计算机系统应用虚拟化技术较传统的服务器更为复杂，不能仅停留在对服务器底层硬件设备的抽象上。尤其是具有多维异构的计算机需要在多个节点建立虚拟机，因此在高性能计算机中使用虚拟化技术时会出现多个虚拟机需要进行协同才能构成庞大的互联系统。这还需要相关研究人员对协同机制进行研究。

3.3 虚拟内存的问题

只有一次性的部署上千个虚拟内存才能支持计算机应用程序的发展，这与传统的计算机区别较大，如此庞大的虚拟内存如何实现动态的部署、采用较低的系统开销较快的开动虚拟内存以及如何进行虚拟内存管理是高性能计算机必须解决的问题。

3.4 系统兼容性问题

虚拟化技术使用后会对高性能计算机的硬件系统进行抽象，这种改变将会变更计算机用户能见资源的组织形态，导致用户无法适应虚拟化的使用要求。这要求研究人员研制出编译器、并行函数等编程模型。

4 虚拟化技术在计算机系统应用趋势

4.1 构建专门的虚拟环境

高性能计算机之所以功能强大与其运行环境具有较大的影响，因此运行环境的不同对计算机的运行具有一定程度的影响。研究人员借助虚拟化技术可以实现在小规模的系统中开发出庞大的系统运行环境，从而实现计算机的应用程序在最佳的环境中运行，实现计算机的便捷操作。同时借助虚拟化技术能够为高性能计算机研发特殊的支持，如虚拟机可以对虚拟内存进行多个虚拟内存进行通信状态的监控，从而再次强化高性能计算机功能。

4.2 实现异构资源的重组

计算机结构随着科学技术的发展正逐步向异构方向发展。只有克服异构系统的管理和使用问题才能切实发挥虚拟化技术的优势。采用虚拟化技术对计算机硬件资源进行抽象从而达到隐藏异构性的目的，实现一个客户在同一的环境中使用异构系统。

4.3 强化系统的可靠性和容错性

高性能计算机在规模上将会越来越大，计算机部件的复杂性也在不断增强，发生故障的可能性也在不断增大。但是使用虚拟化技术可以实现虚拟内存的隔离，这就是说如果某一软件操作错误影响的仅有一个虚拟内存，同时通过虚拟内存的迁移作用可以快速恢复正在运行的程序，防止程序的中断。

4.4 增强系统安全性

虚拟化技术之所以被用于高性能计算机主要目的之一就是为了提高系统的安全性。虚拟机对加载的虚拟内存以及应用程序进行可信度检查，进行病毒扫描，确保虚拟内存运行的正确性，这样可以有效增强计算机系统的安全性。

5 结语

虚拟化技术已经成功的应用于台式计算机服务器中，虚拟技术的发展将会使其更好的应用于高性能计算机或其他领域，从而不断扩大虚拟化技术对人类的作用，促进人类文明的发展。

[参考文献]

[1]吴晓天.戴尔虚拟化整体解决方案为虚拟技术的普及铺平道路[J].每周电脑报.2012（25）：106-108.

[2]刘梁平，吴旭东.证券业2000年问题实施解决方案[J].计算机与网络.2011（10）：230-232.[3]户凤荣.数控虚拟技术的发展前景[J].改革与开放.2011（20）：452-458.