虚拟化技术在并行计算机中的应用探讨

徐 烨

上海理工大学实验室管理与服务中心，上海 200093

所谓虚拟化技术，就是指以逻辑简化思维为引导，使得事物物理层向逻辑层转化，形成逻辑式特征的运行模式。在现阶段使用的并行计算机系统中，有着比较广泛的应用，被认为是计算机系统资源抽象与管理，使用的技术总称。

1 虚拟化技术的优势

虚拟化技术是在计算机硬件和软件体系的基础上，在计算机系统构件出全新的软件层，以便形成虚拟机监控器体系。依照类别来分，可以将其分为：平台虚拟化，它是针对计算机和操作系统的虚拟化，又分成服务器虚拟化和桌面虚拟化；资源虚拟化，针对特定的计算资源进行的虚拟化；应用程序虚拟化，它包括仿真、模拟、解释技术；表示层虚拟化。在应用上与应用程序虚拟化类似，所不同的是表示层虚拟化中的应用程序运行在服务器上，客户机只显示应用程序的UI 界面和用户操作。相对于传统的技术模式，虚拟化的优势主要集中以下几个方面：其一，物理资源抽象化能力，可以在物理资源差异性，分布式屏蔽的方面发挥作用，由此使得物理资源可以在软件层面上获取视图以及访问接口；其二，有利于实现底层物理资源的统一管理以及灵活配置；其三，可以对于系统指令运行实现全面监控，从而达到敏感指令的获取。下图为虚拟化技术的运行流程。

2 虚拟化技术在并行计算机中的应用问题

所谓并行计算机，是指可以进行并行计算的计算机。相对于传统单独计算机来讲，其无论是计算机信息处理能力，还是计算机信息存储能力，都是比较优越的。至于虚拟化技术与并行计算机的关系，我们可以从以下的角度来进行理解：并行计算机体系结构是发挥其效能的关键，两种体系结构：SMP 与COW，也存在各自的缺陷，更好的将两者融合到一起，趋利避害，是现阶段研究人员不断研究的问题。而虚拟化技术的应用，也将成为并行计算机系统中的关键性问题。简单来讲，保证其能够发挥最大优势之一的关键技术就在于其中的虚拟化技术，但是其在应用的过程中遇到了很多问题和缺陷。其主要表现为以下几个方面的内容。

2.1 集群方案结点地位不对称带来的困扰

众所周知，虚拟化技术要想能够在综合贡献，分布存储等方面发挥作用，是以其两种并行结构优势为基础的。而其实现途径之一就是集群方式，这种方式却在结点地位不对称的方面带来了负面影响。实际上，以机群机构为结构形式，可以形成多处理器工作站，多虚拟机服务器，以保证操作系统和应用软件的运行，其的确可以在共享存储和分布存储方面发挥着积极作用，但是由于其平台有着不同的结点地位，需要设立管理结点，在任务分配和资源信息不全的基础上，使得其结点担负任务量过大，会影响其运行质量。

2.2 虚拟化技术应用弱化了计算机资源利用率

将虚拟化技术运用到并行计算机体系中去，集群方式的确可以获得比较好的效果，但是其问题在于：编程工作任务量大，难以针对于用户需求进行单一的系统映像，在实现任务分割和分配的过程中也面临着同样的问题，由此使得计算机资源利用效率处于较低状态。如果这个问题难以解决，及时集群可以达到良好的效果，但是其在运行过程中计算机资源利用率处于较低状态，也难以发挥其最大效能。因此，在今后的研究工作中，应该积极以此为突破口去进行尝试和探索。

3 虚拟化技术在并行计算机中的应用策略

虚拟化是并行计算机系统中的关键性技术，如何保证将其最大效能发挥出来，就需要我们针对于上述存在的缺陷和不足，积极采取有效措施进行改善，以保证其能够更好的发挥其效能。具体来讲，我们需要从以下角度入手。

3.1 DVMM 新型机群体系结构的采用

为了能够应对上述提到的集群方案存在的不足之处，可以将DVMM 新型机群体系机构运用进去，简单来讲，是在集群方案结点硬件的基础上，构建不同结点完全对等的结构和功能体系，使得控制器可以更好的感知资源，整合资源和呈现资源，使得系统运行朝着透明化，单一化，共享化和分布存储化的方向发展和进步。这种模式不仅仅可以尽量的消除劣势，使得成本处于可控状态，还具备良好的扩展性，有利于编程工作的开展，使得整体性能不断增强，由此被认为是目前比较有前景的新型机群体系结构。

3.2 实现虚拟化技术计算机资源利用率的提高

针对于虚拟化技术在计算机资源利用率方面的问题，我们应该积极开展措施，正确将物理服务器资源整合成为一个具备单一系统映像的虚拟资源集合体。详细来讲：其一，迎合实际情况，构建服务器整合方案，在单台物理器的基础上构建多台虚拟服务器，以保证对于物理设备资源的充分使用。这样一来不仅仅可以使得硬件资源虚拟化管理和分配变得简单，还可以构建支持操作系统和应用软件的系统环境，并且两者互不干涉。在这样的模式下，使得单台物理服务器在不同虚拟机中处于运行状态，节省了有效的物理资源，还使得单台物理服务器得到了最大化的应用。当然，也存在特殊的情况:用户资源需求量高于单台物理服务器资源量，可以选择以VM 集群方案来进行操作，以保证计算机资源利用效率处于理想状态。

4 结论

综上所述，虚拟化技术运用到并行计算机中，不仅仅是并行计算机系统不断完善的需求，也是信息技术不断发展的要求。处于这样的背景下，应该积极探析目前存在的缺陷和不足，并且以此为出发点，积极采取有针对性的措施进行改善和调整，以保证虚拟化技术能够在并行计算机中充分的展现其效能。

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