自主虚拟化技术在资源自主管理中的应用

张建业卿松王旭

（1.国网新疆电力公司科技信通部，新疆乌鲁木齐 830000；2.新疆电力公司电力科学研究院，新疆乌鲁木齐 830000）

自主虚拟化技术在资源自主管理中的应用

张建业1卿松1王旭2

（1.国网新疆电力公司科技信通部，新疆乌鲁木齐 830000；2.新疆电力公司电力科学研究院，新疆乌鲁木齐 830000）

虚拟化技术伴随着计算机技术的发展而发展。虚拟化的特点在于其能将所有有用的存储和计算资源以资源池的方式整合成一个单一的视图。通过虚拟功能的有效发挥，全部资源将变成如日常生活中的“水”和“电”，并成为企业信息系统中的“公用设施”。文章首先对计算机虚拟技术进行扼要介绍；其次对分布式环境下资源管理的问题和需求进行分析；最后构建虚拟化技术应用于资源自主管理的蓝图，并就一些关键环节进行探讨，以期为提升虚拟化技术的应用水平而抛砖引玉。

虚拟化 资源管理 应用

互联网环境中，各种形式的IT资源和基础架构分散在不同的地方，且不同资源往往配置不同的管理系统，因此很难实现综合管理。此外，应用侧需求也不断发生变化。因此，搭建有效的资源管理平台，成为当下Internet领域急需解决的重大问题。

1 计算机虚拟化技术

1.1 硬件分区

即将硬件划分为数个小区，每个小区配独立CPU和内存，并安装独立操作系统。这种方式在金融领域应用较广，但明显缺乏良好的灵活性。

1.2 虚拟机技术

不对底层硬件进行分区，而是部署统一Host系统，并在该系统上加装“Virtual Machine Monitor”。很显然，虚拟层只是一个应用软件，而不涉及到操作系统内核。虚拟机技术的优点：能将多个异类的操作系统安装于同一个节点上。缺点：代码量大，执行时对设备性能的要求高，一般仅用于实验室。

1.3 准虚拟机技术

该技术以Xen为代表。特点是通过改动操作系统内核，加入Xen Hypervisor层，并以此来调配各类资源。Xen Hypervisor层仍然要模拟各种硬件和安装Guest系统，但它能允许同时启动安装在相同硬件设备上的多个不同系统。

随着技术的进步，一些公司开发出Pacifica和VT等技术，即在CPU中加入虚拟指令，从而避免修改内核、降低了对硬件性能的要求。

1.4 操作系统虚拟化

技术特点：通过对单一节点运行的唯一操作系统加装虚拟化平台，将系统分隔成许多独立的“容器”，每个容器是一个虚拟专用服务器（也称虚拟环境）。在该项虚拟化技术中，数个虚拟环境共享同一个文件系统（以模板方式），且不存在对硬件设备的模拟，每个节点也只有一个内核，因此整体性能有了很大提升。

图1 基于虚拟化的资源自主管理架构

2 分布式环境下资源管理的现状

（1）互联网上存在海量的来自不同地域的异构资源，这些资源要被用户有效共享，需要一系列中间解决方案。而传统的方法均是基于操作系统层面，易受到跨管理域的限制，带有明显局限性。另外，传统的资源处理方式容易受恶意用户或不可信代码的影响，进而使网络安全机制得不到实现，使资源完整性无法保证。（2）资源管理的关键环节是建立高效、灵活的分布式共享资源渠道，而当前的网络环境所支撑的共享资源仍非常依赖于操作系统的机制，使广域环境中的区域管制、多用户管理、运行环境支持、文件系统管理等许多方面的问题变得复杂。（3）为了保护布式环境中大量的传统性应用系统，在进行资源管理平台的开发时应尽可能少地改动传统应用。因此，如何有效移植传统应用将是今后阶段的一个重要研究方向。

3 虚拟化技术在资源自主管理的应用

根据本文前面的论述可知：在互联网环境下，采用虚拟化技术可将当前的资源管理模式提升一个层次，为建立大数据计算基础提供核心支撑，并有效解决跨域管理、用户隔离性、运行环境部署及资源安全性等一系列重大问题。

本文以虚拟化技术的基础方法与理论为导向，探索建立以契约机制为重心的自主资源管理机制，结构框图见图1所示。

以上架构要顺利实现，需要依次采取以下步骤：（1）为提高系统配置和软件安装效率，首先建立云仿真中心系统；（2）为动态产生虚拟资源并尽量提升存储空间的利用效率，制定虚拟机映像机制（如TVA），并编制模糊聚类算法。（3）为优化缓存使用和预取策略，设计环境自动部署系统，以快速建立虚拟化集群。（4）建立QoS评估模型，实现对资源管理的辅助决策，同时优化搜索效率。（5）对几种典型的资源服务模式进行分类并建模：①为实现异构/异地资源相互转化的高效率，需建立专门的协同分配模型；②规定（分布式）数据资源的放置方法，并经过天文网格的检验；③为达到选择性接收资源预约的管理目的，设计自适应类型的任务管理模式；④为了在资源与用户等先知信息缺失的情况下，依旧保持较优的搜索用时、准确度、非热点覆盖等性能，需编制资源推荐算法（一般可选用基于序列分析的原理）。（6）云平台监控中，需考虑迁移机制以及容错，因此可编制类Huffman策略的（联邦数据整合）算法；QoS架构采用自主思想，即根据服务者与用户之间的SLA约定，以“闭循环”自适应调解方式实现服务保障。

4 结语

资源管理是一个系统工程，涉及建模、分析、估测、优化等诸多方面，需要占用大量硬件资源。在互联互通的Internet时代，运用虚拟化技术不但可帮助实现资源的自主管理，还能节约不菲的硬件设施，值得广泛推广。

［1］王晓英.基于虚拟化技术的资源自主管理模型与机制［J］.中国科技成果，2014.（7）：38-39.

［2］常亮.网络虚拟化环境下的分布式自主资源管理框架设计［J］.大科技，2013.（3）：48-50.

张建业（1972—），男，国网新疆电力公司科技信通部，学历：硕士，职称：高工，从事信息化管理工作；

卿松（ 1975—），男，国网新疆电力公司科技信通部，学历：本科，职称：高工，从事信息化建设工作；

王旭（ 1964—），男，新疆电力公司电力科学研究院，学历：本科，职称：高工，从事信息安全工作。