基于Linux系统的云计算技术应用研究

摘 要：云计算的发展主要以服务器的虚拟化[1]为基础，用户可以通过云计算实现最大程度的资源利用，云计算还可以提供较为可靠的自定义等相关的服务，这种新型的计算模式被称作分布式。除此之外，云计算还能够充分地结合不同的技术理论，并将其在实际工作中得到合理的应用。本文主要研究在Linux操作系统基础上进行云平台的虚拟化，使云平台的搭建更加安全可靠，并在Linux虚拟化的基础上探讨云计算的应用前景。

关键词：云计算；Linux；虚拟化

中图分类号：TP316.81；TP391.9 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）11-0093-03

Application Research of Cloud Computing Technology Based on Linux System

SU Jie

（Guangdong Senior Technical School of Electronic Information，Guangzhou 510000，China）

Abstract：The development of cloud computing is mainly based on server virtualization. Users can use cloud computing to maximize resource utilization. Cloud computing can also provide more reliable customization services. This new computing model is called distributed computing. In addition，cloud computing can also be fully integrated with different technical theories，and its practical work has been reasonable application. This paper mainly studies the virtualization of cloud platform on the basis of Linux operating system to make the construction of cloud platform more secure and reliable，and discusses the application prospects of cloud computing on the basis of Linux virtualization.

Keywords：cloud computing；Linux；virtualization

0 引 言

借助Linux环境下的开放优势和开源影响力，大多数企业用户较为关心的问题是如何在开源的框架下实现虚拟化。近十年间，中国的科学技术领域出现了一种新型技术，即虚拟化技术，在此背景下，Linux的供应商开始重视其在中国市场的宣传，并为中国用户提供相应的解决开源虚拟化问题的方案。经过三年的不懈努力，开源虚拟化技术在中国市场受到了一定的重视和关注，红帽、Ubuntu利用这样的时机和VMware、微软等虚拟产品供应链分享虚拟化市场。

云计算是多种技术融合发展的产物，其中包括传统计算机网络技术、虚拟化、分布式和并行计算、负载均衡、网络存储[2]等，一般情况下网络的操作系统会采用Linux，以满足云计算对于虚拟平台的需求，并且硬件本身具有极强的安全性和虚拟性，所以，Linux能够满足应用层的二次开发需求，具有广阔的发展前景。

1 云计算的概论

云计算的可伸缩性是一个极为重要的特征，那么，实现伸缩性的主要原理就是虚拟化（Virtualization）。虚拟化是将多个应用程序和操作系统整合到一台公用主机上，对服务器进行有效地调度。其最大优点就是能够在某一个服务器出现超负荷工作时，立即进行在线的迁移，或者将这台服务器上的多个任务移植到另外一台空闲的服务器上。

云计算不单单是一个服务的个体，而是多以集合的形式呈现，图1是云计算的层次结构图，这些层定义了其提供的服务级别。

对云计算的浅显理解是将企业的计算资源和存储资源通过云端共享出来，用户根据自己的需求选择服务（如计算资源需求、带宽需求），而这些企业（也就是云供应商）在服务端中对于这些基础的组件进行虚拟配置操作，详细的情况如图2所显示。

现阶段，虚拟化技术主要利用云端的虚拟化在一个或者多个虚拟机（Virtual Machine，简称VM）[3]设备中进行物理计算。如图3（a）所示，另一种叫主机虚拟化（Hosted Virtualization）[4]，如图3（b）所示。

在软环境中能够支持硬件的技术就是本地虚拟化技术，能够实现独立操作系统软件，通常被叫做Hypervisor[5]，虚拟的平台也是由它创建，这样就可以实现在虚拟的操作平台上进行实际的运行操作，保证多个操作系统能够实现硬件资源的共享。

Hypervisor在主机的操作系统之上进行虚拟化运行，并且能够在一个平台上实现两个或者多个的操作系统并存运行。可以根据调用系统的不同可将其分为两种，即半虚拟化和全虚拟化，实体资源是通过全虚拟化的虚拟机VM进行平台虚化而形成的，模拟层存在于Hypervisor中，虚拟机访问硬件是通过调用并转发模拟层实现的，这样Guest系统对于资源的调用能够模拟出真实的硬件环境，对真实硬件环境的模拟会直接对系统的处理能力带来影响，导致物理时间以及物理空间被大部分占用，使得Guest系统的I/O性能明显下降。在这种半虚拟化的情况下，对Guest系统进行修改操作，并有效减少驱动系统访问硬件的时间的更小的操作系统叫做瘦客户机[6]。图4为Linux虚拟化的模拟过程。

如图4，Unix操作系统通常情况下都是在x86架构的Host平台进行系统的操作，比如Ubuntu、red hat、centos等，这样环境下的硬件平台都是通过模拟器模拟出来的，那么，它可能是RISC系列或者x86系列等等，这就会导致在Linux环境下的虚拟化具有较强的硬件拓展性。

2 云计算的类型和框架

云计算架构其中有三层是横向的，分别是显示层、中间件层和基础设施层，通过这三层技术能够提供非常丰富的云计算能力和友好的用户界面，云计算架构还有一层是纵向的，称为管理层，是为了更好地管理和维护横向的三层而存在的。表1总结了管理层即服务的各自特征并对其进行了比较。

云计算分为私有云、社区云、公共云和混合云[7]。对于云计算服务来讲，这其中的即服务也就是基础设施（IaaS）、平台（PaaS）和软件（SaaS）。

（1）IaaS属于最底层的服务级别，其服务更偏向于硬件部分，只提供虚拟硬件，而没有软件栈。给使用者提供前端的存储、网络、计算资源等一系列服务，使用者可以通过这些服务部署操作系统和配置所需环境。

（2）PaaS服务是建立在IaaS架构之上的一种服务，它包括虚拟一组相同的物理服务器（可由一个或者多个服务器组成）、操作系统及特定的应用程序（例如面向Web的应用程序的Apache和MySQL）。一些平台在某些环境下可以预先进行选择和定义，那么，在较为特殊的情况下，VM镜像能够非常好地应用其中，在这样的镜像环境中囊括了所有的特定的应用程序。

（3）Internet上的软件都是通过最上层的SaaS的服务形式进行访问的。通常将ASP称作SaaS的最早期的方法。作为交付软件，ASP可以通过互联网络对软件订阅进行交付或存放，并根据软件的实际使用收取相关的费用；同时其可以利用互联网络对软件进行远程操作；除此之外，其还可以对本地进行的Web服务进行相关的应用程序操作，利用Web浏览器对应用程序进行远程操控。

3 结 论

云计算是基于多种技术的新兴计算模式，其集合了虚拟化资源和多种新型应用技术模式。但是云计算也不是毫无缺陷的，保密性和安全性方面的缺陷是影响其大规模应用的关键因素，安全性能有待于与进一步提升，对云计算进行选择时，需要慎之又慎。云计算推动了Linux开源开发的进程，实现了对资源的最大化利用，在此背景下，大量投资流向云计算，使其慢慢转变为集中式数据中心，加大对云计算技术的应用研究有利于为云计算应用领域提供更为丰富的理论支撑。

参考文献

[1] 房秉毅，张云勇，陈清金，等.云计算网络虚拟化技术 [J].信息通信技术，2011，5（1）：50-53.

[2] 姚远耀，张予民.云计算在网络安全领域的应用 [J].科技广场，2009（7）：86-88.

[3] 刘谦.面向云计算的虚拟机系统安全研究 [D].上海：上海交通大学，2012.

[4] 陈全，邓倩妮.云计算及其关键技术 [J].计算机应用，2009，29（9）：2562-2567.

[5] 杨冰，张保稳，李号，等.面向云计算中虚拟化技术的等级保护要求研究 [J].信息安全与通信保密，2014（2）：106-111.

[6] National Institute of Standards and Technology. Version 15.The NIST Definition of Cloud Computing.Peter Mell and Tim Grance，2009-10-07：37-38

[7] 王雷，房倩.对“云安全”的初探 [J].实验室科学，2009（5）：92-93.

作者简介：苏杰（1981.04-），男，汉族，湖北十堰人，中级职称，毕业于湖北省汽车工业学院，本科。研究方向：计算机网络、云计算。