对计算机服务器虚拟化关键技术的几点探讨

高翔 简丽琼

宁夏血液中心 宁夏 银川 750001

引言

计算机已经成为人们常用的工具之一，也是各个行业中应用最为广泛的技术之一，将虚拟化技术应用于计算机服务器中，提高了计算机的应用范围，也提高计算机作为服务器的应用效率。大量的应用实例表明，将虚拟化技术应用计算机服务器中，不能提高计算机内部功能的利用效率，还能充分发挥计算机服务器的兼容性功能，在提升计算机服务器运用的稳定性、安全性、可靠性方面具有十分重要的作用。计算机服务器虚拟技术已经在不同的领域得到了广泛的应用。通过对计算机服务器虚拟化关键技术进行分析，便于人们更多地了解该技术的具体应用。

1 计算机服务器虚拟化技术的作用

1.1 整合计算机资源

计算机服务器虚拟化一个基本的功能是整合计算机的资源，随着信息数据不读的增加，数据呈现出几何级数的变化，在数据处理的过程中，如何综合有效的利用数据与资源，成为各个行业需要解决的关键问题，利用计算机虚拟服务器技术可以为各种资源整合提供技术支持，随着云计算技术、大数据技术的应用不断普及，计算机应用资源的集中化管理已经成为关键技术，为云计算与大数据技术应用提供条件。目前，虽然计算机技术得到了全面的改善，但在具体的应用中还存在着硬件资源利用率不足而资源浪费的情况，采用计算机虚拟服务器技术能改善这一现象，可以在原有的技术保持不变的基础上，将各种资源集中在某一计算机服务器中，提高其他资源的利用效率，也能降低计算机硬件资源的成本投入，节约企业的日常办公成本[1]。

1.2 节能降耗

利用计算机虚拟服务器技术，提高了企业资源的利用效率，还可以对企业的能源效率进行合理的控制，利用虚拟化技术可以构建与模拟企业生产的不同场景，对计算机系统的各种硬件设备的运行情况进行模拟分析，从而能够对企业生产的多个环节、计算机系统的软硬件运行情况进行检测，如果发现问题就理解反馈到控制界面上，检测人员就快速的发现问题，及时进行处理，从而达到降低能耗，提高资源的利用效率。

1.3 降低运营成本

随着信息服务商提供的技术愈发多元化的背景下，集约化的投入对企业的运行成本提出了更高的要求，企业实施信息化的关键数据的集中管理，需要企业加大对中心数据库的建设，首先需要完善计算机硬件与许可服务支持的投资，该项的成本费用比较高，第二，需要对计算机系统运维成本的投资。如果企业采用计算机虚拟服务器技术，不仅能提高企业的数据建设与管理，发挥服务器应有的性能，还能有效降低企业的成本投资。

1.4 应用更加平坦化

企业在数据的应用与管理上，采用计算机服务器虚拟化技术，可以使得计算机服务器的应用平台更加透明化、便捷化与扁平化，随着企业生产条件不断提升，其数据中心的平台也需要不断增加，计算机服务器的计算也就变得更加复杂。在不同的环境中，就需要充分考虑不同的操作环境与中间件之间的层面问题，利用虚拟服务器技术可以将系统的应用于硬件平台相互隔开，跨越不同系统之间的平台限制，快速地完成不同数据之间的处理，有效解决不同系统之间数据不兼容的问题。

2 计算机虚拟服务器的关键技术

2.1 CPU虚拟化技术

CPU技术是虚拟服务器的关键技术之一，能提高服务器的运行效率，主要将服务器中的物理CPU虚拟成一个虚拟化的CPU，提高系统数据处理的效率，将计算机服务器中的物理CPU虚拟成为一个虚拟化的CPU，这样在服务器运行的过程中，就可以使用一个或者多个虚拟的CPU，而且利用服务器虚拟化的CPU在实际运行的过程中，能够相互隔离，一方面提高了服务器的数据处理的效率，另一方面也能够保证服务器中数据的安全。目前，很多计算机操作系统都是基于X86技术框架而构建的，在具体的系统研发设计中，CPU在运行与数据处理的过程中，对于相关命令的执行，主要包括Ring0、Ring1、Ring2、Ring3几个层级的指令，其中Ring0属于指令层级，也是CPU的关键指令层级，可有效执行任何指令，例如，在修改CPU的运行指令时，就需要在Ring0中来设置与完成。通过虚拟化X86系统，这就就在计算机的操作系统与服务器的硬件层之间同时设置了相应的虚拟层，Ring0的功能就是执行控制指令，保住用户的指令只能在虚拟层中运行，从而能提高虚拟服务器的运行效率，使得一些比较特殊的指令，无法直接作用在硬件上，从而保障服务器数据运行的稳定性。在服务器中，采用虚拟化技术则能对各种指令进行控制，从而能有效执行各种指令，并且在计算机服务器虚拟中，为了提高数据的处理效率，采用了先进的二进制代码动态翻译机，可以有效地对一些特殊的指令进行处理，还能将一些应用比较先进的指令前插陷入指令，使得它们直接作用在虚拟机上，这样不管是特殊的指令还是普通的指令，都可以由虚拟机进行指令翻译之后，再执行相关操作。CPU的这种虚拟技术与传统的计算机虚拟技术相比，能够实现多种复杂的系统操作与指令，是当前计算机虚拟服务器CPU虚拟化的关键技术之一[2]。

2.2 内存虚拟化技术

内存虚拟技术是提高计算机运行效率的关键技术，也是实现服务器虚拟化的关键核心之一，而且计算机的内存是决定计算机系统运行稳定的关键，内存虚拟化技术的主要功能是服务器中的内存进行统一管理，并利用虚拟化的封装技术来保证系统能够稳定运行，在对内存进行封装后，保证内存能够在虚拟机内保持良好的运行状态，并为每一个虚拟机提供足够的内存，保证它们运行稳定，并能快速的处理数据，在计算机服务器虚拟技术中，内存虚拟技术与CPU虚拟技术一样，二者之间的访问次数的频率也相互一致与相互配合使用，通过虚拟化的技术，关键是对系统的物理内存进行动态化的管理，对服务器的内存进行合理划分，从而能构建与虚拟层所需的内存地址相一致的映射关系，也能保证计算机服务器的内存地址与之相一致，进而能保证整个虚拟层的内存访问功能，使得虚拟化内存与物理内存运行的一致性工作，提高虚拟服务器的工作效率。内存管理技术与计算机技术的发展是紧密联系在一起，在计算机发展时，就需要内存管理技术，来优化计算机的工作效率，它是采用计算机应用程序来实现的，采用这种方法，耗时比较长，而且虚拟内存技术的成本也比较高，在大量的数据处理时代，这种就内存管理技术已经不能满足要求，合理的采用虚拟化的技术，可以提高内存管理的效率，主要通过CPU的内存管理与网页转换技术，在计算机中的虚拟机中构建服务器的逻辑内部与虚拟内存之间建立相应的映射关系，从而能真正实现计算机内存的虚拟化管理。

3 计算机服务器虚拟化技术的类型与工作方式

3.1 计算机服务器虚拟化

该技术主要功能是针对计算机硬件的运行状况，来生存虚拟化的计算机硬件模拟环境，来完成计算机系统的兼容性操作，一般情况下，在某一种服务器的环境中，可以完成多台虚拟机的虚拟化配置，它可以将服务器的物理资源进行处理，将其抽象与优化为多种具有相应联系的逻辑化资源，然后将服务器中的物理配置进行优化，将它们分隔为若干个物理区域，例如虚拟CPU、虚拟内存、磁盘与I/O接口等，使之它们成为可以随意更改的动态化、虚拟化的资源，从而能优化服务器的资源配置。计算机虚拟服务器技术从虚拟的映射的关系进行分析，主要包括“一虚多”、“多虚一”和“多虚多”等多种虚拟化技术，不同虚拟化技术也提供了多种不同的虚拟形态与关键性的技术，能形成不同的通信方式，可以将多台物理服务器虚拟为单个的逻辑服务中，形成“一虚多”的虚拟化模式，也可以将多台服务器虚拟为单个逻辑后，再形成多个的虚拟化的技术环境，从而形成“多虚多”的虚拟化工作环境。在具体的工作中，需结合具体的工作环境，形成不同的虚拟化环境，例如可以完成数据的制作与存储的功能，将文件信息共享、备份、恢复等提供多方面的支持与管理等。计算机的服务器虚拟化技术，不仅能节约大量的设备成本，还能提高服务器数据处理的效率，为数据的处理提供多元化的环境，对提高数据处理的安全性具有十分重要的作用[3]。

3.2 计算机网络虚拟化

在网络通信中，为了保证用户数据的安全，可以采用计算机虚拟化的网络进行数据传输，这种虚拟技术一般应用于不同计算机设备的信息交换，可以采用部分网络虚拟化或者全部网络虚拟化两种方式，当前的虚拟化网络主要包括VLAN、VPN等网络协议而构建的虚拟化网络技术，以及利用虚拟机监视器而且形成虚拟网络，从而能够访问服务器上的所有物理设备的虚拟网络。VLAN也被称为广播域，采用的是单个的广播域来对应特定的用户的通信活动，在与不同用户建立连接时，需要采用不同的路由器来完成相应的通信连接。这种虚拟化的通信方式是在ATM交换技术的基础上，不同用户的功能与网络的连接方式，将不同的用户节点划分为不同的“逻辑工作组”，来构建不同的虚拟网络，利用这种“逻辑工作组”的通信方式，可以对通信区域进行划分，在一定程度上限制虚拟广播的通信方式，在保证数据传输安全的同时，还减少了整改虚拟网络的数据传输量，而且在不同的虚拟网络之间，只能通过路由器来连接完成通信活动，也有利于网络通信的安全。VPN技术主要功能是在公共网络中建立虚拟专用网络，采用网络节点进行连接，与虚拟服务器之间建立连接，而是不采用物理连接来完成通信之间的连接，也是采用逻辑框架来完成数据的通信，在数据通信的过程中，逻辑网络由公用网络服务商来提供，而数据的传输则采用公共网络提供的网络通道来建立逻辑通信，这种虚拟专用网络的通信时一种点对点的数据传输与通信的方式，在通信传输的过程中，网络中的数据会进行加密处理，用户只有完成登录认证之后，在用户与虚拟服务器之间建立安全的通信通道之后，才能完成相应的信息数据接收工作，进而能有效提高网络通信数据的安全。

3.3 计算机虚拟化技术的工作方式

计算机虚拟化技术也是提高计算机处理数据的重要技术之一，能有效解决计算机性能运行不足的问题，利用逻辑管理平台，将计算机设备进行虚拟化的处理，对各种硬件资源进行优化配置。它一般可以分为桥接模式和网络地址转换等两种工作方式，不同的工作技术应用在不同的工作环境中。桥接模式又被称为柄体模式或接口模式，主要是采用虚拟化软件技术来实现虚拟服务器的桥接任务，从而能提高计算机处理数据的性能，在具体的桥接过程中，计算机的抽象部分与物理部分是分离的，在具体的桥接过程中，能够形成不同的虚拟系统，使得虚拟化技术的形成可以通过相应的协议实现与其他设备的连接。在计算机虚拟化技术与其他设备的连接过程中，需要利用网络安全码来完成不同数据信息的沟通与传输，对保证通信的安全具有十分重要的作用。网络地址转换模式属于接入广域网技术，也是计算机虚拟技术的一种重要形式，网络地址转换通过路由NAT来完成，从而简化了计算机接入网络的流程，NAT是一种IP地址转换技术，不仅提高网络通信中的IP地址不足的情况，能够完成通信网络中的虚拟路由器与交换机的建设，完善虚拟计算机网络中的资源配置，提高网络资源的运行效率，还能避免外部网络攻击，有效的保证通信数据的安全，降低了网络通信的成本，提高了网络通信的安全效率[4]。

4 结束语

计算机服务器虚拟化技术在计算机领域中具有十分广泛的应用，但就目前的技术来分析，服务器虚拟化技术的发展仍处于初级阶段，在网络通信安全、网络数据传输的速率处理等方面还需要进一步提升，而在数据备份、存储容量的虚拟化技术方面还需进行深入的研究。计算机服务器虚拟化技术的工作原理较为复杂，随着计算机技术的不断发展，虚拟化技术的运用也会发生变化，在具体地使用过程中，需要不断地对计算机虚拟化技术进行研究，才能满足未来计算机技术应用的需求。