如何架構基於虛擬化技術的雲計算平臺

隨著商業的推崇，雲計算如何提高系統性能成為了新的研究課題，針對這些問題，本文主要提出了基於虛擬化技術的雲計算平臺的架構，研究了平臺的伺服器雲，這是平臺的核心所在。

虛擬化技術研究

虛擬化技術，可以把一個物理單元虛擬成多個邏輯單元，這樣，一個物理單元就可以運行多個應用。 這對於資源使用效率的提高，有著不可估量的作用，並且各種資源的管理也更加方便。 目前雲計算模式主要分為：私有雲、公有雲和混合雲。 無論是哪種雲，其目標都是整合資源為客戶服務，系統資源具備高性能的處理能力成為了必然要求。

目前，傳統處理器的利用率普遍低下，很大部分資源都被白白浪費，哪怕最昂貴的處理器的利用率也僅在20%左右。 面對這一問題，虛擬化技術應運而生，有效的解決了伺服器處理能力的利用率問題。 虛擬化技術包括：記憶體虛擬化、存儲虛擬化、硬體虛擬化、軟體虛擬化等各項技術。 本文研究的基於虛擬化技術的雲計算平臺主要實現了伺服器的虛擬化，將一個伺服器當成多個伺服器使用，大大提高了處理能力。

比如說，一般的伺服器，3個獨立的物理伺服器可以運行3種不同的應用，但是在採用伺服器虛擬化之後，這3種不同的應用可以運行在3個獨立虛擬的伺服器上，而這3個虛擬化的伺服器只需要用一個物理伺服器來託管。 由此可見，伺服器虛擬化大大提高了伺服器處理能力的利用率，節約了大量資源。

目前應用最廣泛的虛擬化技術分為全虛擬化和半虛擬化。 研究表明，虛擬化的特性為雲計算平臺抽象了硬體資源。 這樣，雲計算平臺的彈性設計就可以獲得大量的便利，基於SOA的雲計算平臺的可擴充性也大大增強。 針對全虛擬化來說，採用的是DBT技術，在虛擬機器運行的時候，在敏感指令前插入指令將執行陷入到虛擬機器監視器中，這種技術的優點在於代碼的轉換是動態的。 本文中提出的基於虛擬化技術的雲計算平臺就是採用全虛擬化技術構建的，而且是採用全虛擬化的 KVM。

伺服器雲的構建

雲計算平臺的功能實現和子系統運行都要依賴于伺服器雲，因而，伺服器雲對於整個雲計算平臺的重要性不言而喻。 近年來，電腦逐漸從大型機向微型個人 電腦過渡，但是使用者對於獲得異構類型的作業系統和應用程式仍然比較困難。 目前來說，使用者在羽量級的設備選擇應用比較茫然和混亂，難以得到完善的服務。 雲 計算平臺依託其自動性，可以為使用者對服務的選擇提供極大的便利。 虛擬化技術使得底層差異封裝為統一的應用介面，使用者在使用時，只需要通過雲計算平臺選取自 己需要的服務即可。 這大大方面了使用者，也提高了系統的利用率。

雲計算模式的特性研究

與分散式運算和網路計算相比，雲計算具有其他兩者無可比擬的優勢。 主要表現在以下幾個方面：

首先，雲計算具有超大的規模。 以Google出為例，目前的Google雲計算已經擁有了100多萬台伺服器，超大規模的基礎模組決定著雲計算無可 比擬的計算能力。 IBM、微軟、Yahoo等的雲計算平臺也擁有海量的伺服器，平均達到了幾十萬台。 其次，雲具有擴充性。 雲計算的擴充性主要體現在計算資 源、存儲能力和負載均衡這三個方面。 而雲計算平臺構建所採用虛擬化技術。 不僅滿足了雲計箅平臺的擴展，更大大提高了平臺的處理能力，能夠為使用者提供更加全 面的服務。

同時，針對使用者不斷增長和變化的需求。 雲計算平臺可以通過規模的動態伸縮來滿足。 在進行複雜的工作時。 雲計算能夠將負載分成小塊，並將工作分配到可逐漸擴展的雲計算中心，這個過程所需要的管理費用幾乎為零。

雲計算的優越性小僅體現在其處理計算能力上，管理上的自動性也使得雲計算優於其他類型的計算。 在應用中，不需要雲計算平臺管理員的干預，使用者可以通過使用者介面按照自己的需要申請計算資源和應用，方便的建立起資源環境。

另外，雲計算模式基於SOA的架構，動態的分配共用的計算資源，具有高靈活性、高可用性以及虛擬性。 在實體層面上，雲計算平臺可以支援的硬體包括：PCServer、PC機和小型機等。

總結以上幾點雲計算的優勢可以看出，雲計算跟網路計算和分散式運算相比，更加具有商業性和適應性，應用範圍也更加廣泛。 雲計算的這些功能要實現，理 論上來說需要高性能的伺服器來支撐，這需要高昂的設備費用。 但是，基於虛擬化技術的雲計算平臺很好的解決了這個問題。 在保證雲計算平臺高可用性和高可靠性 的前提下，大大降低了設備成本，使其能更好更廣泛的服務于客戶。

雲計算平臺概念架構

本文研究的伺服器雲的主要構成為：硬體伺服器HP、IBM3650、Red Hat Enterprise Linux Server作業系統和KVM。 通過Red Hat雲計算平臺管理軟體，將所有的伺服器整合為一個統一的雲計算伺服器平臺。 然後把統一的硬體資源抽象出來，這些硬體資源包括CPU資源池、 memory資源池、network資源池和storage資源池。 根據需要，任意雲都可以在統一的資源池中獲取硬體資源並運行。

雲計算是一種新型的計算模式，能夠為面向市場的資源管理方式提供強有力的支援。 但是，目前的雲計算還存在一砦問題，其中最主要的問題就是雲計算系統 的耗能太大。 因此，如何減少能耗，提高能源的利用率，建造高效的冷卻系統是現在主要的研究方向。 此外，為了更加方便的創建雲計算應用，拓展應用範圍，開發 出更容易使用的程式設計環境和程式設計工具也亟待解決的問題。

總的來說，雲計算以其無可比擬的優越性確定了其廣闊的發展前景，但是我們不能盲目樂觀，要深知雲計算，特別是基於虛擬化技術的雲計算平臺的成熟，還有一個漫長的過程。 我們的研究工作依然任重而道遠。

(責任編輯：蒙遺善)