虚拟化技术在新一代云计算数据中心的应用研究

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　　摘要：虚拟化技术不仅弥补了计算机主机有限操作技术的缺陷，还能够使得多种操作技术同时运行。虚拟化技术借助云计算，数字化等发达手段推动云计算数据中心不断发展，但在实际应用中仍存在一些问题。根据此背景，本文主要对云计算数据中心虚拟化技术的应用进行研究和探讨，以提供参考。
　　关键词：云计算;虚拟化技术;数据应用
　　中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）01-0070-01
　　近年来，互联网可以说是发展迅速，根据不完全调查和统计，2017年全球的信息量达到了2.5万亿GB。21世纪初，存储数据大幅增加，企业软硬件维护成本居高不下，企业在IT部分只投入了20%的有用于软硬件更新和商业价值提升，而80%用于系统维护。云计算是使用互联网完成随时随地访问共享资源池的一种计算形式，其资源服务是一种重要形式，可以为用户提供一般数据管理、大规模数据处理、应用程序管理等。
　　1 云计算以及虚拟化技术概述
　　1.1 云计算网络构架
　　云基础配置的构架特点是灵活性、动态性和弹性，而数据中心是云基础设施的核心组成部分，也需要具备这些特点。传统类型数据中心也可以形成云计算的核心基础，但传统的运营架构不大能满足IT领域工作的动态需求。作为IT行业的一种新运营模式，大量的资源计算被按需部署并提供动态服务。交换体系结构是网络设备的核心部分，数据中心是集成应用和云计算的基础平台，要求要更高。新型云计算中心的网络架构是基于动态路由的交换架构，即多级架构。各级中的切换单元连接到下一级切换单元。作为一种典型的三级交换架构，云网络构架由两个参数定义，k是中间级交换单元数，n是第一级和第三级交换单元数，然后第一级和第三级由n个K*k交换单元组成，中间级由k个n*n交换单元组成，形成k*n的交换网络，即在网络下有k*n输入端和输出端。新一代云数据中心的网络交换架构可扩展，可重构，无限通畅，支持扩展交换机端口系统容量。
　　1.2 虚拟化技术定义
　　目前为止，IT领域中还没有对虚拟化提出一个明确的标准概念。虚拟化其实是一种抽象产品，它将物理硬件与操作系统隔离开来，提供了更大的IT资源利用率和灵活性。在实际生产环境中，虚拟化技术主要用于解决高性能物理硬件产能过剩和旧硬件产能过低的重组复用，透明底层物理硬件，从而最大限度地利用物理硬件。其涉及的内容十分广泛，包括网络虚拟化、程序虚拟化、储存器虚拟化和服务器虚拟化等。
　　2 虚拟化技术应用特点
　　与传统办公模式相比，云计算数据处理大大提高了工作时间和效能。然而，人们使用需求的增加从而产生了虚拟化技术。虚拟化技术不仅改善了X86处理器的运行性能，并且X86处理器的快速普及带动了虚拟化技术的深入应用。
　　虚拟化技术在应用当中显现出了其特性：（1）软件形式：虚拟化技术利用软件形式来进行模拟工作，对服务器资源进行切分，以此创建独立的虚拟运行环境。（2）独立运行：同一物理服务器上运转的多台虚拟设备相互独立，互相不产生影响，隔离方式主要包括计算独立、数据独立、储存独立、访问独立等，数据不会在虚拟机之间产生泄漏现象，服务器程序只是经由配置好的网络进行衔接。（3）高度兼容：虚拟化技术能够在多类硬件平台应用，兼容多种操作体系。（4）接口标准化：虚拟化的硬件利用标准化接口，确保其兼容性。（5）硬件隔离：服务器虚拟化带来了虚拟机和硬件的剥离，降低了彼此的依赖性，为虚拟机的便捷转移提供了良好的前提。
　　3 虚拟化技术在云数据中心的应用
　　3.1 服务器虚拟化
　　这种技术本质上是一种去耦合技术。将上层软件与基础物理设备与操作系统进行分离，然后归在一个可迁移的虚拟机文件中，进行统一管理，加速系统备份，部署和软件发布，增加设备的耦合性能，明显提高系统的可靠性，达到共享目标。在现实操作中，云计算通常依靠虚拟平台来分离硬件设备、虚拟机管理和资源调度。服务器虚拟化技术不仅可以使系统实现快速部署，而且可以实时传输虚拟机。当然，此技术并不是没有缺点的，虚拟化服务器上的宕机频率相对较低，除了资源溢出问题，这可能是由于控制器的位置，物理机器的硬件存在问题，有些可能是黑客入侵。要加强对虚拟服务器运行状态的严密监控，及时发现隐患，不需要运行的虚拟机应立即关闭，出现问题要及时处理，严防“虚拟机溢出”等现象的发生。
　　3.2 资源储存虚拟化
　　在云计算运行过程里，重要基础是资源存储部分。此种虚拟化技术主要家住抽象硬件存储资源展现，即利用虚拟化技术将底层架构与复杂，易于实现以及资源的逻辑映像和物理存储分开，为系统管理器提供简单无缝的虚拟视图。云资源存储虚拟化技术可以使网络资源易于存储和管理，并且可以完成简单的分配，这样一来，即使没有终端存储设备，终端用户也能完成存储服务共享，很大程度上保障了数据资源的安全性。在云计算中心，跨数据中心的资源管理需要上层资源和物理链路层调度的匹配和自动化，每个用户需要在数据中心外另建虚拟网络服务平台并展开自助管理来实现动态调度。当企业信息化采用云计算模式时，备份数据通常放在云端，或放在虚拟机中（或虚拟存储），就在进行备份时，许多管理员可能会忽略备份虚拟机的安全性。如果备份服务器受到攻击，数据安全也得不到有效保障。
　　3.3 网络服务虚拟化
　　网络服务虚拟技术是一种新型网络服务形式，是云数据中心网络研究的重点部分，旨在为用户提供网络服务，满足用户需求，利用虚拟技术可以提高网络服务的扩展性，提高网络资源利用率。由于云数据网络的虚拟化是由多个层次组成的，每个层次都有明确的分工，如接入层、核心层、虚拟网络交换等，因此要依靠大型云计算用户的要求，以及多样化的接入方式和广泛的分布范围，提出一些可行性方案来提高网络接入的可扩展性和适应性。网络虚拟化技术的迅速发展需要相应的硬件技术支持， ASIC、NP、FPGA等芯片的发展在一定程度上支持了这项技术。技术的发展使虚拟化技术能够将虚拟形式与传统的物理技术分离开来，逐步过渡到共享虚拟化。
　　4 结语
　　虚拟化技术与云计算数据中心的协调发展是相辅相成的，虚拟化技术的实践应用更是推动了云计算的发展，云数据虚拟化应用未来的工作面是全面虚拟包含服务器、存储和网络硬件设施的底层硬件，构建一个共享的、按需运转的网络数据环境。虽然在现阶段的发展中仍存在一些问题，但总体上虚拟技术的应用还是发挥了极大的作用。
　　参考文献
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