架构基于虚拟化技术的云计算平台

标签:技术前沿虚拟化云计算

访客:17538  发表于:2012-05-07 10:33:47

1、虚拟化技术研究

虚拟化技术,可以把一个物理单元虚拟成多个逻辑单元,这样,一个物理单元就可以运行多个应用。这对于资源使用效率的提高,有着不可估量的作用,并且各种资源的管理也更加方便。目前云计算模式主要分为:私有云、公有云和混合云。无论是哪种云,其目标都是整合资源为客户服务,系统资源具备高性能的处理能力成为了必然要求。

目前,传统处理器的利用率普遍低下,很大部分资源都被白白浪费,哪怕最昂贵的处理器的利用率也仅在20%左右。面对这一问题,虚拟化技术应运而生,有效的解决了服务器处理能力的利用率问题。虚拟化技术包括:内存虚拟化、存储虚拟化、硬件虚拟化、软件虚拟化等各项技术。本文研究的基于虚拟化技术的云计算平台主要实现了服务器的虚拟化,将一个服务器当成多个服务器使用,大大提高了处理能力。

比如说,一般的服务器,3个独立的物理服务器可以运行3种不同的应用,但是在采用服务器虚拟化之后,这3种不同的应用可以运行在3个独立虚拟的服务器上,而这3个虚拟化的服务器只需要用一个物理服务器来托管。由此可见,服务器虚拟化大大提高了服务器处理能力的利用率,节约了大量资源。

目前应用最广泛的虚拟化技术分为全虚拟化和半虚拟化。研究表明,虚拟化的特性为云计算平台抽象了硬件资源。这样,云计算平台的弹性设计就可以获得大量的便利,基于SOA的云计算平台的可扩展性也大大增强。针对全虚拟化来说,采用的是DBT技术,在虚拟机运行的时候,在敏感指令前插入指令将执行陷入到虚拟机监视器中,这种技术的优点在于代码的转换是动态的。本文中提出的基于虚拟化技术的云计算平台就是采用全虚拟化技术构建的,而且是采用全虚拟化的KVM。

2、服务器云的构建

云计算平台的功能实现和子系统运行都要依赖于服务器云,因而,服务器云对于整个云计算平台的重要性不言而喻。近年来,计算机逐渐从大型机向微型个人计算机过渡,但是用户对于获得异构类型的操作系统和应用程序仍然比较困难。目前来说,用户在轻量级的设备选择应用比较茫然和混乱,难以得到完善的服务。云计算平台依托其自动性,可以为用户对服务的选择提供极大的便利。虚拟化技术使得底层差异封装为统一的应用接口,用户在使用时,只需要通过云计算平台选取自己需要的服务即可。这大大方面了用户,也提高了系统的利用率。

3、云计算模式的特性研究

与分布式计算和网络计算相比,云计算具有其他两者无可比拟的优势。主要表现在以下几个方面:

首先,云计算具有超大的规模。以Google出为例,目前的Google云计算已经拥有了100多万台服务器,超大规模的基础模块决定着云计算无可比拟的计算能力。IBM、微软、Yahoo等的云计算平台也拥有海量的服务器,平均达到了几十万台。其次,云具有扩展性。云计算的扩展性主要体现在计算资源、存储能力和负载均衡这三个方面。而云计算平台构建所采用虚拟化技术。不仅满足了云计箅平台的扩展,更大大提高了平台的处理能力,能够为用户提供更加全面的服务。

同时,针对用户不断增长和变化的需求。云计算平台可以通过规模的动态伸缩来满足。在进行复杂的工作时。云计算能够将负载分成小块,并将工作分配到可逐渐扩展的云计算中心,这个过程所需要的管理费用几乎为零。

云计算的优越性小仅体现在其处理计算能力上,管理上的自动性也使得云计算优于其他类型的计算。在应用中,不需要云计算平台管理员的干预,用户可以通过用户接口按照自己的需要申请计算资源和应用,方便的建立起资源环境。

另外,云计算模式基于SOA的架构,动态的分配共享的计算资源,具有高灵活性、高可用性以及虚拟性。在物理层面上,云计算平台可以支持的硬件包括:PCServer、PC机和小型机等。

总结以上几点云计算的优势可以看出,云计算跟网络计算和分布式计算相比,更加具有商业性和适应性,应用范围也更加广泛。云计算的这些功能要实现,理论上来说需要高性能的服务器来支撑,这需要高昂的设备费用。但是,基于虚拟化技术的云计算平台很好的解决了这个问题。在保证云计算平台高可用性和高可靠性的前提下,大大降低了设备成本,使其能更好更广泛的服务于客户。

4、云计算平台总体架构

本文研究的服务器云的主要构成为:硬件服务器HP、IBM3650、Red Hat Enterprise Linux Server操作系统和KVM。通过Red Hat云计算平台管理软件,将所有的服务器整合为一个统一的云计算服务器平台。然后把统一的硬件资源抽象出来,这些硬件资源包括CPU资源池、memory资源池、network资源池和storage资源池。根据需要,任意云都可以在统一的资源池中获取硬件资源并运行。

5、结论

云计算是一种新型的计算模式,能够为面向市场的资源管理方式提供强有力的支持。但是,目前的云计算还存在一砦问题,其中最主要的问题就是云计算系统的耗能太大。因此,如何减少能耗,提高能源的利用率,建造高效的冷却系统是现在主要的研究方向。此外,为了更加方便的创建云计算应用,拓展应用范围,开发出更容易使用的编程环境和编程工具也亟待解决的问题。总的来说,云计算以其无可比拟的优越性确定了其广阔的发展前景,但是我们不能盲目乐观,要深知云计算,特别是基于虚拟化技术的云计算平台的成熟,还有一个漫长的过程。我们的研究工作依然任重而道远。

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