云計(jì)算虛擬化平臺性能探究

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1、云計(jì)算虛擬化平臺性能探究　　摘要摘要：隨著云計(jì)算的興起，虛擬化技術(shù)作為其核心技術(shù)之一，再次成為熱點(diǎn)。越來越多的機(jī)構(gòu)加入到虛擬化技術(shù)的研究中，也使得虛擬化技術(shù)得到空前發(fā)展，開源XEN、KVM、vmwere的ESXI、微軟Hyperv這4種虛擬化平臺，無疑是業(yè)內(nèi)優(yōu)秀的代表。通過在相同硬件環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別在4種虛擬化平臺上開啟同等配置虛擬機(jī)，從虛擬機(jī)VCPU的整數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算、磁盤讀寫I/O速率3個方面，對其進(jìn)行性能比較，最終通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，評價(jià)各虛擬化平臺性能的優(yōu)劣。該研究結(jié)果可幫助用戶尋找適合他們的虛擬化平臺。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：云計(jì)算；虛擬化平臺；整數(shù)運(yùn)算；浮點(diǎn)運(yùn)算；磁盤I

2、/O中圖分類號：TP301文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2013）0110001030引言9云計(jì)算是目前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的核心。目前國內(nèi)外對虛擬化的研究主要集中在如下方面：在系統(tǒng)級別方面主要集中在單一系統(tǒng)的虛擬化方法和多計(jì)算系統(tǒng)等領(lǐng)域；在應(yīng)用方面主要集中在服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化以及虛擬化在云計(jì)算中的作用等領(lǐng)域＼[1＼]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和硬件的發(fā)展，服務(wù)器虛擬化在商業(yè)應(yīng)用上的優(yōu)勢日益體現(xiàn)，通過整合服務(wù)器將共有的基礎(chǔ)架構(gòu)資源聚合到資源池中，不僅提高了資源的利用率而且降低了IT成本。由于服務(wù)器及相關(guān)IT硬件減少，占地空間、電力和散熱需求也相應(yīng)

3、減少。同時，通過縮減物理基礎(chǔ)架構(gòu)有助于管理員更靈活、更高效地實(shí)現(xiàn)IT管理工作。服務(wù)器虛擬化可安全地備份和遷移，整個虛擬環(huán)境不會出現(xiàn)服務(wù)中斷。消除計(jì)劃內(nèi)停機(jī)，并可從計(jì)劃外故障中立即恢復(fù)，進(jìn)而提高業(yè)務(wù)連續(xù)性。因此，虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為合并服務(wù)器并最大限度地提高服務(wù)器計(jì)算能力和減少服務(wù)器數(shù)量的有效途徑。服務(wù)器虛擬化在信息化領(lǐng)域中應(yīng)用前景廣闊。1虛擬化技術(shù)與服務(wù)器虛擬化1.1虛擬化技術(shù)91974年，美國計(jì)算機(jī)研發(fā)人員唐納德對虛擬化技術(shù)進(jìn)行了解釋，“在計(jì)算機(jī)控制臺上調(diào)試多個程序時需要對計(jì)算機(jī)的處理器和外設(shè)等資源進(jìn)行合理安排，于是就形成了運(yùn)行在硬件之上的一種專門管理和調(diào)度硬件資源的特權(quán)程序

4、代碼，這些代碼主要關(guān)注硬件資源的時間調(diào)度安排，把硬件資源在邏輯上給用戶的應(yīng)用程序以虛擬的形式呈現(xiàn)了出來＼[2＼]。簡單而言，虛擬化就是把物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬌峡梢怨芾淼馁Y源，以打破物理結(jié)構(gòu)之間的壁壘。虛擬化技術(shù)就是一種邏輯簡化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物理層向邏輯層的變化。虛擬世界運(yùn)行在各種各樣的物理平臺上，資源的管理都將按邏輯方式進(jìn)行，完全實(shí)現(xiàn)資源的自動化分配。從虛擬化的目的來看，虛擬化技術(shù)主要分為平臺虛擬化、資源虛擬化、應(yīng)用程序虛擬化＼[4＼]。平臺虛擬化是針對計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)的虛擬化，又分為服務(wù)器虛擬化和桌面虛擬化；資源虛擬化針對特定的資源進(jìn)行虛擬化，如存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化；應(yīng)用程

5、序虛擬化包括仿真、模擬、解釋技術(shù)等。從虛擬化的方法來看，主要有單一鏡像法、完全虛擬化、半虛擬化。單一鏡像法的代表是Ensim、Vservers；完全虛擬化是虛擬出的硬件功能與底層機(jī)器上的真實(shí)硬件完全相同，代表是VMware和virtualPC；半虛擬化是虛擬機(jī)抽象和底層硬件相似卻并不完全相同，操作系統(tǒng)可以意識到真實(shí)硬件和虛擬硬件的不同之處，代表有Xen和UML＼[3＼]。當(dāng)前所采取的虛擬化模型就是在硬件層上運(yùn)行了一個監(jiān)督程序，從系統(tǒng)架構(gòu)看，虛擬機(jī)監(jiān)督程序（VMM）是整個虛擬機(jī)系統(tǒng)的核心，它承擔(dān)了資源的調(diào)度、分配和管理，保證多個虛擬機(jī)能夠相互隔離的同時運(yùn)行多個客戶操作系統(tǒng)。VM

6、M必須保護(hù)自己不受上層應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的干擾，它要隔離在其上運(yùn)行的多個客戶操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，還要為上層軟件提供一個虛擬的平臺接口。所以，VMM必須控制對CPU、內(nèi)存和I/O接口的訪問。因此，系統(tǒng)級虛擬化主要通過CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化和I/O接口虛擬化來實(shí)現(xiàn)。91.2服務(wù)器虛擬化服務(wù)器虛擬化就是將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務(wù)器變成幾臺甚至上百臺互相隔離的虛擬服務(wù)器，人們不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，讓IT對業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力＼[5＼]。在服務(wù)器上

7、安裝一個虛擬機(jī)監(jiān)控器軟件，將服務(wù)器物理CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡和硬盤等資源抽象出來，映射成若干個虛擬的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡和硬盤，構(gòu)成虛擬機(jī)，每個虛擬機(jī)上可運(yùn)行一個獨(dú)立的操作系統(tǒng)和若干應(yīng)用軟件。其主要有四大特性：（1）分區(qū)。分區(qū)是指在單一物理服務(wù)器上同時和獨(dú)立地運(yùn)行多個虛擬機(jī)。虛擬化層為多個虛擬機(jī)劃分服務(wù)資源；每個虛擬機(jī)可以同時運(yùn)行一個單獨(dú)的操作系統(tǒng)，使得能夠在一臺服務(wù)器上運(yùn)行多個應(yīng)用程序；每個操作系統(tǒng)只能看到虛擬化層為其提供的“虛擬硬件”（虛擬網(wǎng)卡、虛擬內(nèi)存、虛擬CPU等），從而使它認(rèn)為是運(yùn)行在自己的專用服務(wù)