文章编号：25224 / 分类：互联网资讯 / 更新时间：2024-06-21 21:00:41 / 浏览：次

引言

随着数据中心规模和能耗的日益增长，节能减排成为数据中心运营的重要目标。服务器虚拟化作为一种有效的节能策略，受到了广泛关注和应用。本文将介绍服务器虚拟化技术的主要类型、节能原理以及在数据中心节能改造中的应用实践。

服务器虚拟化技术类型

• 裸机虚拟化：将物理服务器上的所有硬件资源（CPU、内存、存储、网络）虚拟化，形成多个虚拟机，每个虚拟机独立运行自己的操作系统和应用程序。
• 容器虚拟化：在主机操作系统上虚拟出一个隔离的运行环境，称为容器，容器内可以运行应用程序，共享主机操作系统的内核资源。
2. 资源优化虚拟化技术可以按需分配资源，确保每个虚拟机都能获得所需的计算、内存、存储和网络资源，避免资源浪费。同时，虚拟化平台可以根据工作负载变化动态调整资源分配，提高资源利用率，降低功耗。

3. 电源管理

虚拟化平台集成了电源管理功能，包括：
• 实时电源监控：可以监控虚拟机的功耗并根据需要调整电源策略。
• 休眠和关机策略：可以根据虚拟机的使用情况自动将虚拟机置于休眠或关机状态，以节省功耗。
• 虚拟机迁移：可以将虚拟机迁移到更节能的物理主机上，以优化功耗。

4. 绿色数据中心建设

服务器虚拟化是构建绿色数据中心的基石技术，可以实现以下节能目标：
• 减少服务器数量：虚拟化技术可以大幅减少数据中心的服务器数量，从而降低机架空间、供电和散热需求。
• 提高能效：虚拟化技术通过优化资源分配、实现休眠和关机，提高服务器能效，降低整体功耗。
• 降低碳排放：服务器虚拟化可以减少数据中心的能耗，从而降低碳排放量，有利于环境保护。

案例分析

某大型互联网公司通过采用服务器虚拟化技术，将原有的100台物理服务器整合到20台虚拟机上，服务器数量减少了80%，能耗下降了40%。通过实施电源管理策略，该公司进一步将服务器功耗降低了15%。

结论

服务器虚拟化是一种行之有效的服务器整合和节能技术，可以减少数据中心的功耗、降低运营成本并实现绿色环保。通过合理应用服务器虚拟化技术，数据中心运营者可以有效改造现有设施，构建绿色节能的数据中心，为企业数字化转型提供强有力的基础保障。

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虚拟化技术包括哪些

虚拟化技术包括哪些如下：

虚拟化技术是指将计算机资源（如CPU、内存、存储、网络）进行抽象和集中管理的一种技术，可以有效地提高硬件的利用率、灵活性和可扩展性。虚拟化技术包括以下几种：

1.服务器虚拟化：服务器虚拟化是指将一台物理服务器分割成多个虚拟服务器，每个虚拟服务器都可以运行一个或多个独立的操作系统和应用程序。服务器虚拟化可以提高服务器的利用率、降低成本、提高可靠性和灵活性。

2.桌面虚拟化：桌面虚拟化是指将多个桌面环境虚拟化运行在服务器或云平台上，用户通过网络远程访问这些虚拟桌面，可以获得与本地桌面相同的使用体验。桌面虚拟化可以提高桌面资源的利用率、降低管理成本和安全风险。

3.网络虚拟化：网络虚拟化是指将物理网络资源进行抽象和集中管理，从而实现多个虚拟网络的运行。网络虚拟化可以提高网络的灵活性、可扩展性和安全性，降低网络管理的成本。

4.存储虚拟化：存储虚拟化是指将多个存储设备进行虚拟化，从而实现逻辑上的统一管理和使用。存储虚拟化可以提高存储资源的利用率、降低存储成本和管理复杂度。

5.应用程序虚拟化：应用程序虚拟化是指将应用程序和相关组件进行封装，从而可以在不同的操作系统和硬件环境中运行。应用程序虚拟化可以降低应用程序的依赖性、提高应用程序的可移植性和安全性。

6.数据虚拟化：数据虚拟化是指将多个数据源进行抽象和集中管理，从而实现逻辑上的数据整合和查询。数据虚拟化可以提高数据的可访问性、可扩展性和安全性，降低数据管理的复杂度。

以上六种虚拟化技术，每一种技术都有自己的特点和优势，在实际应用中需要根据具体的业务需求和技术环境选择适当的虚拟化技术进行实施。同时，虚拟化技术也存在着一些挑战和限制，如性能、可靠性、安全性等方面的问题，需要进行有效的管理和监控。

虚拟化主要有哪几类

虚拟化主要分为以下几类：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化和桌面虚拟化。 服务器虚拟化是最常见的一种虚拟化技术，它允许在一台物理服务器上运行多个虚拟服务器。 每个虚拟服务器都有自己的操作系统和应用程序，可以独立运行，互不影响。 这种技术可以大大提高服务器的利用率，降低成本和能耗。 例如，VMware的vSphere和微软的Hyper-V都是服务器虚拟化的典型代表。 存储虚拟化是将多个物理存储设备整合成一个逻辑存储资源池的技术。 它屏蔽了物理存储设备的复杂性，提供了统一、简化的存储管理界面。 存储虚拟化可以提高存储资源的利用率，实现数据的灵活迁移和备份。 典型的存储虚拟化产品包括EMC的VPLEX和NetApp的ONTAP等。 网络虚拟化是将网络资源进行抽象和分割，以提供灵活、可扩展的网络服务。 它可以实现网络的动态配置和管理，提高网络资源的利用率。 网络虚拟化技术包括软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等。 例如，VMware的NSX和思科的ACI都是网络虚拟化的代表产品。 应用虚拟化是将应用程序从操作系统中解耦出来，使其可以在任何设备上运行的技术。 这种技术可以简化应用程序的部署和管理，提高应用程序的兼容性和可移植性。 例如，Citrix的XenApp和Microsoft的App-V都是应用虚拟化的典型产品。 桌面虚拟化是将用户的桌面环境进行集中管理，并通过网络将桌面环境交付给用户使用的技术。 它可以实现桌面的快速部署和统一管理，提高数据的安全性和可维护性。 例如，VMware的Horizon和Citrix的XenDesktop都是桌面虚拟化的代表产品。

虚拟化技术有哪些？

常见的虚拟化技术有哪些

1. KVM ：为完全虚拟化技术，依赖在操作系统上，需要在操作系统上运行，不能直接在物理机上运行，这种虚拟化必须要求cpu支持虚拟化功能，即虚拟化模块内置在cpu中，因此kvm就不用将cup和内存全部模拟出来，直接调用物理机cpu和内存只需对它们执行分配操作，使得虚拟机的性能大大提升，其性能与物理机基本相当，kvm模块是内置在linux系统中的，是系统自带的，无需再安装。 ：半虚拟化，要求客户机系统的内核要知道自己是在虚拟化环境中运行，所以客户机系统架构要和宿主机或物理机系统架构相同，即需要支持客户机系统内核的修改；支持内核修改的系统必然是开源系统，而闭源系统就不支持内核修改，例如微软、苹果的操作系统都不开源，不支持xen半虚拟化技术 ，这是XEN的一大缺陷，3.0版本之后也支持完全虚拟化。 与XEN对比：由于现在大多数CPU都内置虚拟化功能，所以基本都支持KVM虚拟化技术；而XEN虚拟化技术必须得是开源的操作系统、需要修改客户机系统内核、要保持客户机系统架构和宿主机系统架构一致，这是XEN的一大致命缺陷，避免不了逐渐被KVM替代，不过3.0版本之后XEN也支持完全虚拟化，提高了兼容性，由于KVM的火热依然挡不住被KVM替代。 ：虚拟化VNWARE-esxi 是一个独立的操作系统，直接运行在物理机上，不依赖操作系统，esxi 有自带的服务端管理服务器，可创建虚拟机，上传镜像文件，此管理服务器不支持虚拟机的移动；但将vsphere-server安装在window-server2008上可以实现远程服务端管理虚拟机，支持将虚拟机的移动到另一台物理机上，同样支持虚拟机的创建和iso镜像文件的上传。 5.主流架构平台：x86_64 arm os （客户机）：宿主机或物理机上运行的虚拟机使用的主流模拟器QEMU：模拟键盘、鼠标、显示屏等硬件设备8.虚拟化使用条件：vmware是收费的，KVM和XEN是免费的9.虚拟化CUP指令集所属公司：vmx是inter的，svm是AMD的，都是cup的一个虚拟指令集10.虚拟化常用磁盘格式：1）raw：指定多大空间就创建多大空间，相当于一个占用物理空间的文件，可以直接挂载使用，数据的保存在磁道上是顺序保存，所以其性能是最好的，但占用的空间是最大的，不利于虚拟机的迁移，KVM和XEN默认此磁盘格式。 2）qcow2：主流的虚拟化镜像格式，可以在镜像上做多个快照，数据的保存在磁道上是随机的，性能接近RAW磁盘格式，磁盘占用更小的存储空间，磁盘占用物理空间的大小是随着存入磁盘的数据的增加而增大，虚拟机的迁移比RAW格式更快捷。 3）vmdk：kvm和XEN等虚拟技术上用的不多，但在vmware-esxi上此镜像格式性能还是相当稳定，比较出色。

8种有效降低数据中心能耗的方法

随着新一代数据中心建设浪潮的兴起，随着企业机房里服务器的密度越来越高、数量越来越大，电力消耗和散热能力正在成为企业IT管理员重点关注的问题，数据中心所消耗的电力以及要冷却这些被转化为热量的电力消耗都达到了越来越高的水平。 电力的巨大消耗带来各种严峻问题，巨额的电力成本会让企业的整体成本上升，并且，相对而言在一段时期内任何一个数据中心的电力供给都是有限的，所以即便是通过增加硬件来力求平衡，最终页仍然要面对电力供给与占地面积的问题，在日益倡导绿色环保和严格审核的低碳时代，降低数据中心的能耗极为必要。 在保证数据中心基础设施的最低电力供给的同时又能显著减少电力消耗与电力成本的方法有以下这些：1、 服务器虚拟化服务器的电力消耗占整个数据中心电力消耗的一半左右，虚拟化技术让一台物理服务器可以运行多个多个虚拟主机，这让单独服务器的计算资源可以被多个环境共享，通过调整服务器的负载，可以让计算资源得到充分利用。 降低二氧化碳排放量，降低管理和运营成本。 服务器虚拟化技术降低成本是非常明显的，平均来说，以一个月为周期，和应用多台服务器的非虚拟化站点相比，应用虚拟化技术的服务器站点在数据流量、能耗、受攻击威胁和总体拥有成本只有前者的10%。 虚拟化技术让企业更加绿色，运行多台服务器会产生大量的热量，并需要额外的能耗进行冷却。 通过虚拟化技术，30台服务器可以整合到3台，这可以降低15至30吨的二氧化碳排放量——相当于在公路上减少7辆汽车。 2、 采用现代化冷却系统HVAC系统通常是数据中心第二大耗电系统，据Data Center Users Group估计，消耗的电能占数据中心能源消耗的37%。 空气调节系统只有在处理小范围时才能到达较高效率，面对大规模的数据中心，多数冷却系统的冷却任务都无法最优化处理，冷却效率非常低。 通常，用现代化、模块化和更高效的组件替代一些传统空调设备进行冷却处理可以节约大量电能。 在气候条件便利的情况下，采用类似用外部冷空气替代电力系统来进行冷却等更节能的方式，将可以更加节约电能。 3、重组数据中心数据中心的数量和规模的扩大在过去的几年中非常明显，而服务器则被随处安装，非常缺乏计划性。 这导致了数据中心的发热与散热不均，超载的IT环境也很难保证冷却系统的最优化运行。 对数据中心服务器的物理位置进行重组，例如配置冷、热通道，都可以显著减少冷却系统的负荷。 封堵掉会导致冷却效果降低的洞孔。 4、升级数据存储器数据存储器也是数据中心电能消耗大的主要原因之一。 更新存储系统也可以显著减少这电力开支。 一般来说，新磁盘比旧磁盘能效更高，而一个高容量磁盘则比两个相同容量的低容量磁盘消耗能源少。 存储器虚拟化也可以通过提高存储器的利用率、避免提供过量存储空间来提高能效。 给存储器的空余空间提供能量是对电力的一大浪费。 对于一些应用软件来说，可用SATA磁盘替代光纤驱动，因为后者每terabyte消耗的电能是前者的两倍。 5、升级变压器更新数据中心的交流电供给需要采用变压器。 大量电能就这一过程中损失了。 很多廉价的变压器的效率仅为80%，但通过升级利用率可达90%甚至更多，这样，电力损耗则可明显减少。 6、将服务器芯片更新为低电力消耗产品由于服务器硬件已经到了使用寿命，很明显需要采用耗电量小的服务器CPU和其他组件(比如前面所提到的磁盘驱动器和变压器)。 比如，英特尔的Woodcrest双核Xeon处理器能效是之前旧式单核Xeon处理器的三倍，至少从公司产品数据看是如此。 甚至在某些情况下，出于节能的目的，应该在服务器还未到寿命时就对其进行更新。 7、开展软件审核运行不必要的服务器毫无意义，因此绘制一份清晰的最新图表，注明需要运行的服务器及运行原因，这样可以明确哪一应用软件可以被转移到另一台服务器上。 软件审核也可以协助辨明空转的服务器。 8、提高冷却温度数据中心硬件需要进行更新，或许冷却温度超出了指定范围。 提高数据中心的温度一度可使得温度在推荐范围之内，同时你可以减少电力消耗。 一个有效的规划和现代化模块系统可使得在同一设备内维持不同的温度，以确保冷却范围在指定范围内。

虚拟化的分类

虚拟化的分类主要包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化和桌面虚拟化。 首先，服务器虚拟化是通过虚拟技术将一台物理服务器分割成多个独立的虚拟服务器，每个虚拟服务器都有自己的操作系统和应用程序，这些虚拟服务器可以独立运行且互不影响。 这种虚拟化技术可以提高服务器的利用率，减少服务器数量，降低成本，并且提高系统的灵活性和可维护性。 例如，VMware的vSphere就是一种常用的服务器虚拟化技术。 其次，存储虚拟化是通过将多个物理存储设备整合成一个或多个逻辑存储池，以实现统一管理和高效利用存储资源。 这种虚拟化技术可以简化存储管理，提高存储资源的利用率，降低存储成本，并提供更好的数据保护和恢复功能。 例如，EMC公司的VPLEX就是一种典型的存储虚拟化技术。 再次，网络虚拟化是通过虚拟技术将物理网络资源抽象化，形成虚拟网络资源。 这种虚拟化技术可以提高网络的灵活性和可扩展性，实现网络资源的动态分配和高效利用，提高网络安全性和可靠性。 例如，思科的Nexus 1000V就是一种网络虚拟化技术。 最后，桌面虚拟化是通过将桌面环境及其应用程序托管在数据中心服务器上，用户通过网络访问这些虚拟桌面。 这种虚拟化技术可以简化桌面管理，提高数据安全性，降低桌面维护成本，并为用户提供灵活的桌面访问体验。 例如，VMware的Horizon View就是一种常用的桌面虚拟化技术。 综上所述，虚拟化的分类包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化和桌面虚拟化。 这些虚拟化技术都在各自的领域发挥着重要作用，推动着企业IT架构的转型和升级。

什么是服务器虚拟化

服务器虚拟化是一种技术，它通过软件将物理服务器资源（如CPU、内存、存储和网络等）抽象化，从而将其分割成多个虚拟服务器，每个虚拟服务器都运行其独立的操作系统和应用程序，就像是一台独立的物理服务器一样。 详细来说，服务器虚拟化技术允许我们在单个物理服务器上同时运行多个虚拟服务器，每个虚拟服务器都有其自己的操作系统、应用程序和数据。 这些虚拟服务器相互隔离，互不影响，可以独立地进行启动、停止、备份和迁移等操作。 虚拟化技术通过动态分配物理服务器资源，可以提高资源利用率，降低能耗，减少硬件成本，同时还可以提高系统的可用性和灵活性。 例如，假设我们有一台物理服务器，其配置为32核CPU、256GB内存和10TB存储。 我们可以使用虚拟化技术将其分割成4个虚拟服务器，每个虚拟服务器的配置为8核CPU、64GB内存和2.5TB存储。 这样，我们就可以在同一台物理服务器上同时运行4个不同的操作系统和应用程序，而它们之间相互独立，互不影响。 服务器虚拟化技术的应用非常广泛，如在云计算环境中，虚拟化技术是实现基础设施即服务（IaaS）的关键技术之一。 通过虚拟化技术，云服务提供商可以在同一台物理服务器上同时提供多个虚拟服务器给不同的用户使用，从而实现资源的共享和灵活调度。 此外，在企业数据中心中，虚拟化技术也可以提高资源利用率和管理效率，降低运维成本和风险。 总之，服务器虚拟化技术是一种非常重要的技术，它可以改变我们对传统物理服务器的使用和管理方式，提高资源的利用率和系统的可用性，为云计算和企业数据中心等领域的发展提供有力的支持。

服务器虚拟化有哪几种方式？

服务器虚拟化平台方案主要的有三种，特点分别如下：1、思杰Citrix XenServer ：XenCenter是Citrix的虚拟化图形接口管理工具，可在同一界面，管理多台的XenServer服务器。 管理上，通常会先在XenCenter建立一个服务器群组(Pool)，然后将位于同一机房内的XenServer服务器加入。 和大多数服务器半虚拟化产品相同的是，当数台XenServer服务器连接到同一台共享磁盘驱动器，且将虚拟档案放置于此的前提下，可以通过Xen-Motion这项功能，将虚拟机以手动方式在线转移到其它的XenServer服务器，从事主机的维护，或者降低硬件资源的消耗。 2、微软 Windows Server 2008 Hyper-V：是以Xen的虚拟化技术为基础开发而成的，而这个虚拟化平台目前已整合在64位的Windows Server 2008操作系统，3、VMware ESX Server 这是最常用的：VMware ESX ServerESX Server 运行在服务器裸机上，是基于硬件之上的架构。 属于企业级应用。 用同一台服务器底层硬件，划分出若干虚机，集中管理，很方便的做集群，负载均衡，热迁移等功能。 总特点：将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，或者让几台服务器变成一台服务器来用，我们不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适合！友情提示：深圳天源腾创提供最优解决方案！

主流虚拟化技术有哪些 详解五大虚拟化主流技术

要了解详情，请加我的号，或照片上有我的照片，我们私聊。 可以免费试用的哦！！！！！！！！！自从虚拟化提出以后，至今虚拟化技术分类有很多，方法也有很多，下面来一起了解下什么是虚拟化技术，及分类和方法。 当今发达国家在设计、制造、加工技术等方面已经达到相当自动化的水平，其产品设计普遍采用CAD、CAM、CAE和计算机仿真等手段，企业管理也已采用了科学的规范化的管理方法和手段，目前其主要从制造系统自动化方面寻找出路，为此提出了一系列新的制造系统，如敏捷制造、并行工程、计算机集成制造系统等。 近些年，从虚拟机的大量部署到成功案例逐渐涌现，越来越多的制造企业开始关注虚拟化技术给优化IT基础架构，推动业务创新带来的启发，希望将其与业务相结合，找到掌握新技术、革新先进制造系统和先进制造模式的方法。 虚拟化目前应用于制造业信息化主要体现在IT整合和节约成本，在其他方面很少，而实际上由于虚拟化技术的特点，其应用价值可以在远程公、虚拟制造、工业控制等制造业相关领域都能得到体现。 本文主要对虚拟化技术及其在制造业的应用现状进行综述，提出虚拟化在制造业的应用框架，为相关人员提供该领域的应用研究进展与发展趋势方面的介绍。 1虚拟化技术虚拟化是指为运行的程序或软件营造它所需要的执行环境，在采用虚拟化技术后，程序或软件的运行不再独享底层的物理计算资源，它只是运行在一个完全相同的物理计算资源中，而底层的影响可能与之前所运行的计算机结构完全不同。 虚拟化的主要目的是对IT基础设施和资源管理方式的简化。 虚拟化的消费者可以是最终用户、应用程序、操作系统、访问资源或与资源交互相关的其他服务。 由于虚拟化能降低消费者与资源之间的耦合程度，消费者不再依赖于资源的特定实现，因此在对消费者的管理工作影响最小的基础上，可以通过手工、半自动、或者服务级协定（SLA）等来实现对资源的管理。 1.1虚拟化的分类从虚拟化的目的来看，虚拟化技术主要分为以下几个大类：（1）平台虚拟化（Platformvirtualization），它是针对计算机和操作系统的虚拟化，又分成服务器虚拟化和桌面虚拟化。 服务器虚拟化是一种通过区分资源的优先次序，并将服务器资源分配给最需要它们的工作负载的虚拟化模式，它通过减少为单个工作负载峰值而储备的资源来简化管理和提高效率。 桌面虚拟化是为提高人对计算机的操控力，降低计算机使用的复杂性，为用户提供更加方便适用的使用环境的一种虚拟化模式。 平台虚拟化主要通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O接口虚拟化来实现。 （2）资源虚拟化（ResourceVirtualization），针对特定的计算资源进行的虚拟化，例如，存储虚拟化、网络资源虚拟化等。 存储虚拟化是指把操作系统有机地分布于若干内外存储器，两者结合成为虚拟存储器。 网络资源虚拟化最典型的是网格计算，网格计算通过使用虚拟化技术来管理网络上的数据，并在逻辑上将其作为一个系统呈现给消费者，它动态地提供了符合用户和应用程序需求的资源，同时还将提供对基础设施的共享和访问的简化。 当前，有些研究人员提出利用软件代理技术来实现计算网络空间资源的虚拟化，如Gaia，NetChaser[21]，SpatialAgent。 （3）应用程序虚拟化（ApplicationVirtualization），它包括仿真、模拟、解释技术等。 Java虚拟机是典型的在应用层进行虚拟化。 基于应用层的虚拟化技术，通过保存用户的个性化计算环境的配置信息，可以实现在任意计算机上重现用户的个性化计算环境。 服务虚拟化是近年研究的一个热点，服务虚拟化可以使业务用户能按需快速构建应用的需求，通过服务聚合，可屏蔽服务资源使用的复杂性，使用户更易于直接将业务需求映射到虚拟化的服务资源。 现代软件体系结构及其配置的复杂性阻碍了软件开发生命周期，通过在应用层建立虚拟化的模型，可以提供最佳开发测试和运行环境。 （4）表示层虚拟化。 在应用上与应用程序虚拟化类似，所不同的是表示层虚拟化中的应用程序运行在服务器上，客户机只显示应用程序的UI界面和用户操作。 表示层虚拟化软件主要有微软的Windows远程桌面（包括终端服务）、CitrixMetaframePresentationServer和SymantecPcAnywhere等。 1.2虚拟化的方法通常所说的虚拟化主要是指平台虚拟化，它通过控制程序隐藏计算平台的实际物理特性，为用户提供抽象的、统一的、模拟的计算环境。 通常虚拟化可以通过指令级虚拟化和系统级虚拟化来实现。 1.2.1指令级虚拟化方法在指令集层次上实现虚拟化，即将某个硬件平台上的二进制代码转换为另一个平台上的二进制代码，实现不同指令集间的兼容，也被称作“二进制翻译”。 二进制翻译是通过仿真来实现的，即在一个具有某种接口和功能的系统上实现另一种与之具有不同接口和功能的系统。 二进制翻译的软件方式，它可以有3种方式实现：解释执行、静态翻译、动态翻译。 近年来，最新的二进制翻译系统的研究主要在运行时编译、自适应优化方面，由于动态翻译和执行过程的时间开销主要包括四部分：即磁盘访问开销、存储访问开销、翻译和优化开销、目标代码的执行开销，所以要提高二进制翻译系统的效率主要应减少后3个方面的开销。 目前典型的二进制翻译系统主要有Daisy/BOA、Crusoe、Aeries、IA-32EL、Dynamo动态优化系统和JIT编译技术等。 1.2.2系统级虚拟化方法系统虚拟化是在一台物理机上虚拟出多个虚拟机。 从系统架构看，虚拟机监控器（VMM）是整个虚拟机系统的核心，它承担了资源的调度、分配和管理，保证多个虚拟机能够相互隔离的同时运行多个客户操作系统。 系统级虚拟化要通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化实现。 （1）CPU虚拟化CPU虚拟化为每个虚拟机提供一个或多个虚拟CPU，多个虚拟CPU分时复用物理CPU，任意时刻一个物理CPU只能被一个虚拟CPU使用。 VMM必须为各虚拟CPU合理分配时间片并维护所有虚拟CPU的状态，当一个虚拟CPU的时间片用完需要切换时，要保存当前虚拟CPU的状态，将被调度的虚拟CPU的状态载入物理CPU。 X86的CPU虚拟化方法主要有：二进制代码动态翻译（dynamicbinarytranslation）、半虚拟化（para-virtualization）和预虚拟化技术。 为了弥补处理器的虚拟化缺陷，现有的虚拟机系统都采用硬件辅助虚拟化技术。 CPU虚拟化需要解决的问题是：①虚拟CPU的正确运行，虚拟CPU正确运行的关键是保证虚拟机指令正确执行，各虚拟机之间不互相影响，即指令的执行结果不改变其他虚拟机的状态，目前主要是通过模拟执行和监控运行；②虚拟CPU的调度。 虚拟CPU的调度是指由VMM决定当前哪一个虚拟CPU实际在物理CPU上运行，保证虚拟机之间的隔离性、虚拟CPU的性能、调度的公平。 虚拟机环境的调度需求是要充分利用CPU资源、支持精确的CPU分配、性能隔离、考虑虚拟机之间的不对等、考虑虚拟机之间的依赖。 常见的CPU调度算法有BVT、SEDF、CB等。 （2）内存虚拟化VMM通常采用分块共享的思想来虚拟计算机的物理内存。 VMM将机器的内存分配给各个虚拟机，并维护机器内存和虚拟机内存之间的映射关系，这些内存在虚拟机看来是一段从地址0开始的、连续的物理地址空间。 在进行内存虚拟化后，内存地址将有机器地址、伪物理地址和虚拟地址三种地址。 在X86的内存寻址机制中，VMM能够以页面为单位建立虚拟地址到机器地址的映射关系，并利用页面权限设置实现不同虚拟机间内存的隔离和保护。 为了提高地址转换的性能，X86处理器中加入TLB，缓存已经转换过的虚拟地址，在每次虚拟地址空间切换时，硬件自动完成切块TLB。 为了实现虚拟地址到物理地址的高效转换，通常采取复合映射的思想，通过MMU半虚拟化和影子页表来实现页表的虚拟化。 虚拟机监控器的数据不能被虚拟机访问，因此需要一种隔离机制，这种隔离机制主要通过修改客户操作系统或段保护来实现。 内存虚拟化的优化机制，包括按需取页、虚拟存储、内存共享等。 （3）I/O虚拟化由于I/O设备具有异构性强，内部状态不易控制等特点，VMM系统针对I/O设备虚拟化有全虚拟化、半虚拟化、软件模拟和直接I/O访问等设计思路。 近年来，的学者将I/O虚拟化的研究放在共享的网络设备虚拟化研究，提出将IOVM结构映射到多核心服务器平台。 I/O设备除了增加吞吐量和固有的并行数据流、联系串行特性以及基于分组的协议外，还应该考虑到传统的PCI兼容的PCIExpress的硬件，建立相应的总线适配器，以弥补象单一主机无专门的驱动程序时的需要。 有些研究人员专注于外存储虚拟化的研究，提出让存储虚拟化系统上的SCSI目标模拟器运行在SAN上，存储动态的目标主机的物理信息，并使用映射表方法来修改SCSI命令地址，使用位图的技术来管理可用空间等思想。 存储虚拟化系统应提供诸如逻辑卷大小、各种功能、数据镜像和快照，并兼容集群主机和多个操作系统。 由于外存储虚拟化能全面提升存储区域网络的服务质量，而带外虚拟化与带内虚拟化相比具有性能高和扩展性好等优点，通过运用按序操作、Redo日志以及日志完整性鉴别，设计基于关系模型的磁盘上虚拟化元数据组织方式，可以形成一致持久的带外虚拟化系统。 1.3虚拟化的管理虚拟化的管理主要指多虚拟机系统的管理，多虚拟机系统是指在对多计算系统资源抽象表示的基础上，按照自己的资源配置构建虚拟计算系统，其主要包括虚拟机的动态迁移技术和虚拟机的管理技术。 （1）虚拟机之间的迁移将虚拟化作为一种手段管理现有的资源和加强其在网络计算的利用率，通过构建分布式可重构的虚拟机，必要时在物理服务器运行时迁移服务。 通过移动代理技术、分布式虚拟机等提高资源利用率和服务可用性，通过寻找服务最优的策略在可重构和分布式虚拟机上迁移。 为了将虚拟机运行的操作系统与应用程序从一个物理结点迁移到另外一个运行结点，同时保持客户操作系统和应用程序不受干扰，有些研究者提出以数据为中心的可迁移的虚拟运行环境，使得用户操作环境实现异地迁移、无缝重构；也有研究人员提出程序执行环境的动态按需配置机制。 在跨物理服务器迁移虚拟机，进行自动化的虚拟服务器的管理，必须考虑高层次的服务质量要求和资源管理成本。 有些研究人员提出了通过管理程序控制的方法，以支持移动IP的实时迁移虚拟机在网络上，使虚拟机实时迁移其分布计算资源，从而改善迁移性能，降低网络恢复延迟，提供高可靠性和容错。 有些研究机构通过设计一个通用的硬件抽象层，实现多个虚拟机的移植，具有高效率执行环境中的移动设备。 虚拟机的迁移步骤一般有启动迁移、内存迁移、冻结虚拟机、虚拟机恢复执行。 （2）虚拟机的管理对于多虚拟机来说，一个非常重要的方面是减少用户对动态的和复杂的物理设备的管理和维护，通过软件和工具来实现任务管理。 当前典型的多虚拟机服务器管理软件是VirtualInfrastructure，它通过VirtualCenter管理服务器的虚拟机池，通过VMotion完成虚拟机的迁移，通过VMFS管理多虚拟机文件系统。 其次，Parallax是针对Xen的多虚拟机管理器，它通过采用消除写共享，增强客户端的缓存等方式并利用模板映像来建立整个系统；同时使用快照（snapshot）以及写时复制（copy-on-write）机制来实现块级共享，并使用副本来保证可用性。 虚拟机监控器直接控制parallax使用的物理盘，它们运行物理设备驱动器，并给虚拟磁盘镜像VDI的本地虚拟机提供一个普通的块接口。 2虚拟化在制造业信息化中的应用2.1虚拟化在制造业信息化中的应用框架当今制造业正朝着精密化、自动化、柔性化、集成化、网络化、信息化和智能化的方向发展，在这种趋势下，诞生了许多先进制造技术和先进制造模式。 这些先进制造技术和先进制造模式要求现有的IT基础设施能提供更高的计算服务水平，因此在制造业信息化中，需要建立以虚拟化为导向的资源分配体系结构，提供客户驱动的服务管理和计算风险管理，维持以服务水平协议（SLA）为导向的资源分配体系。 虚拟化在制造业信息化中主要用于集中IT管理、应用整合、工业控制、虚拟制造等。 处在最底层的是制造业企业的虚拟计算资源池（VirtualCluster），它由多台物理服务器（PhysicsMachine）形成，各物理服务器上运行着虚拟化软件（VMM），虚拟化软件上运行着完成各种任务需求的虚拟机，虚拟计算资源池的虚拟化管理软件（VMS）为IT环境提供集中化、操作自动化、资源优化的功能，可以快速部署向导和虚拟机模板。 虚拟计算资源池中的虚拟机将不同类型的客户操作系统（GuestOS）和运行其上的数据层、服务层应用程序（App）封装在一起，形成一个企业协同设计制造的完整系统，为表示层的用户提供多种形态的数据处理和显示功能。 在图1的框架中，虚拟计算资源池的动态资源调度（DRS）模块可以跨越物理机不间断地监控资源利用率，并根据反映业务需要和不断变化的优先级的预定规则，在多个虚拟机之间分配可用资源。 在制造业信息化中，集中IT管理、应用整合、工业控制、虚拟制造等多种应用需求都将以各种服务的形式被封装到了虚拟机中，例如制造任务协同服务、资源管理服务、信息访问服务、WWW服务、工业控制服务、应用系统集成服务、数据管理服务、高效能计算服务、工具集服务等；同时支撑所有应用需求的数据库也被封装到了虚拟机中，例如企业模型数据库、制造资源数据库、产品模型数据库、专业知识数据库、用户信息数据库等。 虚拟化特有的优点使它能确保所有虚拟机中的关键业务连续可靠地运行。 2.2虚拟化在制造业信息化应用框架中的作用虚拟化在制造业信息化中的应用主要有：

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