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系统虚拟化在云计算与大数据应用研究中的重要作用

时间:2023-11-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:系统虚拟化是指物理计算机系统上一个或多个虚拟计算机系统的虚拟生产。此外,虚拟化层作为特权层可以提供一些独特的功能。

系统虚拟化在云计算与大数据应用研究中的重要作用

系统虚拟化是指物理计算机系统上一个或多个虚拟计算机系统的虚拟生产。虚拟计算机系统(Virtual Computer System,虚拟机)是利用虚拟化技术,包括操作系统和应用程序,在一个独立环境中运行的具有完整硬件功能的逻辑计算机系统。多个不同的操作系统可以安装在虚拟机中,并且彼此独立。虚拟机和物理计算机系统可以有不同的指令集结构,这将使虚拟机上的每条指令都在物理计算机上进行模拟,但这将导致虚拟机的性能。因此,我们通常将虚拟机的指令集结构与物理计算机系统相同。因此,大多数指令在处理器上运行,只有需要虚拟化的指令才在虚拟机上运行。

1.系统虚拟化的典型特征

谈到虚拟机,我们必须提到虚拟机的特点。1974年,Poppec和Cobb发表的《可虚拟化的第三代体系结构的形式要求》(Formal Requirements For Virtualable Third Architecture)一文中指出,虚拟机可以看作是物理机器的一种有效的孤立副本,并指出虚拟机具有同一性效率和可控性三个典型特征。

同一性是指虚拟机的运行环境与物理机器的运行环境在本质上是相同的,表现形式可以是不同的。

效率是指在虚拟机上运行的软件,大部分运行在硬件上,只有少数运行在虚拟机中,因此虚拟机中运行的软件的性能与物理机器上的性能相近。

资源控制是指VMM对系统资源的完全控制和管理。

2.系统虚拟化的优势

系统虚拟化提供了多个独立的执行环境,虚拟机之间的隔离以及虚拟机与底层硬件之间的独立性的好处是不可估量的。此外,虚拟化层作为特权层可以提供一些独特的功能。

(1)硬件独立(www.xing528.com)

虚拟机和底层硬件之间有一个虚拟化层,虚拟机和底层硬件之间没有直接联系。因此,只要另一台计算机提供相同的虚拟硬件抽象层,虚拟机就可以无缝地迁移。

(2)隔离

使用虚拟机,应用程序可以在虚拟机上独立运行,而不受其他虚拟机的影响。即使其他虚拟机崩溃,它们也可以正常运行。这种隔离的优点是可以在由一台物理机器创建的多台虚拟机上执行不同的操作,而不会相互影响。

(3)多实例

可以在一台物理机器上运行多台虚拟机,在一台虚拟机上可以安装多个操作系统。不同虚拟机的繁忙和空闲时间不同,虚拟机将物理计算机的硬件资源交织在一起,资源利用率相对较高。

(4)特权职能

系统虚拟化的虚拟化层介于本地硬件和虚拟机之间,将底层的资源抽象为另一种资源,并提供给上层的虚拟机。虚拟化层具有较高的权限,体现在虚拟化层中添加的功能不需要理解客户端的特定语义,更易于实现,并且所添加的功能具有较高的权限级别,不能被客户端绕过。

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