基于虚拟化下的实验室设计与建设

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1、基于虚拟化下的实验室设计与建设摘要：为了实现计算机实验室的资源的优化配置以及利用效率的提升，该文选择HybridHVM方案设计构建基于Xen虚拟化的计算机实验室整体框架，以重构和语义获取的方式来对虚拟机控制与管理。采取虚拟硬件辅助页四级页表控制机制，以虚拟机任务调度总时间为目标，虚拟事件并行处理机制为导向，构建资源调度算法，通过实验表明，该算法对虚拟机的性能影响较小，耗费时间短，提高了计算机实验室运行与管理的效率。中国8/vie　　关键词：虚拟技术；Xen；资源配置；算法　　中图分类号：TP311文献标识码：A：1009-3044（2017）06-0163-04　　随着计算机网络技术的发展与进

2、步，学校招生规模的不断扩大，学生的人数呈现快速发展，通过现有设备发挥出资源的最大化，成为当前学校教学与管理的实践的需求。在学校计算机的教学与管理环节，依靠计算机实验室，培养出适合当代社会需要的复合型人才，对学生的专业知识与能力的提升起到很重要的作用。计算机实验室作为高等教育实践活动的一个十分重要的场所，如何构建一个高效的计算机处理机制、资源优化配置方式，实验室的管理机制更合理，实验室的队伍不断加强，在有限的资源下得到最大计算机利用效率成为一直研究的问题[1，2，3]。受到计算机实验室中的计算机数量较多，数据处理繁杂等因素的影响，现有的条件下管理模式存在很大的缺陷，造成整个实�室的利用率降低，管

3、理水平存在明显的不足，很容易在运行管理环节出现故障，不及时的进行故障的处理与维修很容易造成实验室事故的发生。　　为了有效地提高计算机实验室资源的有效配置，提高管理的效率，设备的故障发生的概率降至最低，本文基于虚拟化技术引入到计算机实验室的设计与建设的过程中，构建实验的整体实验教学平台，设计了计算机资源分配的调度算法，有效地提高了实验室的教学服务能力与水平，实验室管理效率得到最优。　　1虚拟计算机实验室　　1.1虚拟化技术　　虚拟化技术始于对分时（TimeSharing）操作系统的需求[4]。虚拟化技术通过虚拟机来实现其功能的，通过在虚拟的环境中进行资源状态的模拟后实现资源的有效管理与控制。虚拟

4、化技术可以通过内存的虚拟化来完成内存容量的扩大，利用虚拟内存的进程寻址的方式完成对多个CPU的模拟虚拟操作，在同一个平台上运行多个操作系统。在不同区域内每一个运行程序都相互隔离，使得资源的利用率得到提升。虚拟机管理器（VMM）的主要功能在于管理系统资源与客户的操作系统。从系统架构上来讲，虚拟机管理器在操作系统与物理硬件间存在，每一个虚拟机上都存在一个模拟的硬件虚拟环境空间。通过虚拟机可以将不同的虚拟计算机定义在同一的计算机上，使得运营的资金成本以及空间成本降低，解决了系统开发与一致的难度问题。　　对于虚拟化来讲，其主要的虚拟技术包含了指令级虚拟化、硬件级虚拟化、操作系统级虚拟化、程序库级虚拟化

5、以及编程语言级虚拟化等分类。虚拟机管理器作为多多个计算机管理，通过VMM将不同的计算机位置分为混合模式（（HybridModel）、主机模式（Hosted-basedMode）、独立监视器模式（Stand-aloneHypervisorModel），如图1所示。　　虚拟化技术通过一些特权指令的方式执行操作产生陷入（Trap），下层的VMM对该指令进行执行后，真实的内存与处理器寄存器的相关信息被操作系统虚拟机利用后进行反馈，保证了VMM完全控制虚拟机，彼此间相互隔离。VM方案，可以有效地对系统内存的入侵性降低，调试便利，可行性度高。如图2所示，为该方案的框架结构。　　本文提出基于Xen虚拟化平台

6、下的虚拟化的计算机实验室设计与建设，该方案主要对每一个计算机融合了虚拟化的工作特性，增加了虚拟功能的系统接口。如图3所示，为本文设计的关于虚拟化的计算机实验室的体系结构。　　在本文设计中国，将事件处理机制，传输通道，网络交换进行分层后，虚拟实验室的物理服务器作为数据处理服务器的主机，以虚拟为容器中的单元，建立各个资源群，每一个资源群进行数据的存储与运算的处理，为虚拟服务器提供服务。与Xen虚拟监控器对虚拟主机的上运行的每一个操作系统进行监控与控制。当事件发生后，以语义的获取与重构的方式完成了数据的处理。该实验室的整体结构框架模式远小于操作系统代码数量，具有更小的可信基；在运行的过程中，虚拟机单

7、元是彼此独立的，具有更高的隔离性能；　　2基于虚拟化技术的计算机资源优化配置　　2.1硬件辅助虚拟化虚拟机页表设计　　本文设计的虚拟化计算机实验室的内存虚拟化技术可以利用Xen技术对其进行EPT操作控制，虚拟机表控制机制的开启后进行事件的写入。写操作环节物理页错误，很容导致VMexit，该种控制机制虚拟机的感知能力较弱。如图4所示，本文设计的关于内存虚拟化的技术方案，该方案通过在原有的虚拟机原型基