面向计算系统的虚拟化技术

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1、万方数据综述评述面向计算系统的虚拟化技术◆金海廖小飞猜簧本文介绍?虚耘化援求鼹发覆苈史．夺类描述了虚拟化技术的现状，探讨了虚稿纯所涉及镪主要技术撬畿：虚款许算系统的体系结构、多计算系统虚拟化、用户使用环境的虚耘纯、虚钗纯系统戆安全可嚣、虚积计算系统性能评测的理论与方法等。最后介绍了973话划蹊霹“钟冀系统虚耘纯基砸理掩与方臻研究”的最新研究进展。一、雩l富早在20世纪50年代末，美国汁算机学术界就拜始了霜纛掇技术的探索，蓦次澄出f纛铰纯麓溉念，似当时的虚拟技术只是应用在大型擞机IJ．。时至今鞭，伴随饕娌硬件约丰富化、多榉化以及一些软件公弼如VMware、Xen

2、、微软等推出不问的虚拟化软件之腐，虚拟化的应用领域已经逐渐拓展，虚拟化技术纛秘翻f大鹾凌提芳。葭蘸滋凌静许多夺强种类的虚拟化解决方案，致力于从币同的佣发解决不同的系统性能闷题，使得艘拟化技术的内容越米越丰富。糯拟仡童念链系统趋予标穗亿也体税了虚拟化技术的良好前聚。从最譬鲶逡存寝撅纯舞存储逡羧诧，以及遥年来大行其道的资源虚拟化和网格计算．廉拟化技术已经渗入到我们所触及IT领域巾的器个艨面。究其实质，艨拟亿怒为实聪汁算资源优化帮体系结构透明化，而提供的人与计算机和谐的优化处理环境。歪翔渡成隽爨÷辑说，纛熬纯袋努对司4簿撬“挖港”和“优化”的首选途径。目前，廉拟化技

3、术的研究生要侧爨在系统级和网络级两个艨题。以湖格计算为代表静网络缀艟援化技术得蓟快速发展，它主要径网络汁算中问件以及成用层进行研究与开发；而系统级建羧纯剐铡重于计算撬体系缨秘纛滤层系统软件，其目标足必享和整禽广域分布的网络资源，为用毒文撵蠹；金海、薅，j、飞，肇审辩茬丈学诗算税学貔，hjin@hust。edu．cn．妯iao@htJst+edu．cn研究资助：国家重点基础研究发展计划项目(2007C1t310900)户挺{焚寝掇弼络计算环境。近年来，两者宥逐爹融合的趋势。疆翦所谈论的寝拟化技术，更多静是指计算系统虚拟化以及笱之相关的虚拟枧技术。近年来，学术界与

4、工业界加大了对虚拟化技术的关淀力度。嗣际著名辩技咨询橇梅Gartner在2006霸2007年连续两年拟虚拟化技术预测为未来最荧键的lO大nI技术之嚣。诸如VMWare、XenSource等在内的一大擞新兴公硼脱籁晰出，而其他老牌软硬件厂随也相继椎fH了自己的廉拟化产龆。荚予蠹擞纯

5、馁麓≤Performancej——强调在虚拟执行环境巾应用程序的绝大多数干拧令能够在寝拟规管理器小于预的情况下，矗接在物理硬件上执行；(3)安全性(Safety)——物理硬件廊该南虚襁机管瑚器伞权衡理，被廉拟出束的执行环境巾的糕穿(包掭操捧系统)奉愆鑫接访

6、’掰硬律。水义采用一种广义的虚拟化定义：艨拟化魁一种采娥软硬件分区、聚合、部分戏完令揆拟、分时爱用等方法来管理计算资源、构造一个或多个计算环境的技术。当前，系统燎拟化技术面对蒋新的软硬侔骂壤，存在港多阑蓬，瓣时也存在着鑫秘撬蔽和税遇。本文从多个角度阐述虚拟化技术的现状、面临的挑战以及973计划项目“计算系统

7、虚姒化基础捌沦与方法饼究”的最耨研究进展。二、虚拟化技术的发展历史及现状碰拟化技术的起源村以追溯剑20世纪50年代末，1959年计算机辩学家ChristopherStraehey发表丁一篇名为“大嬲高速蠢‘葬机中的时闻共享”(TimeSharinginLargeFastComputers)的学术搬告【2]，他谯文孛罄次提出了应羧纯黪基本壤念，被汶为是寝拟化技术的最早沦述。在虚拟化技术萌势韧期。人们研究燎{雾l汁算的目标是对相对昂贵的硬件资源进行12万方数据充分利用，通过虚拟机手段让更多的人能够通过终端设备接触和使用计算机系统。虚拟机技术的发明能够让更多的用户更

8、好地共享当时非常昂贵的计算机资源。但是到20世纪70一80年代，随着大规模集成电路的出现和个人电脑的普及，计算机硬件变得越来越便宜。当初为共享昂贵硬件而设计的虚拟化技术慢慢无人问津，而只是在高档服务器(如IBM小型机)中继续存在。近年来，虚拟机以及计算虚拟化技术重新成为计算机体系结构领域的研究热点，其原因主要有以下两个方面：其一，计算机系统经过多年发展，在变得越来越强大的『uJ时，也在变得越来越难以管理(例如今天的网络系统、分布式计算系统)，软硬件(TCO)管理开销(特别是电费开销)也逐年增加。特别是随着处理器多核化时代的到来、冗余计算资源的引入，这一矛盾势必

9、越来越尖锐。其二，今天的计算已经从以前