基于云計算環境的虛擬化資源管理分析

發布時間：2021-09-13所屬分類：免費文獻瀏覽：1次

摘 要： 中國新通信

《基于云計算環境的虛擬化資源管理分析》論文發表期刊：《中國新通信》；發表周期：2021年11期

《基于云計算環境的虛擬化資源管理分析》論文作者信息：蘇君麗（1979-12），女，漢族，廣東潮州，本科，一級實習指導教師。

　　【摘要】 文章先分析了相關基礎知識和云計算平臺管理需求，隨后介紹了 VMWARE VSPHERE 的 APPLICATION SERVICE，最后介紹了 VMWARE VSPHERE 資源調度框架的設計和實現，希望能給相關人士提供有效參考。

　　【關鍵詞】 云計算環境 虛擬化資源 管理策略

　　引言：

　　隨著網絡技術、計算機技術和信息技術的持續發展，云計算技術逐漸變成一種全新服務形式，并逐漸滲透到人們日常生活當中，合理應用云計算技術可以將某些計算任務利用虛擬化云計算技術，分布于由各種計算機設備組成的資源池中，能夠有效提升云計算系統內應用程序和相關資源效率。

　　一、基礎知識分析

　　1.1 云計算平臺

　　云模型對應三種規則組建分別是基礎結構服務、平臺服務和程序服務。應用程序服務模塊屬于云中運行的應用程序，而平臺服務層則是主要是把應用程序結構當成一系列服務的層，基礎結構服務層屬于一套物理資產。而云則是某種計算資源，通常是部分大型服務器集群，結合需求差異為用戶提供不同服務，平臺服務能夠促進使用者結合各自需求提供程序基礎結構，而基礎結構服務層屬于云底層。云共有三種類型，分別是混合云、私有云和公共云。公共云主要是云供應商提供，私有云屬于企業自身提供云服務，混合云則是私有云和公共云兩種混合形式，具體來說，云供應商應該針對各種軟硬件資源實施有效的供給、管理與維護，而私有云同時具有公共云無法比擬的安全性，公共云和私有云之間交互較為復雜。

　　虛擬機監視器 VMM 模型。虛擬化能夠于計算機結構中的各個抽象層實現，最早是由 IBM 提出了虛擬化概念，而VM 屬于虛擬化基礎單元，同時也是創建虛擬化環境基礎平臺。虛擬化實質本質針對底層資源實施合理分區，而一個VM 普遍是由和物理機對應虛擬硬件構成，結合計算機自身層次結構，可以進一步把虛擬化系統分成操作系統虛擬化、程序庫虛擬化、編程語言虛擬化、硬件虛擬化、指令虛擬化。VMM 也是虛擬化中的核心技術軟件，聯系 VMM 具體結構，可以進一步分為以下幾種模式：宿主機模式，即在宿主機操作系統中運行的應用程序，宿主機模式主要優勢是能夠合理利用現有主機內部操作系統設備驅動。而具體操作缺陷是 VM 資源會受到宿主機系統控制，只有經過 VMM 層才能實現硬件訪問。獨立監視器模式下，相關 VMM 屬于一種簡化后的操作系統，VMM 能夠對硬件進行全面控制，提升資源虛擬化效率。而主要運行缺陷是需要提供不同硬件設備驅動。而混合虛擬化同時具備上述兩種模式優勢，擁有較高的虛擬化效率 [1]。

　　1.2 虛擬化技術

　　虛擬化技術主要目標是對物理計算資源進行全面整合與合理劃分，從 IBM 公司提出對應概念后，虛擬化技術開始在計算機領域中廣泛推廣應用開來。發展到目前為止，虛擬化技術逐漸成為云計算平臺內核心技術。從架構層次角度分析，可以將虛擬化技術進一步分成半虛擬化和完全虛擬化兩種形式。云計算平臺主要利用虛擬化層對物理資源進行全面整合，針對資源內容進行合理劃分，同時在一臺物理機中發布多臺隔離虛擬機，虛擬化層同時也為云計算平臺的資源配置提供了有效支持，能夠促進資源的靈活配置。CPU 虛擬化主要是VMM 實施硬件虛擬化處理中的關鍵環節。而全虛擬化是完全模擬各種硬件設備的虛擬化運行模式。半虛擬化還被稱作操作系統協助虛擬化，能夠于 VMM 中的 GUESTOS 中對內核實施有效修改。硬件虛擬化是針對純軟件虛擬化技術各種功能通過硬件電路實現，而硬件虛擬化能夠提供各種新型架構。VMM 相關應用指令集能夠從較大程度上優化系統性能，支持操作系統直接運行，同時需要軟件、BIOS、芯片組、主板和 CPU 的技術支持。

　　1.3 VMWARE VSPHERE 結構體系

　　VMWARE VSPHERE 主要是以原有的 VI3 為基礎誕生的全新系統，也被當成業界首個云計算操作系統。VSPHERE在底層硬件中將操作系統和應用程序有效分離出來，進一步簡化了 IT 系統操作。可以將現有應用程序當成專有資源，可以把服務器當成資源池實施有效管理。

　　VMWARE VSPHERE 的主要目標是通過創建云計算平臺，從而促進虛擬資源和物理資源的統一管理，提供以WEB 為基礎的企業云構建、維護和管理，支持企業資源請求，輔助企業不斷控制成本，對資產進行合理利用，實現資源的自動維護、管理和分配，充分發揮資產價值，提升反應能力，提升物理環境和虛擬環境資源利用率，針對用戶物理環境和虛擬環境實施統一管理，提升 IT 生產率，優化業務服務響應水平 [2]。

　　VMWARE VSPHERE 主要借助虛擬化技術把數據中心

　　轉化為云計算基礎架構，并借助虛擬化發揮出自助調配和部署功能，同時把 IT 基礎架構當成服務實施交付應用。VSPHERE 屬于整體架構，并非單獨產品。

　　借助 WEB GUI 界面，VMWARE VSPHERE GUI 能夠針對不同權限用，而用戶和管理員能夠在任意區域利用 WEB實施管理，同時提供三種不同交互界面，訪問云平臺。管理員 GUI 界面實施用戶管理、云平臺狀況管理和包賬戶管理。從而為用戶定義所需機器內型，S 屬于云計算平臺內各種虛擬機服務器以及物理機的管理，負責管理所有結合DEFINITION形成的實例。ICM模塊能夠針對云計算內各種服務實施有效管理，資源調度底層主要提供自動化CES管理和虛擬化管理，在開放式標準架構中進行合理創建，將多個虛擬機服務區構成多種資源池，能夠支持各種資源和應用管理。PVMO能夠針對虛擬資源和物理資源實施統一管理，順利實現虛擬機架構管理目標，只能在虛擬機主機中進行安裝，能夠針對整個集群實施有效管理。

　　二、云計算平臺管理需求分析

　　平臺在全面接收應用客戶在云服務方面的請求后，通過管理系統實施資源調配，提供云服務應用。相關運行流程主要包括以下六種功能請求：第一是分析、接收客戶服務請求，平臺利用WEB UI方法為客戶提供不同選擇界面，合理配置相關服務請求，同時還可以對客戶發送的請求文本信息進行直接接收和解析。相關請求信息主要包括兩部分內容，分別是結構描述和云服務功能。

　　第二是虛擬化資源分配，平臺率先解析客戶發送的云服務請求。聯系云服務結構合理劃分原子云服務，隨后聯系原子云服務種類個數合理確定虛擬化資源所需數量，隨后以SLA整體需求為基礎，對虛擬化資源性能指標級別進行準確評估，隨后由管理系統以服務結構為基礎評估擬提供資源，合理調整資源分派規劃。最后管理系統可以向虛擬化層請求發送虛擬資源。

　　第三是提供云服務，主要涵蓋發布云服務和服務關聯配置，假如用戶選擇預定義平臺云服務，平臺便會對相關服務組件實施注冊，及時發布云服務實例。假如用戶把自定義云服務發送至平臺內，管理系統還需喲額外執行環境配置操作，用戶應該提供完善、詳細應用負載信息。云服務終止，在云服務合同到期以及客戶不再需要云服務條件下，平臺會進一步釋放云服務占用的各種資源，涵蓋所綁定虛擬化資源，從而觸發虛擬資源變更流程13

　　三、VMWARE VSPHERE的APPLICATION SERVICE

　　相關應用軟件服務主要目標對象是VM，能夠使多個服務器多個VM排列組合，最終實現企業應用目標。VMOTION，VMWARE在線遷移主要是通過VMOTION組件實現，而虛擬機遷移即源主機中應用程序以及操作系統轉移到目的主機，同時可以在目的主機中進行穩定運行。

　　借助VMOTION能夠保證業務在持續實施的同時，動態遷移虛擬機。VMOTION實時解決方案主要特征是擁有其自身的CLUSTER FILE SYSTEM，即VMFS，同時支持NFS。

　　VMOTION在數個文件中將虛擬機完整狀態進行封裝，并在SANNAS等共享存儲中實施有效存放。遷移過程主要是將運行狀態以及內存利用高速網從源區域復制到目標區域。在其中一臺服務器出現故障后，能夠通過其他服務器對虛擬機實施全面重啟，無需獨占或臨時新增其他新的服務器，同時也不需要人工干預經濟，提升程序實用性。

　　四、VMWARE VSPHERE資源調度框架的設計和實現

　　策略主要是某些能夠改變系統行為信息，而資源調度策略同時也是資源管理系統中核心組成部分，云計算相關管理資源呈現出一種多樣化特征。此次系統主要通過資源分組策略針對相關資源信息實施有效管理，處于相同資源池內聯系資源功能屬性，針對資源調度具體可以選擇相對成熟網格計算方法，處于缺省狀態下，進一步提升云計算系統運行穩定性和可靠性，符合云計算在資源管理方面的需求，能夠有效減少系統設計復雜性。

　　在物理資源管理方面，物理機調度主要可以從各種機器列表中挑選出滿足用戶要求的設備機器，系統共享存儲是共享網絡文件系統，虛擬機文件能夠被儲存于共享存儲區域內，借助各種策略為提升資源利用率奠定良好基礎條件，方便增長動態存儲數據。而虛擬機相關調度操作較為復雜，聯系VMM產品差異，實施VM創建策略設計。而在虛擬機創建中單純應用創建主節點磁盤以及網絡帶寬，借助該種措施，可以保障各個節點能夠平均應用磁盤和網絡。VM啟動策略設計，主要是在適合機器中啟動虛擬機，資源組處于一種激活狀態，從而促進資源池內各項資源得到充分利用。系統所提供三種基礎策略能夠滿足用戶基礎需求，特別是UT策略應該以均衡資源池中對應物理機電利用率作為主要目標，STRIPING主要是將物理內存最多可用數的物理節點作為主要目標，PACKIN策略主要通過全面集中各種負載，充分釋放各種節點資源。

　　通過實施虛擬機遷移能夠針對虛擬機服務器相關負載進行有效均衡，共享存儲同時也是虛擬機實施動態遷移基礎，主要涵蓋動態遷移和靜態遷移。能夠避免虛擬機業務出現中斷問題，對各種虛擬機服務器進行實時監控，提高負載調整工作的公平性原則，在結束整體操作過程后，虛擬機將原節點資源全面釋放出來。資源調度框架主要通過動態負載均衡實施測試，虛擬化技術為相關工作實現提供良好保障，但應該注意，節點之間負載均衡離不開虛擬機遷移技術的有效支持。通過測試，初步實現虛擬資源調度管理功能，滿足設計要求。

　　五、結束語

　　綜上所述，通過針對基于云計算環境的虛擬化資源管理相關內容進行系統研究分析，能夠準確了解虛擬資源管理特征需求，從而形成有效的管理方案，提高虛擬化資源的管理效率，改善資源管理質量。

　　參考文獻

　　[1] 亢中苗 , 張珮明 . 云計算環境下基于強化學習的虛擬機資源調度 [J]. 自動化與儀器儀表 ,2020(10):68-72+76.

　　[2] 陸駿 . 云計算環境下計算機虛擬實驗室平臺的建設與實現 [J]. 信息技術與信息化 ,2019(09):168-170.

　　[3] 閆騰騰 . 基于不確定性推理算法的云計算環境下故障檢測方法研究 [D]. 昆明理工大學 ,2019