为什么要进行服务器虚拟化？

服务器虚拟化，就能实现在指定的物理服务器主机上以访客身份运行多个服务器 *** 作系统。这样就能将服务器软件从物理计算机抽离出来，服务器就会成为与物理层面分离的虚拟机 ，尽管服务器认定它拥有专属计算和内存资源，然而实际上，它是在服务器硬件的虚拟仿真品上运行。

服务器虚拟化能够比以往更高效地利用 IT 资源。在服务器虚拟化之前，同一数据中心内的硬件利用不足或过度利用的情况比比皆是。通过虚拟化，数据中心可以根据负载情况在虚拟机之间转移工作负载。同一台物理服务器也可以运行多个服务器 *** 作系统和配置，从而进一步提高效率。服务器虚拟化是云计算和混合 IT 的基础。

1、整合资源完成资源整合是服务器虚拟化的主要工作，在信息时代，各行各业在发展过程中，产生的数据呈现爆炸式增长，如何实现对这些数据和资源的综合利用，是各大行业亟需解决的问题。计算机服务器虚拟化技术的研发和应用，为实现资源整合提供技术支持和应用平台。尤其是近年来，云计算技术的不断普及，集中化资源管理愈发先进，为云技术的发展和推广提供了条件，目前各大企业对计算机硬件资源的利用率不足20%，资源浪费现象依然非常严重，通过服务器虚拟化技术可在原应用保持不变的基础上，集中在某一计算机服务器中，可促使企业的物力资源调利用率大大提升，从而降低了各项硬件的投入，节约了成本。

2、低能耗在信息时代，技术革新的重中之重，也是降低资源消耗的主要途径，云计算技术备受推广，在IT界大量推广云计算技术。计算机服务器虚拟化是提升资源利用率的主要途径，也可以对能耗进行合理的管理。虚拟化技术则可以模拟出不同场景，从而实现对计算机系统中各种硬件及软件进行全面系统的检查，发现问题立即显示在界面上，提醒相关人员及时处理，从而达到降低能耗，实现绿色发展的目的。

3、降低运营成本在信息化服务商不断经营转型的背景下，集约化对成本控制提出了更高的要求，投资愈发精细化，而企业实现IT化运行的关键自傲与集中对数据中心的投资，此项内容主要涉及到两方面内容；①计算机硬件和许可服务支持的投资。②计算机系统运维承的成本投资，通过计算机服务器虚拟化技术，能充分发挥服务器应的性能。

4、应用更加平坦化通过服务器虚拟化技术可促使计算机服务器应用平台更加平坦化和透明化，在信息时代，数据中心平台逐年增加，计算机服务器的应用愈发复杂，不同平台在具体运行过程中，需要充分考虑不同 *** 作系统和中间件的层面问题。通过服务器虚拟化技术可有效解决此类问题，将应用和硬件平台相互隔离，实现了跨越平台的限制。

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虚拟化是资源的一种逻辑表示，并不会受限于物理资源。运行的环境不在真实的硬件上，而是硬件之上的虚拟内存中的一段，或者说是虚拟的环境中。
虚拟化为数据、计算能力、存储资源等提供了一个逻辑视图，而不是物理视图。虚拟化的发展，大幅降低了IT硬件成本，减少了资源的浪费，并且提升了系统的稳定性和安全性。
1、全虚拟化
全虚拟化(FullVirtualization)也称为原始虚拟化技术，该模型使用虚拟机协调Guest *** 作系统和原始硬件，VMM在Guest *** 作系统和裸硬件之间用于工作协调，一些受保护指令必须由Hypervisor（虚拟机管理程序）来捕获处理。全虚拟化的运行速度要快于硬件模拟，但是性能方面不如裸机，因为Hypervisor需要占用一些资源。
2、半虚拟化
半虚拟化(ParaVirtualization)是另一种类似于全虚拟化的技术，它使用Hypervisor分享存取底层的硬件，但是它的Guest *** 作系统集成了虚拟化方面的代码。该方法无需重新编译或引起陷阱，因为 *** 作系统自身能够与虚拟进程进行很好的协作。半虚拟化需要Guest *** 作系统做一些修改，使Guest *** 作系统意识到自己是处于虚拟化环境的，但是半虚拟化提供了与原 *** 作系统相近的性能。

扩展资料：

虚拟机设备队列（VMDq）：最大限度提高I/O吞吐率。在传统服务器虚拟化环境中，VMM必须对每个单独的数据包进行分类，并将其发送到相应的虚拟机。这样会占用大量的处理器周期。而借助VMDq，该分类功能可由英特尔服务器网卡内的专用硬件来执行，VMM只需负责将预分类的数据包组发送到相应的虚拟机。这将降低I/O延迟，使处理器获得更多的可用周期来处理业务应用。IntelVT-c可将I/O吞吐量提高一倍以上，使虚拟化应用达到接近物理服务器的吞吐率。
虚拟机直接互连（VMDc）：大幅提升虚拟化性能。VMDc支持虚拟机直接访问网络I/O硬件，从而显著提升虚拟机性能。如：通过单个英特尔万兆服务器网卡，可为10个虚拟机中的每个虚拟机分配一个受保护的、1Gb/s的专用链路。这些通信链路直接绕过了VMM交换机，进一步提升了I/O性能并减少服务器处理器的负载。

参考资料：

百度百科-虚拟化

在计算机服务器虚拟化实现过程中，设备和I/O也是计算机系统的主要组成部门，也需要实现虚拟化，才能促使服务器也实现虚拟化。和内存虚拟化相比，设备、I/O和网口虚拟化主要通过专业的封装技术来实现，为虚拟机的运行提供技术支持。经常满足虚拟机进行设备访问和I/O请求的需求，在计算机服务器虚拟化平台中，为设备和I/O的虚拟化实现奠定了坚实基础。在具体运行中，各设备型号、配置、参数等在计算机服务器中存在一定的差异，但具体实现计算机服务器中，虚拟机和实体机之间数据和信息的互换，展现出服务器虚拟化技术应用的效果。此项技术的合理应用，既能拓展计算机服务器虚拟化技术的应用范围，也可以大幅度降低信息时代对计算机底层硬件的依赖程度。只要搭设虚拟平台，就可以实现在不同物理机上的相互迁移。

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VMWARE

服务器虚拟化介绍

利用虚拟化基础架构技术，可以不断整合工作负载，从而充分利用服务器并降低运营成本。该基础架构技术不但使系统管理员能够管理更多的服务器，而且在置备新的软件服务和维护现有软件服务时，具有更高的灵活性，响应也更快速。最重要的是，它实现了各种基于 x86 的环境下管理工作的标准化和简化，这包括 Microsoft Windows、Linux、及Solaris x86 等 *** 作系统。

VMware 服务器虚拟化解决方案拓扑图

VMware虚拟架构可以让IT部门达成以下目标：

∙ 达到甚至超过每个CPU，4个负载的整合比率

∙ 更便宜的硬件和运作成本

∙ 在服务器管理方面的重大改进，包含添加，移动，变更，预制和重置

∙ 基础应用将变得更强壮和灾难抵御能力

VMware软件可帮助我方实现：

∙ 减少28％－53％的硬件成本

∙ 减少72％－79％的运作成本

∙ 减少29％－64％的综合成本

建设目标：

∙ 整合空闲服务器和存储资源，为新项目重新部署这些资源

∙ 提升运作效率

∙ 改进服务器的管理灵活性

∙ 通过零宕机维护改善服务等级

∙ 标准化环境和改进安全

∙ 灾难状态下，减少恢复时间

∙ 更少冗余的情况下，确保高可用性

∙ 更有效的适应动态商业的需求

∙ 在技术支持和培训方面降低成本

提高运营效率

部署时间从小时级到分钟级， 服务器重建和应用加载时间从 20-40 hrs到15-30 min， 每年节省10，00 人/小时（30台服务器）；

以前硬件维护需要之前的数天/周的变更管理准备和1 - 3小时维护窗口，现在可以进行零宕机硬件维护和升级。

提高服务水平

帮助建立业务和IT资源之间的关系，使IT和业务优先级对应；

将所有服务器作为大的资源统一进行管理，并按需自动进行动态资源调配；

无中断的按需扩容。

旧硬件和 *** 作系统的投资保护

不再担心旧系统的兼容性，维护和升级等一系列问题。

VMware虚拟化具有的主要功能

1、VMware VMotion

通过VMware VMotion可以实现虚拟机的动态迁移， 而服务不中断 。VMware VMotion 是一项由 VMware 独家提供的革命性技术，它可以将正在运行的虚拟机移动到另一台物理服务器上，同时使服务始终保持可用状态，并实现零停机。虽然 VMotion 需要用户手动执行，但是该产品也是 VMware DRS 等产品的基础，这些产品可在预定义的条件下自动移动虚拟机。

VMotion 是 VMware 第一款实现虚拟机分发的产品，它创造了条件，使您可以根据需要移动工作负载，以便维持服务级别和性能目标。现在可以在不安排停机时间、不中断业务运营的情况下执行硬件维护。

2、VMware Storage VMotion

Storage VMotion 对异构存储阵列执行的 *** 作与 VMotion 对物理服务器执行的 *** 作相同。Storage VMotion 可以将虚拟机磁盘文件从一个共享存储位置重新分配到另一个共享存储位置，并具有与 VMotion 相同的优势：零停机、连续的服务可用性和全面的事务完整性。

这些优势适用于在许多情景中管理存储容量和性能。其中包括从一个存储阵列迁移到另一个存储阵列，或将虚拟机磁盘文件移动到位于光纤通道阵列上经过性能优化的 LUN。Storage VMotion

的无中断特性意味着可以更积极地管理和平衡存储容量，以及

减少 I/O 性能问题。

3、VMware分布式资源调度（DRS）

除了 VMotion 和 VMware HA 等支持服务器超长正常工作时间和高可用性的产品之外，VMware 还开发了一些优化工具，用来维护 VMware Infrastructure 的高效率。VMware DRS 就是其中之一。VMware Infrastructure 将符合业界标准的服务器及其附带的网络和存储器聚合到一个共享的计算、网络和存储资源池。DRS 动态地分配和平衡计算容量以保证对资源的最优访问。

它主动监控容量利用率，并以智能化的方式在资源池中自动平衡虚拟机，以达到服务级别要求。DRS 根据定义的业务优先级和不断变化的容量需求在不同的虚拟机间分配可用的计算容量。当某个虚拟机的负载增大时，DRS 会自动将该虚拟机迁移到另一台可用资源较多的物理服务器，从而为它分配更多的容量。反之，当 VMware DRS 检测到资源池使用较少的服务器即可运行工作负载时，它会让它们进入待机模式，从而减少电力消耗。无论是哪种情况，它管理资源分配时都不需要让资源池中的虚拟机停机。

3、

VMware HA

共享存储访问的服务器主机的 CPU、内存和其他资源放在共享池中。VMware HA 产品将虚拟机重启自动化，所以它从位于资源池中的其他服务器主机而不是刚刚停机的主机处获取资源。由于硬件故障而失去一台 VMware ESX 主机并不会演化为一场灾难性事件，而仅仅意味着可用的资源池减少了。在群集中失去一台主机只会使资源减少，而不会失去虚拟机。VMware HA 会检测到故障主机，管理重新分配资源，并在另一台 VMware ESX 主机上重新启动故障主机的虚拟机。VMware HA 易于使用，可以为虚拟机中运行的应用程序提供经济高效的高可用性。

不需要专门的备用硬件，也不需要集成其他软件，就可以将停机时间和 IT 服务中断时间降到最低程度。VMware HA 可以实现 IT 环境的高可用性，而且避免了单一 *** 作系统或特定于应用程序的故障切换解决方案带来的成本和复杂性。

4、VMware Converter

这是一款自动将物理机、其他格式的虚拟机和第三方映像格式转换为 VMware

虚拟

机的工具。VMware 的客户主要使用 VMware Converter 来简化物理服务器环境的虚拟化流程。

VMware虚拟化方案的应用效果

根据以上服务器的虚拟化整合方案，新的虚拟构架能为系统应用提供前所未有的资源利用率，并为所有系统运算和I/O提供资源控制。虚拟构架完美地结合FC SAN存储，实现了最大的投资回报率。通过把物理系统整合到有虚拟构架的数据中心上去，可以体现如下的价值：

● 本次虚拟化整合以后，将目前的约20台服务器减少至4台左右。最终将会大大降

低机房能耗，大大降低运营成本。

● 该方案将极大的提供服务器整合的效率，大幅度简化服务器群管理的复杂性，管理

员只通过同一个虚拟主机管理系统，就可对所有的虚拟主机进行管理，同时虚拟主机管理软件能监控服务器CPU、内存使用情况，对于有服务器不正常工作时也会自动报警。

● 改造以后可以做到应用零停机，虚拟架构中虚拟机可动态在线从一台物理服务器迁

移到另一台物理服务器上，当物理服务器底层出现故障时，所有在线的虚拟机都可以自动迁移到另一台主机，保持应用不中断。这样将可提升系统的运作效率，虚拟化平台的虚拟机都可以进行在线的热迁移，无需停止业务系统应用。如果底层硬件需要更新的时候，只需要在新的服务器上安装虚拟主机底层，然后将虚拟主机加入集群，然后使用虚拟机的VMotion热迁功能，即可完成业务系统的迁移，在此过程中业务系统将不会停止工作。

● 空闲系统资源的整合，目前的业务系统多，又必须使用单独的系统，因此就得依靠

大量的服务器，但是以Web业务为主的系统本身对硬件的要求不是很高，这样就导致服务器资源利用率不高，而在服务器虚拟化整合以后，通过虚拟化的动态资源调配功能，保证服务器利用率的最大化。

● 不再担心旧系统的兼容性，维护和升级等一系列问题。

● 企业采用服务器虚拟化的好处：

● 1 减少服务器的数量，提供一种服务器整合的方法，减少初期硬件采购成本

2 简化服务器的部署、管理和维护工作，降低管理费用

3 提高服务器资源的利用率，提高服务器计算能力

4 通过降低空间、散热以及电力消耗等途径压缩数据中心成本

5 通过动态资源配置提高IT对业务的灵活适应力

6 提高可用性，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境

7 支持异构 *** 作系统的整合，支持老应用的持续运行

8 在不中断用户工作的情况下进行系统更新

9 支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案

VSphere 5产品介绍

VMware vSphere 5 的新增功能

VMware vSphere 是用于构建云计算基础架构的业界领先的虚拟化平台。它使用户能够自信地运行关键业务应用程序，更快地响应业务需求。

vSphere 加快了现有数据中心向云计算的转变，同时还支持兼容的公共云服务，从而形成了业界唯一的混合云模式的基础。

一 基础架构服务（计算、存储和网络）

1 计算

• vSphere ESXi 聚合 — vSphere 5 在 ESXi 虚拟化管理程序体系结构之上实现聚合。ESXi 是虚拟化管理程序的黄金级标准，它使 vSphere 用户能够利用

更精简的体系结构、更安全的占用空间和简化的修补及设置模型。

• vSphere 自动部署 — 自动部署是针对运行 ESXi 虚拟化管理程序的新 vSphere 主机的新部署和修补模型。数分钟即可部署更多 vSphere 主机，而且

更新也变得空前高效。

• 新的虚拟机格式（版本 8） — vSphere 5 中的新虚拟机格式具有若干新功能，包括支持： – Windows Aero 的 3D 图形

– USB 30 设备

• Apple 产品支持 — vSphere 5 支持将运行 OS X Server 106(Snow Leopard) 的 Apple Xserve 服务器作为客户 *** 作系统。

2 存储

• vSphere 存储 DRS — 通过分组、放置和平衡改进管理并实现更高效的存储资源利用。 • 配置文件驱动的存储 — 根据服务级别确定要用于给定虚拟机的适当存储。这样就简化了选择正确的存储并确保提供该存储的方法。

• vSphere 文件系统 — 通过无中断地升级到该平台的最新集群文件系统版本，从而利用增强的可扩展性和性能。

• vSphere 存储 I/O 控制 — 通过扩展网络文件系统 (NFS) 数据存储区中的限制和共享来改进服务级别协议 (SLA) 的管理和执行。

• vSphere Storage API Program — 利用支持精简配置的阵列集成 API 扩展。使用新的 vSphere 存储 DRS 和配置文件驱动的存储功能时，利用新的Storage Awareness and Discovery API与阵列交互。

3 网络

• vSphere 网络 I/O 控制 — 新的每虚拟机控制允许更精确地强制执行 SLA。

• vSphere Distributed Switch — 通过 NetFlow 来提高虚拟机流量的可见性，并通过 Switched Port Analyzer (SPAN) 和链路层发现协议 (LLDP) 支持来增强

监控和故障排除。

二 应用程序服务（可用性、安全性和可扩展性）

1 可用性

• vSphere High Availability — 新的体系结构可以实现一流的保证、简化的设置和配置以及更强的可扩展性。

• vSphere vMotion — 现在支持通过较高延迟的网络链路进行虚拟机迁移。

2 安全性

• ESXi 防火墙 — 新的面向服务且无状态的防火墙引擎可以按IP 地址或子网限制对特定服务的访问。这对于需要网络访问的第三方组件特别有用。

3 可扩展性

• 更大型的虚拟机 — 虚拟机现在可以增长到任何以前版本的 4倍，甚至可以支持最大型的应用程序。虚拟机现在可以拥有多达 32 个虚拟 CPU 和

1 TB RAM。

三 管理服务

核心管理

• vSphere Web 客户端 — 在全球任何位置从任何 Web 浏览器访问 vSphere。

• VMware vCenter Server 设备 — 将 vCenter Server 作为基于Linux 的虚拟设备来运行。

一什么是虚拟化？
简单来讲，虚拟化就是为一些组件创建虚拟（而不是物理）版本的过程。虚拟化可以应用到计算机、 *** 作系统、存储设备、应用或网络。但是，服务器虚拟化才是虚拟化的核心。 现如今的 x86 服务器的设计存在局限性，每次只能运行一个 *** 作系统和应用，这为 IT 部门带来了挑战。因此，即使是小型数据中心也必须部署大量服务器，而每台服务器的容量利用率只有 5% 到 15%，无论以哪种标准来衡量，都十分的低效。
虚拟化使用软件来模拟硬件并创建虚拟计算机系统。这样一来，企业便可以在单台服务器上运行多个虚拟系统，也就是运行多个 *** 作系统和应用，而这可以实现规模经济以及提高效益。
二为什么要虚拟化？
虚拟化技术能为我们解决很多以前解决不了的技术：
1、服务器整合技术：这个技术在没有虚拟化技术之前是很难完成的。因为什么东西都是实际存在的，想把两个工作相对较少的服务器整合到一起是很困难的。然而当有了虚拟化技术以后使这种服务器整合技术变得非常容易。而这个技术需要借助我下面介绍的2、3条技术。
2、负载均衡技术：
负载均衡技术是只在每台服务器上安装一个负载均衡器，然后设置很多的调度算法及临界值。来判断此时此刻服务器的压力是轻还是重。然后根据轻重来完成服务器的合并，而合并又依据了第三条技术。
3、动态迁移技术：这个技术是前两个技术的根基，但是却不只仅仅限于前两个技术。它的目的是可以在服务器开启的状态下，把其上面的虚拟机迁移到其他的服务器上面。工作原理大体是先将目标服务器上模拟出此服务器的硬件状态，然后迁移数据，最后释放此服务器的信息。
4、克隆技术：这个技术说起来和上面那个技术很像，但是却不一样。克隆技术是把一台服务器的环境配置好了后可以通过克隆技术使其他的机子都达到和这台机子一样的效果，假如要配置100台甚至1000台服务器的话这种克隆技术是非常可观的。它和动态迁移的区别是在服务器不停机的状态下，动态迁移要求迁移的彼此必须是共享内存的，但是克隆并没有这个限制。
5、灾难恢复技术：灾难恢复是所有大型公司必须考虑的问题，因为当一些意外发生时，比如：突然断电，硬件损坏，洪水，地震，等一系列情况是，如何把灾难所造成的数据损失降到最低甚至是不损失。这要依靠第六条技术。
6、虚拟快照技术：虚拟快照技术是将虚拟机此时的状态像照片一样保存下来，当然我说的很容易，其实现原理需要非常复杂，包括cpu运行状态，内存中的数据等等。这样保存下这些虚拟技术当发生灾难或者某些失误导致虚拟机出问题时，可以很快恢复。
7、改善系统可用性。这里的可用性只得是零 down机，在这种情况下我们才可以使得效率最大化。而零down机的前提是每台服务器必须要有一个镜像，在主虚拟机和次虚拟机之间有一条心跳线来维持两者之间的关系，当心跳线停止时，次虚拟机立马启动，代替主虚拟机。
8、安全性：我们直到虚拟化在硬件层上都有一层VMM来时时刻刻侦测每台虚拟机的动向，包括捕获异常，解决门事件，完成调度等等。所以当一些危险因素来临时由于VMM的存在使得我们可以非常快的侦测到这个问题并解决它。这能比以前的硬件层上面直接是 *** 作系统快速很多。

要了解详情，请加我的号，或照片上有我的照片，我们私聊。\x0d\ 可以免费试用的哦！！！！！！！！！\x0d\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。\x0d\ 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办公、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。\x0d\ 1 虚拟化技术\x0d\ 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、 *** 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。\x0d\ 11 虚拟化的分类\x0d\ 从虚拟化的目的来看，虚拟化技术主要分为以下几个大类：\x0d\ （1）平台虚拟化（Platform Virtualization），它是针对计算机和 *** 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 *** 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。\x0d\ （2）资源虚拟化（Resource Virtualization），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 *** 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，Net Chaser[21]，Spatial Agent。\x0d\ （3）应用程序虚拟化（Application Virtualization），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。\x0d\ （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 *** 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）、Citrix Metaframe Presentation Server和Symantec PcAnywhere等。\x0d\ 12 虚拟化的方法\x0d\ 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。\x0d\ 121 指令级虚拟化方法\x0d\ 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。\x0d\ 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。\x0d\ 122 系统级虚拟化方法\x0d\ 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 *** 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。\x0d\ （1）CPU虚拟化\x0d\ 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（dynamic binary translation）、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。\x0d\ （2）内存虚拟化\x0d\ 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 *** 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。\x0d\ （3）I/O虚拟化\x0d\ 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，更多的学者将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PCI Express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 *** 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 *** 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。\x0d\ 13 虚拟化的管理\x0d\ 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。\x0d\ （1）虚拟机之间的迁移\x0d\ 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 *** 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 *** 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 *** 作环境实现异地迁移、无缝重构；\x0d\ 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。\x0d\ （2）虚拟机的管理\x0d\ 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Virtual Infrastructure，它通过Virtual Center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。\x0d\ 2 虚拟化在制造业信息化中的应用\x0d\ 21 虚拟化在制造业信息化中的应用框架\x0d\ 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。\x0d\ 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、 *** 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 *** 作系统（Guest OS）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、>