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基于桌面虚拟化技术的新型IT办公环境

2013/4/16    来源:万方数据    作者:尹勤      
关键字:桌面系统  硬件虚拟化  桌面虚拟化  应用虚拟化  
基于桌面虚拟化技术在企业内部IT桌面工作环境应用的研究,从虚拟化技术的发展、分类和特点出发,分析了硬件虚拟化、桌面虚拟化和应用虚拟化等技术的优缺点。还分析了目前企业内部桌面系统管理和维护所存在的问题及挑战、桌面虚拟化技术对于传统企业IT桌面应用系统的改进以及企业内部IT管理和成本控制等方面带来的优势。

引言

    随着中国改革开放不断深入发展,无论是在外企还是国企,计算机作为现代办公系统中的主要设备得到更为普遍和广泛的应用,并与企业的日常运营紧密地联系在一起了。据统计,在日常工作中桌面系统的支持和维护占据了整个IT部门70%的工作量,如何切实减少这一部分的工作量将有效缓解IT部门的压力,并可以将更多的时间、财力、人力用于为企业整体发展提供更有效的支持。

    现今计算机硬件制造技术飞速发展,以中央处理器,存储器为代表的计算机核心部件在性能和容量上都得到了极大的提升,这使得人们可以用相对低廉的价格购买到性能相对强大的计算机,与此同时,软件业也得到了高速发展,各类软件厂商不断开发出各种功能强大的应用软件。软硬件技术的不断更替发展,相互促进并不断满足了人们对于各类信息的收集和处理需求,与此同时,频繁的更新和升级也增加了企业内部IT的工作负担和风险。

    减少IT部门日常工作中桌面及应用系统的维护工作量,减少因日常维护或故障处理给日常工作带来的影响,提高公司内部业务的连续性,这一直是各类企业及IT厂商,信息咨询公司所希望实现的。21世纪初,虚拟化技术的再次兴起给我们提供一个很好的解决方法。

1 虚拟化技术的分类及特点

    虚拟化技术(virtualization)并不是一个新的名词,早在上世纪60年代IBM就在其大型机及System360/370等设备上运用了虚拟化技术,实现了多个用户同时使用同一台计算机设备进行数据处理。而现在普遍使用虚拟内存技术,则是对某一个特定部件利用虚拟化技术以实现功能和规模的扩展。近些年来兴起的虚拟化技术,则不仪是对某一个部件实现虚拟化,而是对整个计算机硬件系统进行模拟,通过软硬件技术,真正实现了由一台计算机到多台计算机的转变。

    1.1虚拟化技术定义

    一般意义上讲,计算机虚拟化技术,是指对计算机系统中的各组件利用软件方法和硬件技术进行模拟,以实现多个虚拟的硬件系统平台,这些系统平台彼此相互独立,互不干扰,可以在其之上安装任何的操作系统。计算机科学认为,可以通过添加一个中间层去解决任何计算机系统的问题。因此,为了实现虚拟化,一种控制程序被设计并插入到硬件层和操作系统层之间,这个控制程序,一般称之为超级管理程序(hypervisor)或者虚拟机管理程序(VMM),其作用是将硬件层抽象出来,实现物理虚拟化,使操作系统不需要知道自己运行在何种硬件之上。Hypervisor一般分为二种,一种是直接运行在裸机(bare.metal)之上的,它不需要操作系统的支持,由其直接对硬件实现控制并管理虚拟机,而虚拟机则运行在它的上面一层。典型的产品有VMware的ESX/ESXi,Windows的Hyper-V和Citrix的XenServer这3种。另一种是运行在主机(hosted)之内的,管理程序作为一个独立的模块,而其他的虚拟机则运行在它的上面,其典型的应用程序是Xen3.0。这两种模式的基本架构,如图1所示:

    Hypervisor裸机模式和主机模式架构图

图1 Hypervisor裸机模式和主机模式架构图

    1.2虚拟化技术的分类及特点

    日前,虚拟化技术主要流行的应用大致可以分平台虚拟化、桌面虚拟化、应用虚拟化。

    1.2.1平台虚拟化(Plmform Virtualization)

    平台虚拟化(Platform virtualization)又称硬件虚拟化(hardware virtualization),主要包括CPU,内存,磁盘和I/O等部件的虚拟化。它是在硬件和传统的操作系统之间插入一个超级管理程序。这时操作系统不再直接运行在计算机硬件之上而是Hypervisor之上,操作系统称为客户机,Hypervisor系统称为主机。客户机可以完全实现用户在传统物理机上的各种应用需求,实现对各种资源的访问和操作,而对于某些特殊的资源及特权指令则仍需陷入(trap)到Hypervisor中由其同一调度执行。其主要实现技术有完全虚拟化(fullvirtualization),部分虚拟化(partial virtualization)和准虚拟化(para.virtualization)。除了以上分类方法,还可以分为硬件辅助虚拟化(hardware.assisted virtualization)。操作系统级虚拟化(operation system.level virtualization)等。

    (1)完全虚拟化(full virtualization)

    完全虚拟化,是对底层的硬件实现完全模拟的技术。用户操作系统无需做任何的改动,就能实现在该虚拟平台上的安装和运行。完全虚拟化使用binary translation和directexecute方法,实现了对X86计算机系统的完全虚拟化。这种方法无需更改任何操作系统的内核代码,也不需要特殊的硬件辅助支持就可以实现,并且可以支持各种不同的操作系统,提供最大程度上通用性、可靠性和安全性。其典型产品有VMware ESX/ESXi。

    (2)准虚拟化(para—virtualization)

    准虚拟化(Para.virtualization virtualization),是通过在硬件层上安装一个含有虚拟化模块的操作系统来实现的,并且需要通过修改虚拟机的操作系统的内核代码以实现虚拟化。在这个方法中,客户机用Hypercall指令替换掉那些不能被虚拟化的指令,从而实现虚拟机有效地访问底层的硬件资源。准虚拟化的方法有效地提高了系统的处理效率,减少系统的开销,然而,由于其需要修改虚拟机操作系统的内核,因此,对于有专利保护的系统就不能很好地提供支持了,准虚拟化的典型产品有Xen 3.0。

责任编辑:赵蔓
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