剑指数据中心矛盾——兰州大学虚拟化应用实践与思考

操作系统所处的位置 ，而操作系统则降级 为传统意义上的应用程 序。这一额外的通 信层需要进行二进 制转换 ，以获得物理资
源 （ 处 理 器 、内存 、网卡 等 其 占用的各 项 资源却与满载的服务器相近。虚拟化技
术 为解 决 这 个 矛 盾提 供 了 出路 。 虚拟 化 按 其 演 进 过 程 来 看 大致 可分 为
纯软件虚拟化和硬件虚拟化两个分支 ；按
其 实现虚拟化方式的不同 ，又可以分为全 但是无论哪一种模型 ，Ｇ ｅｔ Ｓ ｕｓ Ｏ 都无法运 在 该 方 案 中 ，软 件 堆栈 增 加 的复 杂 性 意 味
虚拟 化 ，准 虚 拟 化 （ 称 操作 系统 辅 助 虚 行 于 Ｒｎ ， 样 ， Ｇ Ｔ Ｉ Ｔ Ｌ Ｔ Ｔ Ｓ 着这些环境难 于管理 ，因而会加大确保系 又 ｉ ｇ０ 这 如 Ｄ ，Ｄ ， Ｄ ， Ｓ 拟 化 ）和硬 件 辅 助 虚 拟 化 三种 技 术 。虚 拟 等特 权指 令 就必 须通 过模 拟 的方 式来 运 统 可 靠 性 和安 全 性 的 困 难 。 Ｖｒｕ ｌｏ ｉ ａＢ ｘ和 ｔ
Ｌ Ｔ，Ｔ Ｓ Ｄ Ｓ 等指令就只能运行于 Ｒｎ 。 ｉ ０ ｇ
如 此 以 来 ， 一 个 常 规 ｆｘ６ 作 系 统 在 ｌ ８操 Ｏ 中 ， 系统 内 核 必 须 运 行 于 Ｒ ｎ ， 图 １ ｉｇ０如 ， 然 而 虚 拟 化 软 件 以 及 其管 理 下 的 Ｇ ｅｔ Ｓ ｕ ｓＯ 同样 需 要运 行于 Ｒｎ — — 因为 不 那 样 就 ｉｇ ０ 无 法 对 所 有 虚拟 机 进 行 有 效 的管 理 。早 期 的 解 决 方 案 是 让 Ｇ ｅｔ０ ｕ ｓ Ｓ运 行 于 Ｒｉｇ １ ｎ （ ／／ 型 ） ０１ ３模 ，或 者 Ｒｉｇ３ （ ／／ 模 型 ） ｎ ０３３ 。
图 ２采用全虚拟化技术的 ｘ６ ８ 等级模型 图 ３采用准虚拟化技术的 ｘ６ ８ 等级模型
１ 国 育 络２ｊ 。 ４中 教 网 ［ ｘ１ ８
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Ｔ Ｘｎ 于是在 以运行未修改的Ｐ ｃ操作系统 ， 但其所涉及 于有 了 ｖ 技 术 的支 持 ， ｅ 不 再需 要 对操 配置运行以上的服务显然绰绰有余 ，
一
个 盘 子 里 ，难 免 会 串 味 。
准 虚 拟化 技 术 中 比较 有 名 气 的 Ｘ ｎ 例 。 ｅ为 与
早 在 ｘ ６ 理 器 设 计 之 初 ， 没 有 考 虑 现有方案简介与 比较 ８处 就 支 持 虚 拟 化 （ 拟 化 曾受 到 的漠 视 由此 可 虚
全虚拟化技术 不同 ，操作系统必须进行显 得Ｘ ｎ ｅ 无需特殊硬件支持 ， 就能达到高性能
方案 二 ： 虚拟 化 （ ａａｉｕｌａｉ ：准 Ｐ ｔ、 ｔａｉ ｔ ｎ） ，ｔ ｒ ｚ ｏ
虚拟化技术简介与比较
ｘ ６架构上 的虚拟化问题 ８
隔 离 不 当 可 能 严 重 威 胁 到 其 他 Ｇ ｅｔＯ ， ｕ ｓ Ｓ
针 对 方 案 一 中暴 露 出 的 问题 ，准 虚 拟
甚 至 Ｈｏｔ Ｓ ｓ Ｏ ，就 像 把 不 同 风 味 的 菜 放 到 化 技 术从 Ｇ ｅｔ Ｓ 手 ， 开 了新 局 面 。 ｕｓＯ 人 打 以
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封面报 道
剑指数据 中心 矛盾
兰州大学虚拟化应用实践与思考
■文 ／李林 陈文波 李善玺 唐 钧
拟 机 监 视 器 ，Ｖｓ ａ Ｍ ｃ ｉｅＭ ｎｔｒ ｉｕｌ ａ ｈｎ ｏ ｉ ）与 ｏ
硬件进行 通信 ， ＭＭ的位置是传统意义上 Ｖ
在 数据 中心 里 ，不 断 增 加 的 应 用迫 使 数据 中心 不 断 增 加 服 务 器 数 量 ，以 应对 各 种各 样 ，不 同业 务 的 需 求 ，而 其 中 大量 服
见一 斑 ） ｘ ６ 构 中设 计 了 四个 不 同的 决 方 案 。 。在 ８ 架 特 权 等 级 ，计 算 机 术 语 称 为 Ｒ ｎ ，从 Ｒ ｎ ｉｇ ｉｇ ０～Ｒｎ ，Ｒ ｎ ｉｇ３ ｉｇ０的优 先级 最 高 ，Ｒ ｎ ｉｇ ３ 最 低 。为 了 保 护 指令 的运 行 ，不 同级 别 可 以运 行 的指 令有 所 限制 ， 如 ， Ｄ ，Ｄ ， 例 Ｇ Ｔ Ｉ Ｔ
化 的优 点及必要性有两点 ：１提高资源利 行 ，这 会 带 来 很 明 显 的性 能 问题 ，特 别 是 ＶＭｗ ｒ ｒ ｓａｉｎ ｆｒ ２ ｂｔ ｕ ｓｓｏ ｌ ． ａｅＷｏｋ ｔｔ （ ｏ 一 ｉｇ ｅ ｔ ｎｙ） ｏ ３ 用率 。２便 于迁 移与备份恢 复。 ．
在 负 荷 沉 重 、这 些 指 令 被 大 量 执 行 的 时 都是有名的全虚拟化软件。 候 。 时 ， 些 特 权 指 令 是 真 正 的 “ 权 ” 同 这 特 ，
图 １ 未 采 用 虚拟 化 技 术 的 ｘ ６等 级模 型 ８
而模拟硬件环境。这种转换必然会增加系
统 的 复 杂 性 。 此 外 ，Ｇ ｅｔ Ｓ 支 持 受 到 ｕｓＯ 的 虚 拟 软 件 虚拟 虚拟 环 境 能 力 的限 制 ，这 会 阻 碍 特 定 技 术 的 部 署 ，如 ６ 位 Ｇ ｅｔ Ｓ ４ ｕｓＯ 。
针 对 这 些 问 题 目前 已有 三 种 可 行 的解 式地 修 改 才 能 在 Ｘ ｎ 运 行 ， 图 ３ ｅ上 如 。这 使
，案 一 Ｊ ‘ ：全虚 拟 化 （ ｉ１ ｉｕｌ ａ￣ ） 的 虚拟 化 。正 如 某句 宣传 语说 的那样 ： Ｆｌ Ｖｒ ａｉ ｔｍ ｌ ｔ ｚｉ 如 图 ２所示 ，Ｇ ｅｔ Ｓ 过 Ｖ ｕｓＯ 通 ＭＭ （ 虚 “ ａｅ为 ｘ６ 供 虚 拟 机 ，这 些 虚 拟 机 可 Ｍｗ ｒ ８提