湯中睿 段全鋒 羅一帆

摘要：在收集和處理大數(shù)據(jù)的過程中，需要用到云計(jì)算虛擬化技術(shù)，通過利用多種新時代計(jì)算機(jī)技術(shù)對大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，增加運(yùn)算效率，提升新時代的發(fā)展速度。本文分析目前已發(fā)展出來的各項(xiàng)云計(jì)算虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢及不足，對服務(wù)器虛擬化和容器技術(shù)進(jìn)行了深入研究，從而探究在未來云計(jì)算虛擬化技術(shù)應(yīng)走向，要互補(bǔ)共存，實(shí)現(xiàn)容器技術(shù)在虛擬機(jī)內(nèi)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;虛擬化技術(shù);發(fā)展趨勢

引言

因特網(wǎng)的誕生改變了人類的生活，也催生出許多新的技術(shù)服務(wù)，大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)就是時代浪潮下新興技術(shù)之一。在多臺計(jì)算機(jī)的超強(qiáng)計(jì)算能力和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的支持下，云計(jì)算實(shí)現(xiàn)了對大數(shù)據(jù)的超級運(yùn)算，包括虛擬化技術(shù)、大規(guī)模數(shù)據(jù)管理技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、分布式并發(fā)編程模型技術(shù)等。經(jīng)過十余年的發(fā)展，云計(jì)算服務(wù)趨近于成熟，現(xiàn)今已有許多企業(yè)開始使用云計(jì)算服務(wù)，虛擬化技術(shù)的更新?lián)Q代也決定了云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展前景。

1 云計(jì)算虛擬化技術(shù)

1. 1 服務(wù)器虛擬化

在發(fā)展早期階段，一臺計(jì)算機(jī)的硬件只能供一個軟件來進(jìn)行操控，這使得硬件功能提升后對硬件能力的浪費(fèi)。利用服務(wù)器虛擬化技術(shù)則可以將計(jì)算機(jī)分區(qū)化，建立虛擬的空間將硬件設(shè)施和軟件相分割。分區(qū)內(nèi)相當(dāng)于出現(xiàn)了一臺新的虛擬計(jì)算機(jī)，每個虛擬空間都可以有操作系統(tǒng)，可以在一臺物理計(jì)算機(jī)上面同時對硬件進(jìn)行操作，不同的分區(qū)之間可以完成對資源的共享。每個分區(qū)的虛擬計(jì)算機(jī)也擁有一套包含存儲空間、主板等在內(nèi)虛擬服務(wù)器設(shè)備，甚至還可以安裝獨(dú)屬于單虛擬機(jī)的系統(tǒng)，這就使得每個分區(qū)都是一個完整的操作生態(tài)，終端用戶可以在這個虛擬區(qū)內(nèi)完成自己的想法[1]。

1. 2容器技術(shù)

隨著技術(shù)爆炸，時代發(fā)展腳步加快，對于虛擬化技術(shù)的要求也在升高。虛擬化技術(shù)已經(jīng)可以通過分區(qū)，使軟件在分區(qū)內(nèi)運(yùn)行，增加的硬件的利用率，并且也在向著更快速、更低耗更高效的方向發(fā)展。Linux 內(nèi)核研發(fā)出了控制組技術(shù)以達(dá)到將資源高度統(tǒng)籌，更加精細(xì)的分配資源的目的?？刂平M技術(shù)賦予了一個應(yīng)用程序一個單獨(dú)的空間，將其與其他服務(wù)環(huán)境中存在的程序中增加隔斷，相當(dāng)于將其置入一個獨(dú)立的容器內(nèi)。這個容器內(nèi)就是一個運(yùn)行環(huán)境，有著程序運(yùn)行所需的基礎(chǔ)，而且每一個容器間沒有直接的互相影響，互不干擾。這樣容器虛擬技術(shù)通過單獨(dú)隔離應(yīng)用程序，將資源以更小的粒度進(jìn)行統(tǒng)籌使用，增加了資源的利用率。

容器技術(shù)使用了 Linux namespaces 隔離機(jī)制來完成空間隔離;使用文件系統(tǒng)的掛載點(diǎn)機(jī)制來限制或同意容器訪問文件;同時使用了cgroups 機(jī)制控制容器的資源調(diào)配控制。這標(biāo)志著容器技術(shù)集合了許多系統(tǒng)級別的機(jī)制運(yùn)用。一臺計(jì)算機(jī)的內(nèi)核可以搭載多個容器同時運(yùn)行，這也標(biāo)志著一臺計(jì)算機(jī)的內(nèi)存利用率被容器技術(shù)在一定程度上提高了。

2?容器技術(shù)與虛擬機(jī)的差別及優(yōu)勢

2. 1容器技術(shù)與虛擬機(jī)的差別

上文提到的兩種技術(shù)乍看上去相似度極高。以不同形式分割出獨(dú)立空間，可以當(dāng)作root，都擁有單獨(dú)的應(yīng)用環(huán)境，可以訪問文件，甚至在外觀上都很相似。但是他們立足于完全不同的技術(shù)基礎(chǔ)，擁有本質(zhì)上的區(qū)別。虛擬機(jī)技術(shù)在一臺硬件上劃分分區(qū)，每個分區(qū)都有一套虛擬操作系統(tǒng);而容器技術(shù)是在一套操作系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行不同應(yīng)用程序的隔離，將不同的應(yīng)用程序放入有運(yùn)行環(huán)境的容器內(nèi)去。不難發(fā)現(xiàn)，其本質(zhì)區(qū)別包括操作系統(tǒng)的不同，還有比如是否共享內(nèi)核，虛擬機(jī)都是擁有自己獨(dú)立內(nèi)核;而傳統(tǒng)容器大多共享宿主機(jī)內(nèi)核。相對于虛擬機(jī)技術(shù)每個分區(qū)都有虛擬操作系統(tǒng)，容器技術(shù)只需要計(jì)算機(jī)自帶的操作系統(tǒng)即可。

2. 2容器技術(shù)的優(yōu)勢

（1）快速，容器技術(shù)啟動反應(yīng)時間相對于傳統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)需要數(shù)分鐘的啟動時間大大縮短，只需幾秒就可以啟動，這大幅縮短了無謂的等待時間;（2）高效，一臺計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行數(shù)十個虛擬機(jī)，但是可以同時運(yùn)行數(shù)千個容器，而且與此同時，對于運(yùn)行程序來說，容器內(nèi)資源已經(jīng)足夠保證運(yùn)行，從而減少容器外資源的攝取。舉例說明，在原有的虛擬機(jī)技術(shù)中，如需要同時運(yùn)行五個應(yīng)用程序，那么需要同時打開五個分區(qū)，即五個虛擬操作系統(tǒng)，而容器技術(shù)只需要打開五個分隔，這樣就可以將資源高效利用，降低使用成本，擴(kuò)大收益[2]。

3 云計(jì)算虛擬化技術(shù)的發(fā)展趨勢

3. 1 互補(bǔ)共存

通過上述的容器技術(shù)分析，可以看出容器技術(shù)擁有快速高校簡潔的優(yōu)勢，但是容器技術(shù)仍舊擁有其劣勢。容器技術(shù)的配套產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展還處于起步階段。沒有上下游產(chǎn)業(yè)的配合，再好的發(fā)展前景也是水中看花，看得見而摸不著。虛擬機(jī)技術(shù)數(shù)十年的發(fā)展積累在此刻就優(yōu)勢盡顯。虛擬機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出健全的生態(tài)系統(tǒng)，擁有良好的操作監(jiān)管和維護(hù)。此兩種技術(shù)方法在完全不同的方面各有優(yōu)劣，都具有其獨(dú)特性和不可取代性，這就導(dǎo)致在市場上這兩種云計(jì)算服務(wù)并不是彼此的競品，而是需要通力合作，提供云計(jì)算技術(shù)的相互補(bǔ)充品。虛擬機(jī)技術(shù)建立在硬件上的虛擬操作系統(tǒng)邏輯，和容器技術(shù)建立在一個操作系統(tǒng)上的容器分隔這個底層特點(diǎn)，也使得兩個技術(shù)體系不完全排斥，擁有了相互借鑒，結(jié)合彼此特點(diǎn)提供服務(wù)的基礎(chǔ)。這也就對云計(jì)算服務(wù)中心提出了需要同時具備兩種技術(shù)服務(wù)的要求。

3.2實(shí)現(xiàn)容器在虛擬機(jī)內(nèi)運(yùn)行是未來大勢

通過上述對兩種技術(shù)的特點(diǎn)解析，可以看出兩者各有所長，且長短互補(bǔ)，兩種技術(shù)有了不同的使用場景。目前業(yè)界的發(fā)展目標(biāo)就是將此兩種方法結(jié)合起來，虛擬機(jī)可建立虛擬操作系統(tǒng)，而容器技術(shù)可以在一個操作系統(tǒng)中創(chuàng)作不同分隔，將兩者進(jìn)行融合，使得容器技術(shù)在虛擬機(jī)的基石上運(yùn)作，是未來發(fā)展的方向[3]。在對這種新技術(shù)的設(shè)計(jì)設(shè)想中包括利用虛擬機(jī)技術(shù)的安全性和成熟的生態(tài)體系，從而提供一個健全、機(jī)動的環(huán)境，保障應(yīng)用的運(yùn)行，結(jié)合容器技術(shù)快速、高效、靈活機(jī)動的特點(diǎn)，更好的去安置、分裝應(yīng)用程序，從而節(jié)約成本，提高收益。通過這樣的方式真正的做到兩種技術(shù)有機(jī)結(jié)合，取長補(bǔ)短，適應(yīng)新時代的發(fā)展，提高云計(jì)算虛擬計(jì)算機(jī)技術(shù)為用戶提供服務(wù)的能力。

3. 3 未來云計(jì)算時代的核心技術(shù)——容器技術(shù)

虛擬化技術(shù)的興起，徹底引起了信息技術(shù)的變革、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)格局的重新分配、改變了企業(yè)以及個人使用信息資源的方式，云計(jì)算作為一個新興事物也正在信息領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。未來云計(jì)算虛擬技術(shù)仍會向著高效、快速的方向發(fā)展，在這個時代大背景下，虛擬計(jì)算機(jī)技術(shù)處理方式單一和運(yùn)行效率較為低下的特點(diǎn)，使其在和容器技術(shù)的較量中占據(jù)下風(fēng)，即使擁有較高的安全性，也暫時無法補(bǔ)足兩者間在運(yùn)行速度中的差距。容器技術(shù)因其獨(dú)特的應(yīng)用程序分布特點(diǎn)，可以在一臺硬件上搭載更多的應(yīng)用程序，加快的研發(fā)人員的應(yīng)用搭建速度，增加對應(yīng)用的安排管理便捷度。而且其容器間互不影響的特性還有利于應(yīng)用的分裝，以便于后續(xù)分配、安置以及售賣，容器技術(shù)因其此種特性，在未來的市場中得到了青睞[4]。

結(jié)語

云計(jì)算虛擬化技術(shù)仍存在發(fā)展和努力的空間，以目前研究和探索結(jié)果來看，未來是屬于兩者的互相融合和互相借鑒，從而達(dá)到打通技術(shù)壁壘，形成新的技術(shù)使用模塊，要大力發(fā)展云計(jì)算技術(shù)，使得云計(jì)算技術(shù)在大數(shù)據(jù)處理計(jì)算方面得到既穩(wěn)定又快速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴王劍，曹亞侖.云計(jì)算虛擬化技術(shù)的發(fā)展與趨勢[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2020（7）：51-52.

[2]鄭智江.基于虛擬化技術(shù)的某銀行數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（21）：146-147.

[3]劉勇.云計(jì)算虛擬化技術(shù)的發(fā)展與趨勢探討[J].信息與電腦（理論版），2019（6）：25.

[4]王冶.云計(jì)算虛擬化技術(shù)的發(fā)展與趨勢探討[J].中國新通信，2020（5）：120.