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摘要：近年来，随着计算机技术的逐渐发展，我国的大多数行业开始逐渐重视计算机技术带来的良好效益，尤其是对企业资源管理以及运营模式管理上，计算机技术能够带给企业先进的管理思路以及模式。但是随着近年来的经济发展与企业规模的扩大，人们对于传统的计算机技术已经不在满足，在这种情况下将虚拟技术应用与计算机系统中可以大幅度提高计算机的工作效率以及系统稳定性，在信息技术高度发达的今天，计算机系统的创新以及迫在眉睫，利用虚拟化电子计算机技术与计算机系统进行有效结合，能够解决一些计算机系统中的常规问题，对计算机系统工作质量的提高具有建设性意义，虚拟化技术在计算机系统中的应用，将会随着计算机科学技术的发展而逐步提高，对企业的作用将会更加明显。
关键词：虚拟化技术；计算机系统；应用研究；虚拟化存储
1 虚拟化技术简介
虚拟化技术诞生于上世纪年代，主要用来支持计算机高层软件以便为用户提供更多的软件应用环境。随着科技的发展，个人计算机的普及以及操作系统功能的发展，计算机操作系统功能越来越强，而计算机的安全性却越来越差。研究人员通过借助虚拟化技术解决计算机系统出现的问题。虚拟化技术是指的是将不同的计算机的运行程序全部置于虚拟机上并运行，因为虚拟机之间具有隔离性，从而使得各计算机系统安全性得到提高。
2 应用虚拟化技术于计算机系统中的重要性
伴随着计算机系统在现实社会中的作用越来越多，对计算机运行速度要求越来越高，这就造成了现在对于计算机系统创新的紧迫现状，由于计算机系统的高度复杂性，计算机系统的使用与管理变得越来越难，为了提高计算机系统的运行效率，将虚拟化技术引用到现实中来就显得格外重要，虚拟化技术的加入将大幅度缩减计算机系统优化的程序与时间，应用程序和系统软件的研制也变得更为简单，使计算机系统的可移植性大大提高，使计算机系统朝着多层次、多方面、多结构的方面发展。将虚拟化技术应用于计算机系统可以有效使用和管理计算机系统，发挥计算机系统的潜能能提供多个应用系统环境。由于计算机操作系统功能的发展和计算机硬件系统技术的完善，使得虚拟化技术日渐完善。计算机系统的丰富使硬件成本上升，管理也变得困难，安全性和可靠性也让人担忧，恰恰虚拟化技术能弥补计算机系统出现的问题，这为两者的有机结合成为可能。虚拟化技术应用于高性能计算机系统可可大大提高计算机系统的资源利用率。
3 虚拟化技术实现手段
硬件的虚拟化指计算元件在虚拟基础上而非真实基础上运行。可以扩大硬件容量，简化软件重配置过程。硬件方面的虚拟化技术能够适应更多的操作系统，而且可以降低成本。在软件的解决方案下软件的堆栈提高就意味着系统运行环境的管理难度的增大，从而，保障系统的安全可靠性以及稳定性也越来越难。而虚拟化的中央处理器是硬件方案，具有虚拟化技术的中央处理器带有经优化的指令口令，这样可以控制其虚拟运行过程。虚拟机的监控器的性能将进一步提高与优化，而且，和基于软件的虚拟实现方式相比较有了很大的性能改善。另外，也可以提供以芯片为基础的附带功能，依靠借助与虚拟机上的控制器可以提升纯软件性能的解决方案。因为虚拟化硬件提供的运行环境允许操作系统在上面直接运行，这样可以忽略二进制的运算，降低了很多的没有必要的性能损耗，简化了对于虚拟机监控器的设计与配置，更令虚拟机监控器可以按通用标准进行编写与设计，这样使虚拟机的性能更加完善和强大。
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4 虚拟化技术在计算机系统中的实际应用
4.1 在计算机存储上的应用
虚拟化技术在计算机存储系统中的应用体现为虚拟化存储技术。由于原有的计算机硬件存储容量己经无法满足用户对于计算机硬件越来越高的存储需求，因此可以使用虚拟化存储技术来对计算机硬件存储容量进行提升根据虚拟化存储技术的拓扑结构，可以将其分为非对称式和对称式两种类型在建立虚拟化存储系统时，要对虚拟化存储系统的可扩展性、可管理性、安全性等进行考虑，此外还要考虑到系统的成本问题，这样才能为数据存储空间的容量进行保障。虚拟化存储系统的各项因素之间相辅相成，相互影响，以线形关系而形成一个完整的系统。当前虚拟化存储系统己经比较完善，但是要继续提高其效果还需要继续的研究，要提高虚拟化存储系统的综合效益就要研究如何优化虚拟化存储系统的各项因素，提高其各项因素之间的关联性。
4.2 在教学管理中的应用
在教学中，很多高校为了保护设备都对计算机设置了密码，从而很多网络资源不能得到充分利用。还有的只是老师在课堂中进行演示，学生在课堂中仅仅通过“看”和“听”来模糊地学习知识，而并没有得到实际的实践操作。这样学生并没有真正理解含义，印象也不深刻。为了解决这种矛盾关系，虚拟化技术也逐渐应用到高校的计算机教学实践中。虚拟化技术可以作为一种辅助工具，学生可以在现有的计算机设备辅助下进行动手实践，而不只是看和听，这对学生的动手操作能力以及教学的真正意义有很大的帮助。虚拟化技术的引入在很大程度上可以解决大中专院校计算机教学中缺少实验设备的情况。学校引入虚拟化技术作为计算机实践教学的辅助教学工具，在现有的计算机设备上进行使用，则可以实现让学生有机会进行实践操作的目的。
4.3 在高性能计算机中的应用
虚拟化技术应用于高性能计算机系统主要是为了解决物理硬件产能过剩的性能低问题和物理硬件的透明化底层问题以及老旧硬件的产能过低问题，从而是计算机系统得到最大化的利用，使资源进行有效整合。
虚拟化技术在运行过程中对计算机系统产生较大的负担，从而产生额外的开销。在虚拟化技术运行时会引起设备访问延迟，这对敏感性能的计算机应用来说是一大障碍。所以，需要研究虚拟技术在高性能计算机应用中的问题，优化VMM的设计以满足高性能计算机的需求。
虚拟化技术抽象地改变了资源的形态，使得虚拟化技术无法适应传统的编程环境，这种环境也无法满足虚拟化技术的使用要求。所以，需要研究虚拟化技术运行时相适应的模型环境并对其优化和设计等。
虚拟化技术在运行时不同于一般的服务器技术，每个节点都需要一个独立的VMM，需要对单个节点进行虚拟化。因此，需要对VMM的协同机制进一步研究，包括协同管理机制、高效的通信机制、VM迁移等问题.为了使高性能计算机中的应用程序能够正常运行，需要一次性对成千上万个VM进行配置，而一般的服务器虚拟化技术仅仅只涉及到很少的VM配置问题以及应用程序在运行过程中的管理限制。因此，怎样解决配置大量的VM、如何在较短时间内根据需求对硬件环境资源进行配置、如何在较少的成本下快速启动VM、以及管理大量的VM运行用难等一系统问题都是急需要解决的，只有解决这些问题才能真正实现虚拟化技术在高性能计算机系统中的充分应用。
5 虚拟化技术在计算机系统中的应用前景
虚拟化技术对现在计算机系统而言还有很大的应用空间，虚拟化在未来的发展中必将会能够专门构建一个稳定的虚拟环境，实现异构资源的重组利用，强化系统的可靠性以及容错性，并能够大幅增强系统的安全性。虚拟化技术的日渐完善加上计算机系统对虚拟化的支持利用，使虚拟化技术的性能开发利用的开销得到大大的缩减。现如今，高性能计算机体系正面向结构多层次、多方向、异构化、新局面的方向发展，虚拟化技术创新性地应用于高性能计算机系统，也必将使计算机系统的安全性和可靠性得到有效保障。使高性能计算机系统与虚拟化技术得到双向发展。
参考文献：
[1] 卢盛继. 虚拟化技术在高性能计算机系统中的应用研究. 信息系统工程，2016（07）：18.
[2] 陈志刚. 虚拟化技术在计算机系统中的应用研究. 信息化建设，2014（17）：64
论文作者:邵丹倩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/7
标签：计算机系统论文; 技术论文; 计算机论文; 高性能论文; 系统论文; 硬件论文; 性能论文; 《防护工程》2018年第21期论文;