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摘要：在日常生活、工作与学习中计算机及网络均扮演着重要角色，但目前，计算机性能仍存在较大优化空间，笔者从混合虚拟化技术角度出发，在优化计算机性能研究方面融合了准虚拟化技术与辅助虚拟化技术，旨在改善虚拟机性能。
关键词：混合虚拟化技术；计算机性能；应用
引言
随着科学技术的广泛应用及网络的快速普及，虚拟化技术在各个领域的优势日渐凸显，借助虚拟机集群，有效整合服务器资源。当前，虚拟化方案主要是凭借准虚拟化技术与辅助虚拟化技术实现，二者在性能方面优缺点各异，因此，虚拟化方案仍需进一步优化与改进。
1 系统虚拟化技术
随着计算机技术的发展，虚拟化技术随之出现，常见的 有服务器虚拟化技术、系统虚拟化技术等，前者对数据进行 了全新的部署与管理，保证了数据中心资源的合理配置与高 效利用，避免了能源损耗；后者使数据中心的管理更加便捷 与高效，使计算服务更加灵活与经济，因此，各领域均对虚 拟化技术给予了高度关注。 系统虚拟化技术是指利用虚拟化，使物理计算机由一台 变为多台，以此构成了虚拟计算机系统。对于传统计算机体 系而言，一台物理计算机仅拥有一个操作系统，此系统占用 着计算机的全部资源，不仅降低了数据的利用率，还浪费了 大量能源。为了扭转此局面，实践中运用了虚拟化技术，特 别是系统虚拟化技术，其使一台物理计算机运行多个操作系 统，在此基础上，大幅度提高了资源利用率。为了保证系统 虚拟化的有效实现，将虚拟化层插在了物理硬件层与操作层 间，此后出现了众多虚拟化平台，并为其配置了独立的虚拟 硬件，如 CPU 内存。此时的虚拟化平台便是虚拟机，其中运 行的虚拟机操作系统拥有一定的独立性、特殊性与差异性.
2 基于混合虚拟化技术的计算机性能优化
2.1混合虚拟化的设计
当前，国内外学者均十分关注虚拟机性能优化过程中对混合虚拟化方案的选用。根据实践可知，在虚拟机中融入准虚拟化与硬件辅助虚拟化技术，通过二者优势的发挥及缺点的弥补，提高了虚拟机性能。上述两种解决方案的应用具有广泛性与普遍性，其具体的设计内容有：通过硬件辅助虚拟化技术，使CPU与内存实现虚拟化；在两种技术共同作用下，使I/O虚拟化，并控制其在事件处理中“陷入-模拟执行”发生几率，从而有效降低了成本投入。现阶段，混合虚拟化技术中最具可操作性的方案有混合准虚拟化虚拟机（HybridPVM）与混合硬件辅助虚拟化虚拟机（HybridHVM），二者目标一致，但在实现细节及可操作性方面具有较大的差异。
2.1.1 HybridPVM
PVM的不足表现为其解决方案缺少硬件辅助虚拟化技术的支持，受环压缩技术的影响，虚拟机监控器使用着最高权限环，其内核仅能在环上运行，因此，该架构方案需要修改系统内行为，同时增加了系统运行开销。再者，内核模式与用户模式应用着相同的权限环，为了区别两个空间，虚拟机监控器要截获系统调用行为，从而延长了系统调用执行路径，降低了系统性能。为了有效解决上述问题，实践中采用了混合虚拟化技术，从而恢复了系统权限分隔语义，消除了环压缩技术的影响，减少了运行成本。HybridPVM以已有准虚拟化方案为前提条件，通过移植，更改虚拟机操作系统运行权限级，同时利用硬件辅助页表支持，加快虚拟机应用程序的翻译速度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该方案最为显著的优点便是直接使用了准虚拟化设备驱动，但它也存在不足，表现为难以自行启动，需要借助外部启动加载模块。
2.1.2 HybridHVM
随着CPU与内存虚拟化技术、硬件辅助虚拟化技术的作用日渐显著，以及HVM应用逐渐普及，CPU与内存虚拟化性能问题得到了有效解决，但I/O虚拟化问题仍未能突破。在此情况下，HVM难以有效处理I/O密集型负荷，特别是因I/O事件引起的虚拟机“陷入-模拟执行”操作，随之出现了大量冗余操作。而混合虚拟化方案在原有优势条件下，引入了PVM，解决了I/O虚拟化问题，提高了虚拟机处理效率。HybridHVM不仅使用了HVM已有的CPU与内存虚拟化，也采用了一系列准虚拟化组建，如授权表、事件通道等，同时借助Xen，改进了I/O虚拟化性能。再者，选用了新的虚拟化接口，其减少了对HVM内核代码的修改，处理了原本HVM的性能问题。该方案的优点为对已有系统内核逻辑进行了复用，增强了调试的便捷性，降低了耦合程度，实现了自启动。
2.2混合虚拟化方案的实现
Xen虚拟化平台是由虚拟机监控器与特权虚拟机构成的，其中虚拟机监控器主要是管理各种虚拟化资源，同时负责下层虚拟机的运行接口。在此平台上运行的虚拟机有两类，一类为准虚拟化虚拟机，另一类为硬件辅助虚拟化虚拟机。实践中，该平台支持X86-32、X86-64以及Embedded等。通过分析可知，该平台拥有一定的可移植性与广泛的应用群体。HybridPVM与HybridHVM，二者借助准虚拟化技术与硬件辅助虚拟化技术，通过技术间的优势互补，提高了虚拟机性能。与HybridPVM相比，HybridHVM更具可行性与可操作性。在Xen虚拟化平台下应用混合虚拟化方案，其保证了开发的有效性与可靠性，在开发过程中应增加混合虚拟化功能及其发挥作用的接口，其中涉及的技术点包括硬件辅助页表、中断处理路径、设备驱动等。
2.3虚拟机的优化
混合虚拟化技术主要是借助不同的技术，优化虚拟机，以此提高其性能。在实际优化过程中，应关注系统调用，传统CPU架构中的最优解决方案为纯软件虚拟化方案，此方案的关键点为环压缩技术，在硬件辅助虚拟技术支持下，准虚拟化技术的优势更加显著，但仍需解决性能问题，即系统调用执行率偏低。在调用过程中应关注系统是否出现TLB清空问题，特别是在页目录切换操作方面，可利用不同的页目录，以此区分内核空间和用户空间的运行特权。同时，优化过程中也应注意CPU特征识别及其他事项。
结束语
随着计算机技术的不断进步，虚拟化技术应运而生，对于计算机技术的发展起到了重要推动作用。而所谓的系统虚拟化，即SystemVirtualization，则是虚拟化技术中的重要一支，它以整个计算机为抽象粒度，对于提高资源的利用效率，减少能耗有着重要意义。现阶段，全新的数据中心部署和管理方式对于系统虚拟化技术提出了更高的要求，对于提高管理工作的高效和便捷意义重大，笔者根据现阶段的新形势，对混合虚拟化技术的虚拟机性能优化方案进行了探讨，现实意义十分深远。
参考文献
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[3]李源林.基于服务器虚拟化的网络GIS集群关键技术研究[D].北京:中国地质大学,2013.
论文作者:陈秋绮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/3
标签：技术论文; 虚拟机论文; 性能论文; 系统论文; 方案论文; 硬件论文; 计算机论文; 《基层建设》2017年第28期论文;