摘要：随着计算机技术在社会生活中的应用越来越广泛，计算机系统也越来越复杂。虚拟化技术被应用于计算机系统中，可以解决计算机系统中的一些问题，提高计算机系统的性能。虚拟化技术可以在计算机系统的多个方面进行应用，提高计算机系统的安全性和资源的利用率。
关键词：虚拟化技术；高性能计算机系统；应用
随着社会经济的不断发展，计算机技术的不断提升，计算机的性能也有所提高，而且高性能计算机的使用规模也在不断的扩大，再加上高性能计算机运行过程中可能产生复杂的部件关系，使得高性能计算机在使用中也变得越来越复杂，从某个角度来讲，高性能计算机的使用性能也受到一定的限制，对此，需要将先进的虚拟化技术应用于高性能计算机中，有助于提高计算机的使用性能。
1 虚拟化技术概述
所谓虚拟化技术就是能够在计算机系统中实现对系统的虚拟化，能够同时运行多个操作系统，并且每个操作系统中也可以同时运行多个程序，而且每个操作系统也都运行的一个虚拟主机上或是CPU上。虚拟化技术应用到计算机中极为普遍，主要分为软件虚拟化、计算机桌面虚拟化、虚拟内存、存储虚拟化、服务虚拟化、网络虚拟化、硬盘虚拟化等，对提高计算机的运行性能以及拓展运行空间有着极大的作用。虚拟化技术的应用原理主要是对计算机的工作环境进行模拟和抽象，为计算机的使用带来极大的好处。
2 虚拟化技术在高性能计算机系统中的应用
目前，虚拟化技术应用于高性能计算机最主要是用于整合异构资源。同时已经有不少研究开始将虚拟化技术应用于系统容错和虚拟环境的构建中，这种设想主要是通过借助虚拟化技术实现计算机提高编程模型当中的抽象层次达到减少系统出错的目的。另外虚拟化技术中预测性能的高效性可以促进现代码的优质运行。
3 虚拟化技术在高能计算机应用存在的问题
3.1开销费用问题
传统的服务器使用虚拟化技术会带来另外的开销问题。特权运行模式使得Guest OS在运行过程中陷入虚拟机中，从而导致设备访问时间增长，这就与高性能计算机的要求恰好相反。因此将虚拟化技术用于高性能计算机中必须进行虚拟机优化设计，从而实现真正的系统的优化。
3.2虚拟机协同问题
高性能计算机系统应用虚拟化技术较传统的服务器更为复杂，不能仅停留在对服务器底层硬件设备的抽象上。尤其是具有多维异构的计算机需要在多个节点建立虚拟机，因此在高性能计算机中使用虚拟化技术时会出现多个虚拟机需要进行协同才能构成庞大的互联系统。这还需要相关研究人员对协同机制进行研究。
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3.3虚拟内存的问题
只有一次性的部署上千个虚拟内存才能支持计算机应用程序的发展，这与传统的计算机区别较大，如此庞大的虚拟内存如何实现动态的部署、采用较低的系统开销较快的开动虚拟内存以及如何进行虚拟内存管理是高性能计算机必须解决的问题。
3.4系统兼容性问题
虚拟化技术使用后会对高性能计算机的硬件系统进行抽象，这种改变将会变更计算机用户能见资源的组织形态，导致用户无法适应虚拟化的使用要求。这要求研究人员研制出编译器、并行函数等编程模型。
4 虚拟化技术应用于高性能计算机中应用的前景
（1）构建虚拟应用开发环境。高性能计算应用程序与运算环境关系密切，不同规模的运行环境下表现的行为也不尽相同。利用虚拟化技术，可以在小规模系统上构建大规模的虚拟应用开发环境，使应用程序可以在更为接近最终运行环境的系统环境下进行开发和优化，开发的应用程序可以被更快、更方便地移植到大规模系统上运行。采用虚拟化技术，还可以对高性能计算应用程序的开发和调试提供特殊的支持。VMM可以通过授权允许一个VM对其它VM的内存、中断和通信状态进行监控，有助于开发人员深入分析应用程序行为，便于高性能计算应用的调试。同样，这一机制也可以用于系统软件的开发与调试。
（2）整合异构资源.随着应用需求和高性能计算技术的发展，高性能计算机体系结构正在逐步向着异构化的方向发展。如何高效管理和使用异构系统是高性能计算系统软件和应用程序开发人员面临的主要技术难题。虚拟化技术在整合异构资源方面有其固有的优势。利用虚拟化技术对底层异构硬件资源进行抽象和管理，可以有效地隐藏硬件平台的异构特性，为用户提供一个统一的系统环境，方便用户对异构系统的使用。
（3）提高系统可靠性和容错性能。随着高性能计算机规模的不断扩大，部件间复杂性的不断提高，系统硬件故障率也不断增大。在虚拟化的系统中，由于节点上各VM之间相互隔离，软件错误如操作系统或应用程序故障只能直接影响到一个VM，甚至硬件故障如CPU、内存、设备的故障也只影响到它们所被指定到的VM。当出现故障时，通过VM迁移、快速重启VM等方法可以重新恢复甚至于不中断应用程序的运行。
结束语
虚拟化技术的日渐完善加上高性能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
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论文作者:沈浩彬
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/30
标签：高性能论文; 技术论文; 计算机论文; 计算机系统论文; 系统论文; 异构论文; 应用程序论文; 《电力设备》2017年第24期论文;