虚拟化技术包括哪些
1、平台虚拟化包括计算机和操作系统的虚拟化。它大致分为两类：服务器虚拟化和桌面虚拟化。
服务器虚拟化允许您通过优先级划分和资源隔离来优化服务器资源。
2.资源虚拟化侧重于虚拟化特定的计算资源，以更好地管理和分配这些资源，提高硬件利用率和灵活性。
3. 应用程序虚拟化包括旨在简化应用程序部署和维护的模拟和仿真等技术。
虚拟化允许应用程序在各种环境中运行，而不受底层硬件和操作系统的限制。
4. 演示虚拟化。
这种虚拟化技术与应用程序虚拟化类似，不同之处在于表示层虚拟化涉及的应用程序运行在服务器上，用户通过客户端设备进行交互，提高了数据的安全性和可管理性。
什么是虚拟化技术？虚拟化技术有哪些分类和方法？
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自从虚拟化被提出以来，虚拟化技术已经有很多种分类，方法也有很多种。
我们先来看看什么是虚拟化技术，它的分类和方法。
如今，发达国家在设计、制造和加工技术方面已经达到了相当的自动化水平。
他们的产品设计普遍采用CAD、CAM、CAE和计算机模拟，企业管理也采用科学化、规范化管理。
目前的方法和手段主要寻求摆脱制造系统的自动化。
为此，一系列新型制造系统被提出，如敏捷制造、并行工程、计算机集成制造系统等。
近年来，从虚拟机的大规模部署到成功案例的出现，越来越多的制造企业开始关注虚拟化技术给优化IT基础设施、促进业务创新带来的启发，希望将其结合起来。
与业务。
寻找掌握新技术、创新先进制造体系和先进制造模式的方法。
虚拟化目前在制造业计算机化中的应用，主要是为了IT集成和降低成本，而在其他方面却很少。
事实上，由于虚拟化技术的特点，其应用价值可用于远程办公、虚拟制造等制造业。
工业控制。
所有相关字段都可以反映。
本文主要回顾了虚拟化技术及其在制造业中的应用现状，提出了虚拟化在制造业中的应用框架，并为相关人员介绍了该领域虚拟化应用的研究进展和发展趋势。
1虚拟化技术
虚拟化是指创建运行程序或软件所需的执行环境。
使用虚拟化技术后，程序或软件执行不再具有对底层物理计算资源的独占访问权。
运行在完全相同的物理计算资源上，潜在的影响可能与其之前运行的计算结构完全不同。
虚拟化的主要目标是简化 IT 基础设施和资源的管理方式。
虚拟化消费者可以是最终用户、应用程序、操作系统、访问资源或与资源交互相关的其他服务。
由于虚拟化可以减少消费者和资源之间的耦合，消费者不再依赖于资源的具体实现。
因此，在对消费者管理影响最小的情况下，可以手动、半自动或通过服务级别协议 (SLA) 进行管理。
）， ETC。
来实现资源管理。
1.1 虚拟化的分类
从角度来看虚拟化来看，虚拟化技术主要分为以下几类：
（1）Platform Virtualization，即对计算机和操作系统的虚拟化。
分为服务器虚拟化和桌面虚拟化。
服务器虚拟化是一种虚拟化模型，它通过优先考虑资源并将服务器资源分配给最需要的工作负载，减少为各个工作负载峰值保留的资源，从而简化管理并提高效率。
桌面虚拟化是一种提高用户对计算机的控制力、降低计算机使用复杂度、为用户提供更加便捷、适用的使用环境的虚拟化模式。
平台虚拟化主要通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O接口虚拟化来实现。
(2)资源虚拟化，具体计算资源的虚拟化，如存储虚拟化、网络资源虚拟化等。
存储虚拟化是指操作系统有机分布在多个内部和外部存储器之间以及两者结合形成虚拟存储器。
网络资源虚拟化最典型的例子就是网格计算。
网格计算使用虚拟化技术来管理网络上的数据，并将其作为一个系统逻辑地呈现给消费者。
它动态地提供与程序所需的用户和应用程序一致的服务。
，同时提供简化的基础设施共享和访问。
目前，一些研究人员提出使用软件代理技术来虚拟化计算机网络的空间资源，例如Gaia、NetChaser[21]和SpatialAgent。
(3)应用虚拟化，包括仿真、仿真、解释技术等。
Java虚拟机一般是在应用层进行虚拟化。
基础——应用层虚拟化技术，通过记录用户个性化计算环境的配置信息，可以将用户的个性化计算环境复制到任何计算机上。
服务虚拟化是近年来的研究热点。
服务虚拟化可以使业务用户能够按需快速创建应用需求。
通过服务聚合，可以保护服务资源使用的复杂性，让用户直接映射业务需求。
到虚拟服务。
现代软件架构及其配置的复杂性阻碍了软件开发生命周期。
通过在应用层建立虚拟化模型，可以提供最佳的开发、测试和运行环境。
(4) 表示层虚拟化。
应用程序与应用程序虚拟化类似，但不同的是，表示层虚拟化中的应用程序运行在服务器上，客户端仅显示应用程序的用户界面和用户操作。
表示层虚拟化软件主要有微软Windows 远程桌面（包括终端服务）、Citrix Metaframe 演示服务器和 Symantec PcAnywhere。
1.2 虚拟化方法
虚拟化一般指平台虚拟化，通过控制程序隐藏计算平台的实际物理特征，为用户提供一个抽象的、统一的、模拟的计算环境。
虚拟化一般可以通过指令级虚拟化和系统级虚拟化来实现。
1.2.1 指令级虚拟化方法
在指令集级别实现虚拟化，即将某个硬件平台上的二进制代码转换为另一个平台上的二进制代码，以保证不同指令集之间的兼容性，也称为作为“二进制翻译”。
二进制翻译是通过模拟的方式进行的，即在一个具有一定接口和功能的系统上，实现另一个具有不同接口和功能的系统。
二进制翻译软件方法可以通过解释执行、静态翻译和动态翻译三种方式实现。
近年来，二进制翻译系统的最新研究主要集中在运行时编译和自适应优化上，因为动态翻译和运行时过程的时间开销主要包括四个部分：磁盘访问开销、存储访问开销、翻译和优化。
目标代码的开销和执行开销，因此要提高二进制翻译系统的效率，应该减少后三方面的开销。
目前典型的二进制翻译系统主要有Daisy/BOA、Crusoe、Aeries、IA-32EL、Dynamo动态优化系统和JIT编译技术等。
1.2.2 系统级虚拟化方法
系统虚拟化是指在一台物理机上虚拟出多个虚拟机。
从系统架构来看，虚拟机监视器（VMM）是整个虚拟机系统的核心。
它负责调度、分配和管理资源，确保多个虚拟机可以在隔离的情况下运行多个客户操作系统。
彼此。
系统级虚拟化通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化来实现。
(1) CPU 虚拟化
CPU 虚拟化为每个虚拟机提供一个或多个虚拟 CPU。
多个虚拟处理器共享时间并复用物理处理器。
一个物理处理器一次只能由一个虚拟处理器使用。
时间。
VMM必须合理地为每个虚拟CPU分配时隙，并维护所有虚拟CPU的状态。
当虚拟CPU的时隙耗尽并需要切换时，应保存当前虚拟CPU的状态以及调度的状态。
虚拟CPU必须加载到物理CPU中。
X86 CPU 虚拟化的主要方法包括：动态二进制翻译、半虚拟化、预虚拟化技术。
为了填补CPU虚拟化的空白，现有的虚拟机系统采用CPU辅助虚拟化技术。
材料。
CPU虚拟化需要解决的问题有： ①虚拟CPU的顺利运行 虚拟CPU顺利运行的关键是保证虚拟机的指令正确执行，虚拟机不运行。
不影响。
彼此互不干扰，即执行指令的结果不会修改其他虚拟机的结果。
State目前主要通过模拟执行和监控来执行； 虚拟CPU调度是指VMM确定物理CPU上当前运行的是哪个虚拟CPU，以保证虚拟机之间的隔离、虚拟CPU性能和调度公平性。
虚拟机环境规划要求包括充分利用CPU资源、支持CPU精确分配、性能隔离、考虑虚拟机之间的不对称性、支持虚拟机之间的计数依赖等。
常见的CPU调度算法有BVT、SEDF、CB等。
(2)内存虚拟化
VMM一般采用块共享的思想来虚拟化计算机的物理内存。
VMM为每个虚拟机分配机器内存，并维护机器内存和虚拟机内存之间的映射关系。
这些内存在虚拟机看来是从地址0开始的连续物理地址空间。
内存虚拟化后，内存地址将具有三种类型的地址：机器地址、伪物理地址和虚拟地址。
在X86的内存寻址机制中，VMM可以以页为单位建立虚拟地址和机器地址的映射关系，并利用页权限设置来实现不同虚拟机之间的内存隔离和保护。
为了提高地址转换性能，增加了TLB，以实现虚拟地址到物理地址的高效转换，一般采用复合映射的思想，通过MMU半虚拟化实现页表虚拟化。
幽灵页表。
虚拟机监控数据是虚拟机无法访问的，因此需要隔离机制。
这种隔离机制主要是通过修改来宾操作系统或者段保护来实现的。
内存虚拟化优化机制包括按需分页、虚拟存储、内存共享等。
(3) I/O虚拟化
由于I/O设备异构性高，内部状态控制困难，VMM系统具有虚拟化和“针对I/O虚拟化的完全半虚拟化”设备。
、软件模拟和直接I/O访问等设计思想。
近年来，越来越多的研究人员将I/O虚拟化研究重点放在共享网络设备虚拟化上，并提出将IOVM结构映射到多核服务器平台。
除了增加吞吐量和固有的并行数据流外，再加上串行功能和基于数据包的协议，I/O 设备还必须考虑到传统 PCI 兼容的 PCIExpre ss 硬件，并构建相应的总线适配器来补偿单一宿主的影响。
。
不需要特殊的驱动程序。
有研究人员重点研究外部存储虚拟化，提出让存储虚拟化系统上的SCSI目标仿真器运行在SAN上，存储目标主机的动态物理信息，利用映射表的方法改变SCSI命令地址。
使用位图技术来管理可用空间等想法。
存储虚拟化系统应提供逻辑卷大小、各种功能、数据镜像和快照等功能，并兼容集群主机和多种操作系统。
由于带外存储虚拟化可以显着提高存储网络的服务质量，并且带外虚拟化与带内虚拟化相比，由于采用顺序操作，具有高性能和良好可扩展性的优点，重做日志和日志完整性认证，设计一种基于关系模型的盘上虚拟化元数据组织方法，可以形成连贯一致的带外虚拟化系统。
可持续的。
1.3 虚拟化管理
虚拟化管理主要指多虚拟机系统的管理。
多虚拟机系统是指基于多计算系统资源的抽象表示来配置自己的资源。
构建虚拟计算系统，主要包括虚拟机热迁移技术和虚拟机管理技术。
(1) 虚拟机之间的迁移
使用虚拟化作为管理现有资源并提高其在网络计算中的利用率的方法 通过创建分布式和可重新配置的虚拟机，必要时可以在物理服务器运行期间迁移服务。
。
利用移动代理技术、分布式虚拟机等提高资源利用率和服务可用性，通过寻找最优服务策略迁移到可重构、分布式虚拟机。
为了将虚拟机上运行的操作系统和应用程序从一个物理节点迁移到另一个运行节点，同时保持来宾操作系统和应用程序不间断，有研究人员提出了以环境数据为中心的虚拟操作迁移，使得用户的操作环境。
实现远程迁移和透明重构；
也有研究人员提出了程序执行环境的按需动态配置机制。
在物理服务器之间迁移虚拟机以及虚拟服务器的自动化管理时，必须考虑高级别的 QoS 要求和资源管理成本。
一些研究人员提出了虚拟机管理程序控制的方法来支持网络中移动IP虚拟机的实时迁移。
另一方面，虚拟机可以实时迁移其分布式计算资源，从而提高迁移性能，减少网络恢复时间和网络恢复时间。
提供高可靠性和容错能力。
一些研究机构开展通过设计通用硬件抽象层来移植多个虚拟机，以实现移动设备在环境中的高效执行。
迁移虚拟机的步骤通常包括引导迁移、内存迁移、冻结虚拟机以及执行虚拟机恢复。
(2)虚拟机管理
对于多个虚拟机来说，一个很重要的方面就是减少用户对动态复杂的物理设备的管理和维护，通过软件和管理工具来完成任务。
当今典型的多虚拟机服务器管理软件是Virtual Infrastructure，它通过VirtualCenter管理服务器虚拟机池，通过VMotion进行虚拟机迁移，通过VMFS管理多虚拟机文件系统。
其次，Parallax 是 Xen 的多虚拟机管理器。
它通过消除写入共享、改进客户端缓存和使用模板映像来构建整个系统； 它还使用快照和写时复制机制来实现块级共享； 并使用副本来确保可用性。
虚拟机管理程序直接控制 Parallax 使用的物理磁盘，这些物理磁盘运行物理设备驱动程序并为 VDI 虚拟磁盘映像的本地虚拟机提供公共块接口。
2虚拟化在制造信息化中的应用
2.1虚拟化在制造信息化中的应用框架
当今的制造业正在向精密化、自动化、柔性化、集成化方向发展。
在这种趋势下，诞生了许多先进制造技术和先进模型制造。
这些先进制造技术和先进制造模式需要现有的IT基础设施来提供更高水平的IT服务。
因此，在制造信息化中，应建立面向虚拟化的资源配置架构，提供面向客户的服务。
管理和计算风险管理和维护。
面向服务水平协议（SLA）的资源分配系统。
虚拟化主要用于IT集中管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等。
在制造业的计算机化方面。
最底层是制造公司的虚拟计算资源池（VirtualCluster），由多台物理服务器（PhysicsMachine）组成。
每台物理服务器都运行虚拟化软件 (VMM)，该软件运行虚拟机来执行各种任务。
根据任务需求，虚拟IT资源池的虚拟化管理软件（VMS）为IT环境提供集中化、运营自动化和资源优化功能，并可以快速部署助手和虚拟机模板。
虚拟计算资源池虚拟机封装了不同类型的客户操作系统（GuestOS）以及运行在其上的数据层和服务层应用程序（App），形成由公司协作设计和制造的完整系统。
表示层。
为用户提供多种形式的功能处理和显示数据。
如图1所示，虚拟计算资源池的动态资源调度（DRS）模块可以持续监控物理机上的资源使用情况，并根据反映业务需求和变化的分配优先级的预定规则跨多个虚拟机进行调度。
机器之间的资源。
在制造业信息化中，集中IT管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等各种应用需求将以各种服务的形式封装在虚拟机中，如制造任务间的协作服务、资源管理服务、信息服务等。
接入服务、WWW服务、工业控制服务、应用系统集成服务、数据管理服务、高性能计算服务、服务 工具组等 同时，支持所有应用需求的数据库也封装在虚拟机中，如业务模型数据库、制造资源数据库、产品模型、专业知识数据库、用户信息数据库等。
虚拟化的独特优势使其能够确保所有虚拟机中的关键服务持续可靠地运行。
2.2 虚拟化在制造信息化应用框架中的作用
虚拟化在制造信息化中的主要应用包括：
