云數據中心虛擬資源管理研究

　　2007年，全球首個虛擬化數據中心———Sun公司的黑盒子面世，該數據中心可以容納200多臺Sun服務器。IBM2008年推出了便攜式模塊化數據中心PMDC;惠普公司2010年推出了性能優化數據中心POD;思科公司2010年推出了統一計算系統UCS，集中統一管理計算、網絡、存儲等虛擬化資源。

　　Google數據中心采用標準的集裝箱設計，每個集裝箱可以容納1000多個服務器，并配備了冷卻系統。芝加哥數據中心是微軟最大的數據中心，占地面積70萬平方英尺，集裝箱里放置著微軟云計算產品的重要組件，每個集裝箱都存放了上千臺服務器，為微軟的云計算提供服務。

　　云計算技術是在網絡技術和Web應用技術的推動下產生的網絡計算模式。2006年，Amazon發布了簡單存儲服務S3;2007年，Salesforc.com公司推出了SaaS服務，客戶可以根據需要訂購軟件應用服務，按服務多少和時間長短支付費用;2007年，Google推出了GoogleDocs在線辦公服務，2008年推出GoogleAppEngine程序開發平臺，將平臺作為一種服務提供給用戶。

　　IBM于2007年推出了藍云計算平臺，為客戶帶來即買即用的云計算平臺，它包括一系列虛擬化軟件，使來自全球的用戶可以訪問云計算的大型服務器資源池。

　　微軟2008年推出了WindowsAzure藍天操作系統，基于互聯網架構，打造新的云計算平臺，將微軟所擁有的數以億計的Windows用戶和桌面接到云中。目前，成功的云計算應用實例還有GoGrid、Joy-ent、MapReduce、AneKa以及Animoto等。

　　虛擬化概念及技術起源于20世紀50年代。20世紀60年代，IBM360系統首次采用了虛擬化平臺Hypervisor。IBM、VMare、Xen/Citrix和Miroosoft是虛擬化業界的四大廠商，他們提供了成熟、多方位、廣泛的虛擬化產品，實現了從服務器、存儲、網絡到桌面、應用、甚至數據中心的虛擬化。

　　數據中心的發展與云計算技術的演進、虛擬化技術的成熟應用是密切相關、相互促進的;數據中心的發展離不開計算機技術、網絡技術、云計算技術的發展，云計算技術是在網絡技術的廣泛發展、虛擬化技術的日益成熟以及網絡應用需求的推動下產生的，虛擬化技術一直伴隨著計算機技術、網絡技術和數據中心的發展，實現了不同層面的虛擬化。上述相關領域技術的發展如圖1所示。

　 　圖1 數據中心及相關技術發展

　　云數據中心是未來數據中心建設和發展的方向，實現云數據中心的關鍵技術———虛擬資源管理已成為目前研究的熱點和難點。深入研究虛擬資源的管理有利于設計與實現高效的云數據中心系統，提高云數據中心資源利用效率、系統可靠性，降低運行管理成本。本文從虛擬資源提供與部署、虛擬資源調度、虛擬機遷移等角度，針對當前相關研究缺少系統總結的情況，較全面地概括、分析了虛擬資源管理技術的研究現狀。

　　2 虛擬資源提供與部署

　　云數據中心資源管理的特點是統一部署，集中管理，分布使用。在資源虛擬化技術的基礎上，采用各種技術實現資源的自動部署、集中監控、動態優化、節能低耗等功能。

　　2.1 資源虛擬化

　　數據中心硬件設備之間的差異導致兼容性很差，為統一的資源管理提出了挑戰。資源的抽象和虛擬化是屏蔽資源差異、建立虛擬計算環境的基礎。iVCE虛擬計算環境針對資源多樣性、自主性帶來的訪問方式不一致問題，深入研究了資源虛擬化模型與方法，提出了具備環境動態感知和自主行為決策特征的自主元素資源抽象模型[1]。文獻[2]通過虛擬化實現虛擬集群系統，消除系統軟件與硬件之間的耦合，實現集群的快速部署和快速切換，并獲得了明顯的性能優勢。云數據中心通過虛擬化技術構建虛擬資源池來實現對大規模基礎資源的有效、統一管理，然后將計算任務分布在大量動態、可擴展的虛擬資源池上，用戶按需獲取計算能力、存儲空間和信息服務。