虚拟化

虚拟化（共8篇）

虚拟化 篇1

0 引言

同步相量测量单元 (Phasor Measurement Unit, PMU) 是智能电网实际部署中不可或缺的重要设备。业内权威国际标准IEEE C37.118—2005 定义了PMU设备精度的要求, 但它只包含了在静态系统下的遵循性要求。近几年, IEEE又逐步发布了它的更新版本IEEE C37.118.1—2011及其最新的补充修正文件IEEE C37.118.1a—2014, 包含了动态特性和延迟时间测试要求。随着智能电网技术的逐步研究发展及PMU技术的广泛应用, 该标准将来一定会进一步更新。国际标准IEEE C37.242—2013规定了实验室或现场应用下的PMU校准流程以及对PMU校准系统的性能要求。使用遵循国际标准的PMU校准系统, PMU的设计者可以验证新研发的PMU系统是否符合性能要求, PMU的使用者可以在部署前确保其可靠性并根据需求定期检测。

目前市场上已有的PMU校准系统几乎只支持手动操作逐点测试, 并且只遵循较老的国际标准IEEE C37.118—2005[1,2], 只有个别厂家Fluke和科研院所提供了较自动化的PMU校准系统[3]。这些传统的已有的校准平台有很多缺点:

(1) 设备结构复杂, 体积庞大, 难于搭建, 不便携带。

(2) 手动测试要求测试员接受一定的训练, 才能够熟练操作校准系统。但即便如此, 人工操作也不能保证校准的可靠性和可重复性。

(3) 一个完整的校准流程是非常耗时的, 每种配置至少需要50~80 min, 总共有18种配置, 需要占用很大人力。

(4) 市面上的校准系统成本较高, 一般都超过百万人民币, 不适用于对成本敏感的用户。

(5) 传统的校准系统平台封闭, 用户不能够根据需求更改。如果国际标准做了更新, 也很难做相应升级, 需要重新购买, 带来额外成本。

为应对传统校准设备的这些缺陷, 文中提出了一种新的基于虚拟仪器平台的可自定制、全自动化、高精度的PMU校准系统。

1 基于虚拟仪器的PMU校准系统

虚拟仪器概念通常包括基于模块化的硬件和自定制的软件:模块化的硬件 (比如PXI) 能够降低系统成本和提高灵活性, 自定制的软件可以根据需要随时完成各种设计。虚拟仪器平台可以引入FPGA技术, 能够以最小的延迟来完成通道间的同步、高速信号处理、高级快速算法。由于这些流程都是运行在硬件上, FPGA技术避免了软件系统崩溃的可能性以及常规操作系统的不稳定性。

设计原理框图如图1所示。

1.1 基于FPGA进行信号发生

PMU校准系统最重要的部分就是高精度同步信号发生单元, 文中方案充分利用了FPGA技术来进行时序同步和信号生成算法实现, 满足系统性能要求。首先, 为了进行精确的对比测试, 要求每个信号输出点必须与精确的时钟源同步。文中方案使用专门的GPS同步模块, PPS的典型同步精度可以达到15 ns。同时选用了具有高精度、高速度ADC的模块化板卡作为信号发生单元, 其幅度精度小于0.04%。信号发生单元通过FPGA同步技术, 能够在40 MHz的高速运行速率下提供精确的同步时间戳, 时间精度可达100 ns。

输出模块结构框图如图2所示。

1.2 多功能自定制核心控制单元

该设计利用具有标准PC的高性能控制器作为核心控制单元, 能够支持长时间高负荷的处理任务, 其包含了内部PDC以接收PMU发送的信息包。

基于数学模型的误差分析:为了评估待测PMU的测量误差, PMU校准系统会比较信号测量值和信号参考值。信号参考值 (即“真值”) 可以通过两种方法获得: (1) 使用另外一台校准过的PMU作为参考, 其测量值作为参考值, 这台参考PMU的精度必须比待测PMU的精度至少高一个数量级[4]。很多校准系统都采用了这种方法。 (2) 根据PMU信息包的时间戳, 算法可以根据已知数学模型来计算出信号理论真实值。本文即使用第二种方法来验证算法精度, 因为它没有因使用外部设备而引入不确定性和测试不可重复性。

1.3 用户界面设计

虚拟仪器灵活的软件平台结合报表生成工具包可以很容易实现自定制的友好的用户界面, 如图3所示。

2 PMU校准系统的精度验证

IEEE C37.242—2013的7.4.4章节中, 描述了如何去验证PMU校准系统本身的精度和不确定度。针对本文中PMU校准系统, 可以使用两种方法来测试其精度。整个验证测试系统的架构如图4所示。

2.1 基于示波器验证

稳态情况下, PMU校准系统的输出相位精度可以通过标准仪器来测定。此方法需要使用一个高采样率且高分辨率示波器来比较校准系统输出的正弦波的过零点位置和GPS时钟源PPS触发信号的边沿, 对于整数频率的正弦波来说, 边沿和过零点位置应该严格重合。根据验证结果显示, 该PMU校准系统触发边沿和过零点的误差小于1 μs, 对于50 Hz的系统来说1 μs的误差相当于0.3 mrad相位误差, 即意味着在0.04%的幅度误差情况下仅造成0.05%的TVE, 满足国际标准0.1%的要求, 并且有相当大的余量。

2.2 基于采样点拟合验证

动态情况下就难以使用标准仪器去测试校准系统输出信号的精度了。考虑到输出信号值遵循一定的数学公式, 可以利用数据采集卡去记录校准系统输出波形, 该数据采集卡可以通过精确同步技术得到每个采样点的绝对时间戳;然后利用原始的数学模型公式, 根据所有采样点去估计该模型的最佳拟合参数, 再将该参数与设定值作比较即可。例如, 在扫频测试项目中, 使用基于FPGA的数据采集卡获得实时采样值及其对应的时间戳, 每个数据点可以表示成如下格式:

理论上, 所有采样点应该满足下式:

此处[Xm, w0, Rf]是已知的用户设定值。然后使用LevenbergMarquardt非线性拟合算法来求得其参数值, 用[Xm′ , w0′ , Rf′ ]表示依据最小二乘准则估计得到的最优参数值。基于估计值和已知的设定值, 就可以计算幅度、相位、频率和频率变化率的不确定度。所有静态和动态项目都可依此测试, 从而得到表1。

3 结语

文中介绍了一种基于虚拟仪器的符合最新国际标准的可自定制、全自动化、高精度、多功能的PMU校准系统。该系统所有的硬件组件被集成在小尺寸的3U机箱中, 便于搭建和携带;基于虚拟模块化仪器平台保证了系统的可扩展性和可升级性, 也极大降低了系统成本;利用FPGA技术实现同步和信号发生算法, 相比于传统设备达到了硬件级响应速度, 具有较高的测试精度, 极大缩短了测试时间 (只需几小时) ;同时实现了测试流程全自动化及自动报表生成。

参考文献

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虚拟化 篇2

Window-虚拟内存不足

出现这种情况一般是：

一：你的物理内存比较小，运行大的软件比较吃力;

二：你运行了许多窗口或者是游戏的时候物理内存分配不过来，当出现这个的时候，我们的系统就会用我们的硬盘空间当成虚拟内存来执行一些操作。

很多网友朋友把系统升级到win8/win8.1之后，就不知道如何设置虚拟内存。今天百事网小编就带来详细的win8/win8.1设置虚拟内存的图文教程。

前提须知：虚拟内存设置的通用原则：虚拟内存最小值是物理内存的1到1.5倍;虚拟内存最大值是物理内存的2到2.5倍，

第一步：打开系统属性。右击“这台电脑”—“属性”。

属性

第二步：点击左边的“高级系统设置”。

高级系统设置

第三步：进入到系统属性界面，在性能选项点击“设置”。

设置

第四步：虚拟内存选项“更改”。

更改

虚拟化 篇3

一、资本虚拟化的前提是货币的虚拟化

在货币产生之后的很长一段时间, 黄金和白银作为货币材料为各国所接受, 商品世界因此被分为两极:一极是商品, 代表各种各样要实现价值的使用价值;一极为货币, 以黄金、白银等贵金属作为货币材料的使用价值来代表商品的价值。货币的出现是商品价值形式独立化的结果, 本质上代表了人与人之间的社会关系。价值独立化的货币一旦摆脱黄金、白银等贵金属的束缚, 不再以任何有价值的实际资产作为货币材料时, 就转化为虚拟货币, 并为资本的虚拟化发展创造了条件。在资本主义商品经济范围不断扩大的过程中, 为了保证社会再生产的顺利实现, 资本主义信用制度得到了极大的发展和完善。在商业信用和银行信用不断发展的基础上, 产生了代替金银及其铸币进行流通的信用流通工具, 这些信用流通工具首先在数量上摆脱了黄金、白银等贵金属的束缚, 并代替金属货币完成流通和支付职能, 成为货币虚拟化的初级形态。之所以称之为“初级形态”, 原因在于这些信用流通工具还保持着与金属货币之间固定的兑换比率, 其价值取决于金属货币。这些初级形态虚拟货币的典型代表为商业票据和银行券。

商业票据是最初用来替代职能资本家之间商业信用的基本工具, 包括期票和汇票, 以汇票最为常见。汇票是商品销售者 (债权人) 向商品购买者 (债务人) 发出的支付命令, 要求债务人向持票者支付一定数额款项的凭证。汇票最初只是最为买卖双方债权、债务的凭证, 可以通过银行提前兑现 (贴现) , 但随着经济交往程度的扩展, 汇票逐渐开始代替货币成为一种流通和支付手段, 即开始作为货币为人们所接受。“汇票如果只被贴现而在到期前保存在贴现者得公事包中, 则不起货币的作用, 或者说, 它不代替货币, 而只是本身被人用钱买卖。它象公债或其他证券一样不是通货。可是, 如果开给某人的票据为了清偿债务或解除金钱要求权而付给另一人 (甚或付给同一人) , 它就做了假使票据不存在就要由货币来做的事, 就是说, 它起了通货的作用。人们常常这样使用汇票。”[1]因此, 汇票在使用过程中逐渐被用来替代黄金作为支付和流通手段, 具有了货币的部分职能。在贵金属本位制度下, 汇票的价值依然以其所能兑换的金银数量为基础, 但是由于在汇票流通过程中, 汇入、汇出的净额只占其总额的一个很小的部分, 这就使得汇票的票面价值总额, 即其所代表的金银数量的总额可以远远大于现实经济中的金银储备数量, 这意味着少量的金银就可以衍生出大于其价值数倍、数十倍的信用货币。商业汇票作为货币, 其票面价值额与实际贵金属储备数量之间的不一致, 使得货币的虚拟化开始出现。

由于商业票据的发行者为工商企业, 其信用程度受到工商企业经营状况的影响, 因此存在信用方面的缺陷, 难以在较大的范围内流通, 也限制了经济交往的规模。为了满足资本主义日益扩大的商品交易规模和范围, 在商业票据流动的基础上, 部分银行家开始发行银行券来代替商业票据充当流通和支付的手段, 一种新的货币形式开始出现。由于银行券的发行者为信用程度较高的银行机构, 因此其流通范围和被接受的程度要远大于商业票据, 更能够满足商品交易不断扩大的需要。从表面上看, 银行券可以固定的比例与贵金属货币进行兑换, 其发行量最初也主要取决于商业票据流通的需要, 但是在经济不断扩张的过程中, 银行券的数量不断膨胀, 远远大于作为其基础的贵金属货币的数量。银行券的发行, 使得银行成为一个具有特殊职能的金融机构, 即货币创造职能, “在象我们那样的部分准备金的银行制度里, 银行当然并不具备与一美元存款相应的一美元货币。这就是为什么‘存款’是如此令人误解的一个术语。当你在银行里存放一美元的现金时, 银行可能在它的现金上加15或20美分。一元存款的其他部分银行将通过另一种业务形式借出去。借款者可以再把现金存入这个或那个银行, 这一过程可以重复进行。结果是:对于银行拥有的每一美元现金, 银行要欠几美元的存款。”[2]

在资本主义国家中央银行制度确立以前, 各银行都有权发行自己的银行券, 因此市场上就有多家银行的银行券在流通。伴随着经济的发展, 银行的货币信用业务迅速扩张, 银行数量增加, 这种分散的银行券的发行就越来越暴露出其严重的不足: (1) 如果各家银行所发行的银行券能够与贵金属货币保持随时兑换, 那么各种银行券之间的比价关系就只需要简单地根据各自所代表的贵金属货币量进行计算, 在相互兑换时不会产生任何困难。但是, 由于银行券的虚拟化性质, 使得很多银行券无法与贵金属货币进行随时兑换, 尤其是一些小银行由于其信用能力较低, 其银行券常常不能兑换, 导致其以低于面值的价值进行流通和交易, 这就使得各银行券之间的兑换比例难以确定, 货币流通出现混乱, 进而影响正常的经济交往。 (2) 很多中小银行所发行的银行券, 受到发行银行业务范围的限制, 只能在有限的地区内进行使用, 在这些区域之外难以被人所接受, 这大大限制了商品流动的范围和规模。 (3) 大量不同种类的银行券在市场上流通, 使得交易双方不得不花费大量的精力去辨别它们的真伪, 也给许多不法之徒的欺诈行为提供了方便。上述缺陷表明, 由一家统一的机构来垄断银行券的发行将更有利于经济的健康发展。适应这一需求, 各主要资本主义国家开始设立本国的中央银行, 并统一发行以国家信用为基础的法定货币, 即“法币”。中央银行制度的确立以垄断货币发行权为标志, 英格兰银行在1844年依据《皮尔条例》成为具有银行券垄断发行权的银行, 奠定了其最早的中央银行的地位;美国国会在1913年通过了《联邦储备条例》, 从而宣告了美国中央银行制度的确立。[3]

由各国中央银行统一发行的法币, 在金本位制度下依然规定单位货币所包含的贵金属数量, 但是并不承诺可以兑换黄金。因此, 法币制度下, 货币开始与黄金之间真正脱离关系, 其数量也不再受到商业票据流通需要的限制, 而是越来越多地渗透了政府对于经济的干预和政府的货币政策意图。法币的出现是货币虚拟化程度的进一步加深, “货币的产生与法律有关。商品货币具有内在的使用价值, 即使非货币化后也是如此。法币如被非货币化, 则只剩下印刷中所使用的纸张那么一点微不足道的价值”。[4]银行券是以银行信用为基础的, 而法币是以国家信用为基础的, 二者之间虽然存在差别, 但都逐渐远离了贵金属, 体现了货币的虚拟化发展。“不兑换纸币是一种表征货币 (即物质材料的内在价值与其货币面值分离的东西) , 现在除了硬币意外, 一般都用纸币印成。这种货币由国家制定发行, 但依法不得兑换成本身以外的任何东西, 也不具有以客观标准表示的固定价值”。[5]

战后布雷顿森林体系的建立, 使得货币的虚拟化进程在全世界范围内展开, 而布雷顿森林体系的崩溃, 则使得货币最终完全与黄金之间脱离联系, 成为完全虚拟化的货币形式。它基本运行规则是美元与黄金挂钩, 而其他国家的货币与美元挂钩, 各国货币之间采取固定的兑换比率。这样的结果是, 各国国内货币不能与黄金之间进行兑换, 只有美元可以依据一定的条件与黄金之间进行兑换。美元因此取得了和黄金一样的地位, 可以充当各国的国际储备。美元本身作为一种法币已经是初步虚拟化了的货币, 而以美元储备为基础而发行的其他国家的货币, 则更进一步地虚拟化了。当然, 由于美元还保持着与黄金之间名义上的兑换比例, 这时的货币虚拟化还是一种不完全的虚拟化, 还没有达到虚拟化的完成形态。

以美元为核心的布雷顿森林体系, 由于实行固定汇率制度, 使得战后资本主义国家的金融体系得到了暂时的稳定, 从而为战后资本主义国家经济的恢复和发展创造了有利的外部环境。但是, 随着世界经济的发展以及美国经济地位的衰落, 布雷顿森林体系的内在缺陷开始显现, 最终导致了布雷顿森林体系的崩溃, 以1973年美国宣布各国中央银行停止用黄金兑换美元为标志, 货币被彻底地虚拟化了。各国货币与黄金之间完全脱离了关系, 黄金的非货币化得以完成, 各国货币之间的汇率也由固定汇率转为浮动汇率, 货币符号所表明的价值是不断变动的, 这表明货币本身的虚拟化程度进一步加深, 并在全世界范围内完成。虚拟资本的出现就是以货币的虚拟化为前提而产生的。

二、社会信用制度是虚拟资本产生的基础

以中央银行为核心的银行制度的发展, 直接推动了货币的虚拟化。换言之, 没有完善的社会信用制度的保障, 货币的虚拟化无法完成。同时, 货币的虚拟化也可以视为银行制度发展的重要动力, 两者之间存在互动的关系。在货币虚拟化基础上发展出来的资本虚拟化, 同样离不开社会信用制度的发展和完善。

股票、债券等虚拟资本的产生和膨胀必须以完善的社会信用制度的存在为基础。一方面, 虚拟资本是在借贷资本信用关系的基础上产生的。借贷资本是通过资本使用权的有期转让, 凭借资本所有权来获取利息的, 即靠资本所有权的产权证明书来获取定期收入。生息资本借贷给职能资本家使用, 参与职能资本创造的平均利润的分割获得利息这样一个事实, 逐渐使得“资本是一个自行增殖的自动机的观念被牢固树立起来了”。[6]利息是资本所有权的果实, 借贷资本成为独立的收入来源, 任何源于资本所有权的确定性收入, 都可以视为利息, 并且把收入资本化, 即任何一笔收入都可以幻想成一定资本带来的利息。自然地, 股票、债券等一切资本所有权证书, 虽然只是现实资本的纸制副本, 但可以籍此获得定期收入并可以在证券市场自由买卖, 实现价值增殖, 也逐渐被视为可以独立地获得收入, 成为具有不同于现实资本存在形式的虚拟资本。借贷资本本身不是虚拟资本, 它以现实资本作为生息资本, 而股票、债券的虚拟资本不仅依托于现实资本定期获得收入, 还可以独立运动, 在自由买卖中获益, 从而成为虚拟化的资本形式。从上述过程来看, 虚拟资本的产生首先要归功于借贷资本信用制度的存在。另一方面, 股票、债券等虚拟资本的大量发行, 必须依托于庞大的社会信用体系, 尤其是银行信用的参与和证券交易市场的发展。通过股票、债券的成功发行并从投资者手中获得现实资本, 以投入生产过程满足产业资本发展的需要, 是一个相当复杂的过程, 依靠单个产业资本家是无法完成的, 即使能够实现, 也要付出相当大的成本。而通过银行信用体系的介入, 依靠银行的庞大信用网络和良好的信用保证, 这一过程才能得以低成本、高效率地完成。同时, 股票和债券等虚拟资本的成功发行, 还依赖于证券交易市场的存在。股票、债券作为企业与投资者之间信用工具的发展, 使得同一资本取得了双重存在:一是投入生产经营过程发挥作用的实体资本, 企业获得了其使用权或法人财产权;二是以证券形式存在的资本所有权证书, 作为实体资本的纸制副本, 它们本身没有价值, 但可以定期获得收入。与借贷资本关系下的债权债务关系不同, 股票没有到期日而且售出不退, 债券虽然到期还本付息, 但在到期之前投资者想要将其变现也可能相当困难。因此, 必须为股票和债券提供一个顺畅流通和变现的渠道, 才能使它们对投资者具有足够的吸引力, 从而保证它们的大量发行。于是, 证券交易市场便应运而生, 股票、债券的持有者不仅可以凭借资本所有权定期获得收入, 也可以在证券市场上进行自由交易, 规避风险、较少亏损以及获得更多的收益。股票、债券等基于企业与投资者之间的信用关系, 在银行信用的介入和证券市场的发展的推动下, 呈现出相对独立的运动规律, 甚至成为另一种独立收入的源泉, 虚拟资本最终得以形成。[7]

商品期货和金融期货的产生和发展更离不开社会信用制度的支持。商品期货虽然以现货市场的存在为基础, 但是商品期货的买卖双方的交易完全是建立在交易者对商品价格未来走势判断基础上的一种投机或赌博。这种不需要实际交割的交易占到商品期货交易的90%以上, 商品期货与现货不同的卖空和卖空交易方式, 是以双方的信用关系为基础的, 这种信用关系是以期货交易所为中介而形成的。商品期货交易中特有的保证金制度也是一种特殊的信用制度, 是支撑期货交易的一种重要手段。期货合约的交易像股票一样在交易所内公开竞价成交, 价格随市场行情的波动而变化, 但与股票交易不同, 在期货交易中, 期货合约的购买者不是马上向其出售者交纳现金并获得相应资产, 而是买卖双方都在各自的经纪商那里存入一定比例的保证金;同时, 经纪商必须在交易所所属的结算所存入一定比例的保证金。因此, 期货交易者不是交易了一笔资产, 而是签订了一个未来交易的合约。对于投资者来说, 保证金可以分为初始保证金和维持保证金, 初始保证金是投资者开仓时应存入的保证金, 它一般只占投资者所买卖的期货合约价值的5%-10%, 维持保证金是指投资者平仓以前, 其保证金账户上的最低金额, 一般占初始保证金的75%。因此, 商品期货交易很明显地是一种以信用关系为基础的杠杆式交易方式, 为投资者提供了一种“以小博大”的避险或赌博机会。

金融期货的产生和发展是货币虚拟化的结果, 其交易与商品期货一样离不开社会信用制度的支持。最早出现的金融期货是外汇期货, 它产生于1972年的芝加哥商品交易所, 这一年该交易所分部的国际货币市场 (IMM) 正式开业, 对英镑等8种主要外汇开展期货交易。[3]外汇期货是为了适应1971年布雷顿森林体系出现危机之后的汇率波动而产生的, 是货币虚拟化发展的结果。到1973年布雷顿森林体系彻底崩溃, 货币虚拟化在全世界范围内得以完成, 世界进入浮动汇率时代, 越来越多的投资者希望通过外汇期货市场来进行套期保值或者投机, 外汇期货取得了迅猛的发展, 同时带动了其他金融期货的发展。其他金融衍生物的出现和发展, 也同样离不开社会信用体系的发展和完善。

因此, 货币的虚拟化促进了社会信用体系的发展, 而社会信用体系的不断完善使得股票、债券、商品期货以及金融衍生物等虚拟资本形式得以产生和发展。

三、资本虚拟化对信用制度的多重影响

虚拟资本的本质是其本身的价值相对于其价格可以忽略不计, 或者说其价格的决定已经远离其价值, 虚拟资本越来越远离实际生产过程的约束, 获得相对独立的运动。虚拟资本的发展对信用制度产生了重大影响:

一是虚拟资本的存在和发展使得市场经济发展过程中的资本约束大大缓解。信用, 特别是银行信用虽然可以充当借贷中介, 把闲置的货币集中起来供给需要货币资本的商品生产者使用, 因而具有资本创造的职能。但银行信用作为一种企业的间接融资形式, 对资本所有者而言只是拥有了到期归还并获得一定利息的权利, 而对货币实际使用过程中的价值增殖却没有直接的索取权利;而对于使用银行借贷资本的企业而言, 贷款的使用不仅要到期归还还要支付利息, 同时还要受到银行的监督和制约。而在股票、债券的形式的虚拟资本产生以后, 货币资本的所有者就找到了一条直接投资、直接分享投资收益的渠道, 更主要的是可以在证券市场上买卖以实现价值增殖;企业则可以通过虚拟资本工具的发行, 把投资者的货币资本转化为企业的实体资本加以自主地运用。银行信用和虚拟资本的共同存在, 使得资本主义企业因资本不足而发展受到约束的可能性被降低到最低程度。虚拟资本拓宽了公众的投资渠道, 以分享高增长行业和地区的价值增殖, 同时也促进了这些行业和地区的发展。[7]

二是资本虚拟化促进了银行资本本身的虚拟化。随着股票、债券等有价证券的出现和发展, 其相对独立的运动规律和高收益、高流动性的特征, 受到了不少银行的青睐, 很多银行在发放贷款时逐渐同意借款人用这些有价证券来担保获得贷款, 而这又进一步促进了有价证券的发行, “人们尽可能多地认股, 这就是说, 只要有钱能够应付第一次缴款, 就把股份认下来;至于以后各期股款的缴纳, 总会有办法可想……人们不得不求助于信用”。[6]通过以虚拟资本为抵押获得贷款, 使得银行资本结构产生了很大变化, 现在银行的资本由两部分构成:一是现金, 二是有价证券。其结果是银行资本的绝大部分成为虚拟的, 即由各种虚拟资本组成。

三是资本虚拟化引发了“泡沫经济”等市场经济运行中的新问题。对于“泡沫经济”, 到目前为止学术界并没有一个统一的界定, 但几乎所有的界定都涉及到虚拟资本的价格问题, 如“泡沫经济指的是以资产 (股票、房地产) 价格超常规上涨为基本特征的虚假繁荣, 其直接原因是不切实际的高盈利预期和普遍的投机狂热”, [8]“泡沫经济指银行、企业和个人将货币资本大规模用于投机目的, 结果导致股票和土地的价格上升, 并远远超过其实际价值”, [9]“泡沫经济, 按现代经济学的一般解释, 是指背离现实的经济实体, 人为地或投机性地追求高额非劳动收入和利润, 形成了资产价格的狂热上涨 (这里的资产是指股票、土地、不动产等保存经济价值的手段) , 并由这种狂热上涨的虚幻的资产价格所构成的经济现象”, [10]“泡沫经济是指虚拟经济过度膨胀引发的股票和房地产等长期资产价格迅速的膨胀, 是虚拟经济的增长速度超过实体经济增长速度所形成的整个经济虚假繁荣的现象”。[11]很明显, 泡沫经济产生直接原因在于过多的货币资本用于虚拟资本的投机, 使得虚拟资本的价格极度膨胀, 以致于其价格不仅脱离了个别实体资本的运行状况, 也脱离了整个实体经济的运行状况。导致这一结果的客观条件无疑在于货币的虚拟化以及在此基础上银行资本的虚拟化, 以虚拟资本为抵押获得银行贷款, 以银行贷款购买更多地虚拟资本, 从而导致银行的过度放贷, 最终形成泡沫经济。

四、结语

泡沫经济对于实体经济的影响具有双重性。一方面, 泡沫经济是资本虚拟化发展的必然结果, 适度的泡沫经济对于提高经济系统的效率、优化资源配置起到积极作用;另一方面, 过度的泡沫经济则是有害的, 可能导致实体经济缺乏资本的支持, 助长过度的机会主义, 并且一旦泡沫破裂, 将使银行信用出现危机, 进一步引发整个经济出现危机。

适度的泡沫经济对实体经济的积极影响。一是大量的货币资本投资于虚拟资本, 使得经济的虚拟部分成为货币的“蓄水池”。当实体经济的发展需要资本投入时, 可用随时获得从虚拟资本中转移的货币资本;同时, 当实体经济出现多余投资时, 相应的部分可以转移到虚拟经济中, 从而提高了资本的使用效率。二是可以促进资源的优化配置。适度的泡沫经济不仅可以在总体上提高资本的使用效率, 还可以促进资源在实体经济不同部门和企业之间的优化配置, 并推动产业结构的优化升级。三是通过财富效应拉动消费的增长, 对于出现消费需求不足和通货紧缩的经济来说, 存在一定程度泡沫是有益的。四是泡沫经济的存在更有利于国家从宏观上对经济进行调控。由于虚拟资本的价格和流动更容易受到国家政策的影响, 尤其是货币政策, 因此, 国家可以通过利率、汇率以及信贷政策等, 对虚拟资本的价格和流动进行主动干预, 从而间接实现对实体经济的调控。

过度泡沫经济对实体经济的消极影响。一是货币资金过度投资于虚拟资本从而挤出了对实体经济的投资。资金总是流向投资收益率更高的部门, 而泡沫一旦形成并快速膨胀, 对泡沫资产的投资往往会就获得比一般投资更高的收益率, 在这种情况下, 资金不仅会从银行, 而且会从实体经济领域流向泡沫资产。加之对于虚拟资本的投资具有高流动性的特点, 对资金产生较大的吸引力。如果大量资金流入泡沫资产, 必然造成实体经济领域投资的不足, 对实体经济造成损害。二是引发过度的投机行为, 人们热衷于追求短期收益而损害了经济的长期发展。三是可能导致财富占有不公程度的加剧。由于虚拟资本已经成为家庭财产的重要组成部分, 越是富有的家庭, 投资于虚拟资本的比例越大, 因而当虚拟资本价格的过度膨胀时, 这些家庭的财富数量会急剧增加, 社会财富占有的差别将增大;同时, 因财富而获取的收入差距程度也会增大。四是对宏观经济的稳定运行带来严重威胁和破坏。[12]当泡沫经济不断膨胀时, 整个经济会表现出一种繁荣景象:虚拟资本价格不断攀升, 交易规模不断增加, 政府税收不断提高, 企业融资更为方便, 居民个人虚拟财富也会因价格的上升不断增加, 消费信心上升, 整个社会弥漫着一种乐观的情绪。但是, 价格泡沫不可能永远膨胀, 当某种因素导致人们对市场预期发生逆转时, 泡沫会破裂, 虚拟资本价格迅速跌落, 大量投机的企业、机构和个人的资产迅速缩水, 企业纷纷破产, 银行不良债务迅速增加, 使金融系统陷于困境。由于金融系统是宏观经济运行的心脏, 当金融系统不稳定时, 宏观经济的稳定性是难以维持的。

综上所述, 在市场经济运行过程中, 必须对金融发展的节奏进行适度控制, 防止资本虚拟化的过快和过度增长, 但同时又能够保持资本市场适度的活跃状态。唯有如此, 才能取得实体经济与虚拟经济相互协调, 使得实体经济在稳定中不断发展。

摘要：货币的虚拟化和信用制度的发展是资本虚拟化的前提和基础, 而资本虚拟化在大大缓和资本约束的同时, 也产生了泡沫经济等现象, 对经济的稳定运行构成了威胁和挑战。因此, 必须对金融发展的节奏进行适度控制, 防止资本虚拟化的过快和过度增长。

关键词：资本虚拟化,货币虚拟化,泡沫经济,实体经济

参考文献

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[10]姜建清.海外经济风潮解析[M].上海:上海财经大学出版社, 1997:23-24.

[11]杨琳.金融发展与实体经济增长[M].北京:中围金融出版社, 2002:4.

虚拟化 篇4

关键词：虚拟化[1],VMware vSphere

1 前沿

虚拟化技术主要是通过对底层进行抽象, 将计算机元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行, 将网络的控制管理与数据的转发与交换进行有效的分离[2]。

以是否存在宿主操作系统来看, 虚拟化技术主要分为原生及寄居两种架构。原生架构是指虚拟机本身不再依赖任何操作系统, 或者可以认为虚拟机本身就是一个操作系统, 只是这个操作系统只提供虚拟化服务。而寄居架构, 则认为虚拟机是一个软件或者服务, 只有在已经安装好的操作系统上才能运行。从被应用的领域来分, 虚拟化又可以分为服务器虚拟化, 存储虚拟化, 应用虚拟化、平台虚拟化和桌面虚拟化。其中服务器虚拟化需要具备功能和技术有:多实例、隔离性、CPU虚拟化、内存虚拟化、设备与I/O虚拟化、无知觉故障恢复、负责均衡、统一管理、快速部署。

VMware v Sphere是VMware公司推出的一套服务器虚拟化解决方案, 核心组件是Vmware ESX/ESXi, 可以独立安装和运行在裸机上的系统, 支持硬件虚拟化, 通过与v Sphere Client远程连接控制, 在ESXi服务器上创建多个虚拟机, 并且虚拟服务器在性能与稳定性上与亚于普通的硬件服务器。

本文采用原生架构, 利用VMware v Sphere套件来实现服务器虚拟化的部署。

2 服务器虚拟化的设计与实现

企业传统服务器应用面临:资源利用率低、管理复杂, 故障恢复慢, 兼容性差, 购置维护成本高等[3]。虚拟化的目的就是打破原始物理结构之间的隔断, 将物理资源转变为逻辑上可直接调控管理的资源, 最大限度地使用物理资源。

服务器虚拟化将系统虚拟化技术运行于服务器之上, 将一台服务器虚拟成若干个服务器使用, 随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载以简化管理和提高效率, 继而减少为单个工作负载峰值而储备的资源的方法。通过虚拟化技术将物理硬件和操作系统分离, 使得多个具有不同操作系统的虚拟服务器可以独立运行在同一台物理服务器上, 最大化的利用硬件资源, 其部署框架如图1所示。

1) 网络应用层:网络应用层是对企业内部提供各类服务的应用系统的集合。通过服务器虚拟化将虚拟机运行在运行有ESX/ESXi的物理服务器中, 通过调整这些虚拟机的资源, 从而满足应用系统的需求, 对用户提供系统服务。

由于应用系统服务类型的不同, 可以将应用系统归类为不同类型, 通过主机层v Network部分连接内网不同的核心交换机, 从而面向不同类别的用户提供不同类别的系统服务。

2) 主机层:主机层是VMware v Sphere体系中的虚拟层, 包含两个服务:基础架构和应用程序。应用服务 (Application Services) 完成三个部分功能, 分别是:可用性 (Availability) 、安全性 (Security) 和可扩展性 (Scalablity) 。架构服务 (Infrastructure Services) 包含有运算部分的v Compute、存储部分的v Storage和网络部分的v Network三个部分。在架构服务部分, EXS/EXSi主机负责将硬件资源虚拟化提供给上层服务。

3) 网络服务层:网络服务器是服务器虚拟化的服务层。主要提供网络服务、数据备份服务、网络管理服务。服务器虚拟化框架中所有设备均通过该层中接入交换机互联;数据备份服务通过数据备份系统, 利用VMware v Sphere的快照技术实现对虚拟机的网络备份, 该文采用上海爱数软件有限公司公司的PX2400数据备份系统;网络管理则通过VMware v Sphere体系中v Center Server组成, 它是配置、调配和管理虚拟化IT环境的中心点, 是v Sphere的中央总控, 完成应用程序的控制调配功能。

4) 存储层:存储层是服务器虚拟化的基础。物理服务器只提供EXS/EXSi主机操作系统的存储空间, 而网络应用层的虚拟机均存储于存储层中的网络存储设备中。网络存储设备通过网络服务层的接入交换机和主机层互联, 为主机层提供存储服务。该文中网络存储设备采用H3C公司的IX3000网络存储设备。

服务器虚拟化实施前, 某企业共有24台物理服务器, 每台服务器提供单一的应用系统服务;服务器虚拟化实施后, 物理服务器缩减至5台, 应用系统数量没有改变, 配置结果如表1。其服务器虚拟化的实施步骤归纳如下:

1) 在服务器硬件层面上导入虚拟层, 即在IBM x3650服务器上安装配置VMware ESX Server;

2) 通过在DELL 330微机上安装VMware v Center Client来对服务器进行访问和综合调配;并在ESX/ESXi主机上创建虚拟机。

3) 利用VMware Converter将现有的物理服务器逐步迁移到虚拟机上。

其中, 以IP地址为10.1.1.11 EXS/EXSi server服务器情况为例, 其中虚拟机占用CPU和内存情况如图3。

通过采用服务器虚拟化技术, 主要成果可以总结如下:

服务器数量由原先20多台物理服务器降为6台服务器 (5台EXS/EXSi Server, 1台v Center client) , 并且可以根据实际使用情况可以灵活添置服务器, 整合比例约为4:1;

由于虚拟机分配不合理, 资源提升的效果不明显, 应将消耗资源较大的虚拟机与消耗资源较小的虚拟机分配与同一物理服务器上, 后续将对此进行研究分析。

虚拟机通过模板配置, 数据备份和快照技术, 部署速度增加、单点故障率下降。

3 结束语

本文从企业信息中心的现状和存在的问题出发, 系统的研究了企业信息中心服务器虚拟化建设的可行性和可操作性。后续, 将继续对虚拟机在物理服务器中的分配方法进行研究。

参考文献

[1]张巍.企业虚拟化实战——VMware篇[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[2]怀进鹏, 李沁, 胡舂明.基于虚拟机的虚拟计算环境研究与设计[J].软件学报, 2007.

虚拟化条件下边缘虚拟交换的研究 篇5

1 虚拟化技术简介

虚拟化技术是一项实现计算资源彼此隔离的技术, 也就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源, 摆脱物理结构的限制。通过该技术可以在一个硬件平台上虚拟出若干个虚拟平台, 并使计算元件在虚拟的平台上而不是真实的物理平台上运行, 通过从物理硬件上隔离逻辑操作, 虚拟化环境平台提供了更好的操作灵活性和方便的系统修改能力。

系统虚拟化是被最广泛接受和认识的一种虚拟化技术。系统虚拟化实现了操作系统与物理计算机的分离, 使得在一台物理计算机上可以同时安装和运行一个或多个虚拟的操作系统。在操作系统内部的应用程序看来, 与使用直接安装在物理计算机上的操作系统没有显著差异。

如上图所示, 3个虚拟机同时运作在虚拟化平台Hypervisor上, 共同使用物理服务器Physical Server的硬件资源。

2 虚拟化数据交换主要技术及特点

2.1 vSwitch虚拟交换机技术

vSwitch作为最早出现的一种的网络虚拟化技术, 已经在Linux Bridge、VMWare vSwitch等软件产品中实现。所谓的vSwitch, 就是VEB技术, 即将虚拟网桥完全在服务器 (终端) 硬件上实现, 不涉及外部交换机的协作。

该技术最大的优点就是流量完全在服务器上进行传递, 能够享受到最大的带宽和最小的延迟。

如图3所示, VEB和VEPA被看成了网络虚拟化的两个方向。VEB朝的是低延迟, 流量在服务器内平行流动, 因此称为东西流策略;VEPA朝的是多功能方向, 流量需要在服务器和交换机之间传递, 因此称为南北流策略。

2.2 SR-IOV技术

由于仅靠软件来实现虚拟网桥会影响到服务器的硬件性能, 因此出现了单一源I/O虚拟化 (SR-IOV) 技术, 也就是将vSwitch技术在网卡NIC上实现, 如图4所示

VEB直接嵌入在物理NIC中, 负责虚拟NIC之间的报文转发, 也负责将虚拟NIC发送的报文通过VEB上链口发到邻接桥上。

对比于虚拟机上通过软件实现交换, 由硬件NIC实现交换可以提高I/O性能, 减轻了由于软件模拟交换机而给服务器CPU带来的负担, 而且由于是NIC硬件来实现报文传输, 提高了虚拟机和外部网络的交互性能。

尽管如此, SR-IOV技术也存在不足, 比如缺乏管理可扩展性、网络流量流的管理可见性, 还可能因为地址表容量不足导致泛洪的增加。

3 一种解决方案及优势

之前虚拟集群均采用“软”的方式来实现数据交换, 现在可采用一种“硬”交换机的思路, 将虚拟机的交换能力回归到交换机, 安全性能有保证, 特性丰富, 管理界面清晰。

根据IEEE802.1工作组提出的技术, 指定了一种Edge Virtual Bridging (EVB) 标准 (IEEE 802.1Qbg) , 主要是通过支持端口映射的S-VLAN组件, 该标准基于一个名为Virtual Ethernet Port Aggregator (VEPA) 的技术。通过VEPA, 来自于VM的所有流量都会被转发到邻近的物理接入交换机, 或者当目标VM也位于同一个服务器时被转回到相同的物理服务器。

左边是虚拟机部分, 深绿色粗线标识VM Edge (虚拟机边缘) , VM中各个虚拟网卡virtual Network Interface Controller (VNIC) 都以虚拟接口在图中标识, 即深绿粗线上的各个白色接口。虚拟网卡需要通过hypervisor和物理网络接口关联起来, 这就涉及到下面所说的VEB和VEPA。

VEB指的是Virtual Ethernet Bridges (虚拟以太网网桥) , 该网桥上也有虚拟端口 (VLAN Bridge Ports) , 虚拟网卡对应的接口就是和网桥上的虚拟端口连接, 这个连接称为VSI (Virtual Station Interface, 虚拟终端接口) 。VEB实际上就是一个常规的以太网网桥, 可以等同于视作前面提到的vSwitch技术。一般来说, VEB用于在虚拟网卡之间进行本地转发, 即负责不同虚拟网卡间报文的转发。注意, VEB不需要通过探听 (Snooping) 网络流量来获知MAC地址, 因为它通过诸如访问虚拟机的配置文件等手段来获知虚拟机的MAC地址。此外, VEB也负责虚拟网卡和外部交换机之间的报文传输, 但不负责外部交换机本身的报文传输, 如图7所示, 1表示虚拟网卡和邻接交换机通讯, 2表示虚拟网卡之间通讯, 3表示VEB不支持交换机本身的互相通讯。VEB不支持STP协议, 这是因为像以VMware为代表的虚拟机架构强调一层的网络架构, 也就是说, 一个主机上的所有的Virtual Switch是无法直接沟通的, 如果需要沟通的话, 那就需要通过物理的交换机, 也就是主机本身的网络架构就是平的, 所以主机上的交换机就没有使用生成树协议的需要。因此, Hypervisor需要保证其内部的VEB连接不存在环路。对于互相之间需要通过直连来获取高转发性能、低延迟的虚拟机, 建议将它们连接在VEB上。

VEPA指的是将虚拟机上若干个VSI口汇聚起来, 交换机发向各个VSI的报文首先到达VEPA, 再有VEPA负责朝某个VSI转发。另外一方面, VSI所生成的报文不通过VEB进行转发, 而是统统汇聚在一起通过物理链路发送到交换机, 由交换机来完成转发, 交换机将报文送回虚拟机或将报文转发到外网。这样既可以利用交换机实现更多的功能 (如安全策略、流量监控统计) , 又可以减轻虚拟机上的转发负担。VEPA在整个EVB视图中所处位置如上所示, 图8中VEPA负责汇聚3个VSI的流量, 再转发到邻接桥上。VEPA只支持虚拟网卡和邻接交换机之间的报文传输, 不支持虚拟网卡之间报文传输, 也不支持邻接交换机本身的报文传输。对于需要获取流量监控、防火墙或其他连接桥上的服务的虚拟机可以考虑连接到VEPA上。

4 结束语

虚拟化技术分析 篇6

关键词：云计算,虚拟化,虚拟化测试系统,平台即服务

1 虚拟化技术

1.1 虚拟化技术概述

虚拟化技术主要把计算机底层物理硬件资源、操作系统以及应用程序API资源进行抽象与集中管理,虚拟化技术作为连接上下层的中间件,通过上下层耦合提高架构灵活性。总之,虚拟化技术实现了对物理内存资源、存储资源抽象管理与应用程序多任务共享操作管理。虚拟化技术主要有平台虚拟化、资源虚拟化、应用虚拟化三个技术[1]。

1)平台虚拟化技术

平台虚拟化分为全虚拟化、超虚拟化、硬件辅助虚拟化、部分虚拟化、操作系统虚拟化[2]。全虚拟化主要是对CPU、内存、存储器等底层硬件资源进行完全虚拟,同时软件资源与虚拟化平台进行无缝衔接,同时虚拟机可以直接访问底层硬件资源,不需要通过宿主操作系统实现访问[3];超虚拟化主要是通过修改部分宿主操作访问级实现虚拟主机与宿主操作系统间的数据交互;硬件辅助虚拟化主要是指硬件资源提供虚拟监视器结构支持,实现虚拟机独立运行;部分虚拟化是指通过VMM模拟内存地址空间,实现资源共享和线程独立;操作系统级虚拟化是指多个虚拟机独立运行在同一个宿主主机上,不同虚拟主机间互不影响[4]。

2)资源虚拟化技术

资源虚拟化技术是指在计算机底层硬件资源(磁盘、CPU、电源等)上建立一个抽象层,通过该抽象层为上层应用提供服务,该层主要起到了平衡利用硬件资源的目的。常见的资源虚拟化技术有存储虚拟化、网络虚拟化、计算虚拟化。

3)应用虚拟化技术

应用虚拟化技术是指为应用程序虚拟出脱离操作系统的虚拟运行环境,对应用程序依赖的操作环境与硬件资源进行虚拟化处理,目前应用虚拟化技术主要有应用程序流、远程桌面服务、桌面虚拟化。

1.2 虚拟化系统架构

目前比较成熟虚拟产品有KVM、Xen、VMware、IBM公司等,由于KVM、Xen为开源虚机监视器[5]。

1)Xen通过半虚拟化方式实现多个操作系统同时运行在一个物理主机上,若主机硬件资源支持辅助条件则开源实现完全虚拟化。在Xen环境中,当系统开始运行时,通过加载特权管理虚拟机Domain 0实现Xen VMM与实体键的数据交互与虚拟机管理与硬件资源虚拟化与管理。

2)KVM为运行在Linux内核的虚拟主机,在KVM虚拟化架构中,通过把虚拟主机作为一个标准进程进行控制欲管理,通过QEMU工具实现KVM控制。

1.3 服务器虚拟化

服务器虚拟化主要是指在一个物理主机上虚拟出许多主机,而主机与主机相互隔离,而用户进行登录虚拟主机后要对物理资源进行访问时,则通过虚拟机管理器实现物理资源操作,即这些虚拟主机共享着底层的物理资源(内存资源、存储资源、I/O输入输出资源),对于CPU资源的资源共享则通过CPU虚拟化实现,在大型机器上都支持虚拟化技术,如今所说服务器虚拟化主要是针对x86系统的服务器虚拟化[6]。服务器虚拟化类型主要有Hypervisor模型、宿主模型、混合模型。Hyervisor模型中虚拟主机直接通过虚拟机管理器访问宿主主机中的底层物理资源;宿主模型指虚拟主机访问硬件资源通过虚拟机管理器,再经过在宿主主机操作系统来访问底层硬件资源,该虚拟主机和虚拟机管理器只是作为宿主主机一个进程来实现;混合模型主要是指一部分硬件资源访问由虚拟管理器直接访问底层硬件资源来实现,而另外一部分则通过虚拟管理器和特权操作系统公共管理实现。

2 虚拟化资源管理模型

2.1 服务-资源映射模型

虚拟化资源管理(VMA)采用虚拟化技术实现多个虚拟化资源管理模型,每个资源管理模型中都包括了虚拟化存储服务、文件服务等系统级资源服务。虚拟化资源的主要功能包括资源抽象、资源监控、负载管理、数据管理、资源动态部署[7]。

对虚拟化资源管理的主要问题集中在物理资源与虚拟资源间的抽象映射关系、虚拟资源的动态分配与实际物理资源的调度问题。物理资源与虚拟资源映射主要有上行虚拟化、下行虚拟化两种方式,上行虚拟化主要通过把底层多个硬件资源作为一个整体提供给单一虚拟化资源使用,而当另外一个虚拟化资源需要访问硬件资源时需要等待前面一个虚拟化资源释放后才可以使用;而下行虚拟化则把底层一个物理资源拆分为多个虚拟化资源同时满足多个虚拟化资源请求。这种物理资源与虚拟资源抽象与映射最重要的因素就是要对各种资源映射建模,通过标准化管理协议实现编程接口的统一化。而对于虚拟化资源分配则主要通过预测技术来管理云服务SLA虚拟机资源管理动态管理分配,预测技术通过历史数据汇总学习预测下一个时间段资源使用自动分配。在下面的小节中将重点介绍物理资源与虚拟资源间的抽象映射关系以及物理资源动态分配方法。

2.2 物理资源与虚拟资源间的抽象映射

物理资源与虚拟资源抽象映射设计主要是基于服务细粒抽象化和底层基础资源虚拟化原理上构建多层服务-资源映射模型。其结构上主要包括服务抽象层、虚拟资源池、底层物理资源集,其映射模型如图11所示。

在服务层中通过把底层虚拟资源池中的服务作为原子云服务,原子云服务作为云计算中最小服务颗粒,通过组合原子服务颗粒组合满足用户需求。而在原子云服务组合时,采用一定的组合关系实现原子服务功能调用,对于底层资源来说,原子云服务是作为资源申请者,需要通过资源向量(S(s,m,s,b))来进行管理[8]。对于底层物理资源集则通过云中心的服务器集群构成,通过物理资源抽象技术(HAL)实现资源的虚拟化。

2.3 虚拟资源的动态分配

对于资源的分配,要实现随着资源负载变化自动分配资源则需要预测技术来实现。预测技术主要是指通过一定的原则与计算方法预先对目前应用程序运行情况以及资源使用情况做评估分析,从而预测下一个时间段资源消耗情况。在流程中预测方法可以通过类比法、主观概率法、回归分析法、实际序列分析方法、灰度预测法等来进行定性与定量预测[9]。通过预测技术实现了下一个时间段的资源负载情况,然后通过资源分配控制器中的分配器实现对资源动态分配。资源分配控制器由预测器、判断器、分配器组成,在进行具体资源分配时,首先预测器以时间作为参数计算出下一个时间点负载特征情况,然后由判断器进行结果判定与验证,分配器则根据预测器计算的资源峰值与预期值进行资源分配。

3 总结

本论文在讨论云计算服务层、应用应用层、基础实施层层级结构和虚拟化技术相关理论,重点对虚拟化资源管理中的服务-资源映射模型、底层物理资源分配中的预测技术、虚拟机工作做了深入分析。

参考文献

[1]Adeniran Oluwaranti,Clement Onime,Lawrence Kehinde,et al.A User Identity Management Protocol for Cloud ComputingParadigm[J].Int'l J.of Communications,Network and SystemSciences,2011,4(3):11-16.

[2]吴朱华.云计算核心技术剖析[J].人民邮电期刊,2012,12(9):32-35.

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[6]Tibor Horvath,Tarek F Abdelzaher,Kevin Skadron,et al.Dy-namic Voltage Scaling in Multitier Web Servers with End-to-End Delay Control[C].IEEE Transactions on Computers,2007:444-458.

[7]宋可为.云计算在电信业务平台[J].北京邮电大学校园期刊,2012,11(12):20-40.

[8]I.Pratt,D.Magenheimer,H.Blanchard,et al.The OngoingEvolution of Xen.Proceedings of the Linux Symposium,2013(2):195-209.

开源虚拟化:KVM 篇7

为什么那么多的大公司对KVM感兴趣?其中最明显并且最重要的因素就是KVM是Linux内核的一部分。这个轻量级的虚拟化管理程序模块能直接与硬件交互, 不需要修改虚拟化操作系统, 因此性能更好, 并且补丁包能够和Linux内核兼容, 轻松控制虚拟化进程, 同时减轻管理负担。

此外, KVM的发展中也有面临的难题:技术不成熟。KVM的出现不过三四年时间, 在可用资源、平台支持、管理工具、实施经验方面当然不能与出现八年之久的Xen相比。虽然目前KVM还缺少某些关键特性, 例如存储的动态迁移, 但是在后续的版本中都会开发出来。

性能方面, KVM在逐渐显示其威力。不久前的SPECvirt虚拟化对照基准测试中, 红帽企业Linux 6.1、其内嵌的KVM hypervisor以及惠普ProLiant DL980 G7服务器三者结合, 创造了新的成绩———最佳的虚拟化性能和最多的计算区块数量, 并且六台虚拟机能同时运行一个应用程序。

KVM的未来

虽然只是新生技术, 但是由于其性能和实施的简易性, 加上Linux企业市场中份额最大的红帽不遗余力的推广开发, KVM将会持续成长壮大。

谈网络虚拟化安全 篇8

经过多年的技术准备和商业模式探索, 云计算已然进入快速发展的阶段。当前有不少大型数据中心和企业IT系统可为云计算提供设施级别的强大支撑平台, 然而业务快速增加给数据中心和大型企业的复杂网络管理带来了极大的挑战。网络虚拟化技术和软件定义网络 (SDN, Software Defined Networking) 技术以软件可编程的方式管理虚拟和实体网络资源, 在很大程度上解决了上述问题, 近年来得到了极大的关注。

网络虚拟化技术简介

在虚拟化应用中, 大规模应用对计算和存储的天然需求使得计算虚拟化和存储虚拟化技术较为成熟, 与之相比, 网络虚拟化的相关技术还在开发阶段, 远没有达到成熟的程度。不过随着应用规模不断变大和业务快速变化, 实体和虚拟网络的融合、快速管理和可扩展性将成为巨大的挑战, 网络虚拟化已受到越来越多的关注, 预计其发展会进入快车道。

网络虚拟化将物理和虚拟网络资源整合成一个可管理的虚拟网络, 特别SDN的出现给网络管理带来了颠覆性的变化:可通过编程的方式迁移虚拟机、动态组网, 大大加快变更网络拓扑的进度。

主流的网络虚拟化解决方案

通过软件重构网络是大势所趋, 不同厂商在SDN中根据自身情况制定各自的策略总体来说, SDN的研发领域可能会出现三足鼎立的局面:Open Flow标准的相关开源系、Cisco主导的Cisco One系和Vmware主导的SDN系。

1.Open Flow/ONF

ONF最重要的成果是Open Flow, Open Flow是网络控制器和交换机之间通信的协议, 控制器通过统一的路由策略下发基于流的数据交换命令, 实现了上层软件管理和更新路由表、底层交换机执行转发策略的软硬件分离模式。由于Open Flow定义了控制器和交换机间的通信协议和安全通道, 并规定交换机应遵循的规则, 交换机只执行数据交换的功能, 所以各厂商容易开发出支持Open Flow的交换机。对应地, 控制器负责整个SDN中的网络拓扑管理、数据包路由决策、Qo S管理和安全控制等复杂的功能, 所以控制器是整个网络的核心。

2.Cisco ONE

Cisco ONE在实现网络环境的可编程性的同时, 有更大的战略规划:它将SDN定位于五个目标市场, 即学术和研究、企业、服务提供商、云服务提供商和数据中心, 并认为Open Flow只是其中的学术和研究市场。Cisco ONE是对Open Flow功能的扩展, 包括Cisco ONEPK开发套件和Nexus1000V等虚拟覆盖网等技术。

3.VMware/Nicira

早在做研发服务器虚拟化时, VMware就使用虚拟网桥和NAT的方式建立了宿主机和虚拟机之间的虚拟网络。在最新的企业级虚拟化产品v Sphere中, 网络虚拟化解决方案要有两方面:管理虚拟网络中的数据和流量的Network I/OControl, 以及集中式管理、监控和可视化虚拟网络的Distributed Switch。

网络虚拟化面临的安全挑战

虚拟化给数据中心和企业网络带来了新的问题和挑战。一方面, 传统的安全产品和安全解决方案无法解决在虚拟化后出现新的网络安全问题;另一方面, 网络虚拟化自身也面临一些安全问题。网络在虚拟化后主要面临的问题有:

理安全设备存在观测死角

虚拟网络的数据流难以理解

安全策略难以迁移

网络流量不可见

控制器的单点失效

多应用不一致策略导致绕过控制器

控制信息难验证

网络虚拟化的安全对策

针对虚拟化环境中出现的安全问题, 提出一些可行的安全对策。首先是确保新增的网络设施的安全, 然后检测虚拟资源的安全性, 最后设计自动高效的安全控制网络控制联动机制。

1.保护SDN网络的虚拟资源

传统的网络安全认为被攻击目标有应用、服务器和实体网络, SDN场景还增加了网络控制器和虚拟网络设备, 所以网络虚拟化安全的第一步就是要保证这些新资源的安全。

(1) 设计安全可靠的网络控制器

网络控制器是SDN网络的中心, 也是其前置安全保证, 所以保障网络虚拟化必须设计一个高可信、安全和健壮的网设计控制器。

首先, 控制器需要加入审计机制, 检查访问控制器的用户, 保证是合法可信的, 避免恶意攻击者发动各类攻击, 并记录原始日志, 做到定时或事后检测异常行为。

其次, 保证控制器和交换设备的通信安全, 如Open Flow协议就要求两者通信必须存在一个加密通道, 需防止中间人攻击。

最后, 针对内部攻击或管理员不正确的配置, 安全产品可实时或定时检测控制器的路由规则是否兼容并满足安全需求。

(2) 保证虚拟网络设备安全

在大二层交换网络中, 虚拟网络设备主要是指支持Open Flow的虚拟交换机。如果交换机出现异常, 会造成网络拓扑变化, 甚至会影响控制器的正常工作。

(3) 保证控制器和网络设备的通信安全

当前Open Flow协议中规定控制器和交换机之间的通信使用TCP或TCP/TLS协议, 如果使用不加密的TCP方式, 攻击者很容易伪造交换机的消息, 扰乱控制器所获知的网络拓扑。但如果使用认证的加密方式, 在大规模网络中控制器容易遭受拒绝服务攻击。所以设计一个轻量级可认证的通信方式, 保证控制器收到的消息的秘密性、完整性和可用性, 将是一个重要的研究课题。

2.推出支持虚拟化的安全产品

一般而言, 支持虚拟化的安全产品通常有虚拟机形态和Agent形态:前者可以不对网络拓扑和计算节点进行任何改动, 非常方便, 但缺点是安全产品容易遭到被感染的虚拟机的攻击, 配置也比较复杂;后者可感知虚拟机和网络变化并应用策略, 而且产品部署在VM不可见的Hypervisor层面, 在很大程度上减少了对安全产品的攻击, 但需要修改物理主机的系统。

3.设计软件定义的安全解决方案

要想达到真正的软件定义安全, 就需要在保护现有和新增设备以及内部虚拟网络的基础上, 深刻理解SDN的工作模式, 提出松耦合但与之匹配的安全架构, 计网络控制器和安全控制器联动的安全机制, 建立基于环境的数据传输决策模型。

SDN网络与传统网络的最大不同是可编程化, 整个网络的数据流和拓扑都在控制器的指令下快速变化, 那么安全产品必须理解这种变化, 并能程序化地快速自动调整底层设备策略。

结论