컴퓨터 지식 네트워크 - 컴퓨터 프로그래밍 - 가상화 기술이란 무엇입니까? 가상화 기술의 분류 및 방법은 무엇입니까?

가상화 기술이란 무엇입니까? 가상화 기술의 분류 및 방법은 무엇입니까?

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IT 와 비즈니스를 결합하여 새로운 기술, 혁신적인 선진 제조 시스템 및 고급 제조 모델을 파악할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 현재 제조업 정보화에서 가상화의 응용은 주로 IT 통합과 비용 절감에 반영되어 있으며, 다른 분야에서는 거의 적용되지 않습니다. 실제로 가상화 기술의 특성으로 인해 애플리케이션 가치는 원격근무, 가상 제조, 산업 통제 등 제조업 관련 분야에 반영될 수 있습니다. 이 문서에서는 가상화 기술 및 제조업에서의 애플리케이션 현황을 간략하게 설명하고 제조업에서의 가상화 애플리케이션 프레임워크를 제시하며 관계자에게 해당 분야의 애플리케이션 연구 진행 상황과 발전 추세를 소개합니다. \x0d\ 1 가상화 기술 \x0d\ 가상화는 실행 중인 프로그램이나 소프트웨어에 대한 실행 환경을 만드는 것을 의미합니다. 가상화 기술을 사용하면 프로그램 또는 소프트웨어의 실행이 더 이상 기본 물리적 컴퓨팅 리소스를 독점하지 않고 동일한 물리적 컴퓨팅 리소스에서만 실행되며, 기본 영향은 이전에 실행된 컴퓨터 구조와 완전히 다를 수 있습니다. 가상화의 주요 목적은 IT 인프라와 리소스 관리를 단순화하는 것입니다. 가상화 소비자는 최종 사용자, 어플리케이션, 운영 체제, 액세스 리소스 또는 기타 리소스 상호 작용 관련 서비스가 될 수 있습니다. 가상화는 소비자와 자원 간의 결합을 줄일 수 있고 소비자는 더 이상 자원의 구체적인 구현에 의존하지 않기 때문에 소비자 관리에 미치는 영향을 최소화하면서 수동, 반자동 또는 서비스 수준 계약 (SLA) 을 통해 자원을 관리할 수 있습니다. \x0d\1..1가상화 분류 \ x0d \ 가상화 목적 상 가상화 기술은 주로 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다. \ x0d \ (/kloc-0 서버 가상화는 리소스 우선 순위를 지정하고 가장 필요한 워크로드에 서버 리소스를 할당하는 가상화 모델입니다. 단일 워크로드의 최고치를 위해 예약된 리소스를 줄여 관리를 단순화하고 효율성을 높입니다. 데스크탑 가상화는 컴퓨터에 대한 사람들의 통제를 높이고, 컴퓨터 사용의 복잡성을 줄이며, 사용자에게 보다 편리하고 적합한 사용 환경을 제공하도록 설계된 가상화 모델입니다. 플랫폼 가상화는 주로 CPU 가상화, 메모리 가상화 및 I/O 인터페이스 가상화를 통해 이루어집니다. \x0d\ (2) 리소스 가상화는 스토리지 가상화, 네트워크 리소스 가상화 등 특정 컴퓨팅 리소스의 가상화를 의미합니다. 스토리지 가상화란 운영 체제를 여러 내부 및 외부 메모리에 유기적으로 분산하고 두 가지를 가상 메모리로 결합하는 것을 말합니다. 네트워크 리소스 가상화의 가장 일반적인 예는 그리드 컴퓨팅입니다. 그리드 컴퓨팅은 가상화 기술을 사용하여 네트워크의 데이터를 관리하고 논리적으로 소비자에게 하나의 시스템으로 제공합니다. 사용자 및 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 리소스를 동적으로 제공하는 동시에 인프라 사용 및 액세스를 단순화합니다. 현재 일부 연구자들은 Gaia, Net Chaser[2 1], Spatial Agent 등과 같은 소프트웨어 에이전트 기술을 사용하여 컴퓨팅 네트워크 공간 자원을 가상화할 것을 제안했습니다. \x0d\ (3) 시뮬레이션, 시뮬레이션 및 해석 기술을 포함한 애플리케이션 가상화. Java virtual machine 은 일반적으로 응용 프로그램 계층에서 가상화됩니다. 애플리케이션 계층 기반 가상화 기술은 사용자 맞춤형 컴퓨팅 환경에 대한 구성 정보를 저장함으로써 모든 컴퓨터에서 사용자 맞춤형 컴퓨팅 환경을 재현할 수 있습니다. 서비스 가상화는 최근 몇 년 동안 연구 핫스팟입니다. 서비스 가상화를 통해 비즈니스 사용자는 필요에 따라 신속하게 어플리케이션 요구 사항을 구축할 수 있습니다. 서비스 집계를 통해 서비스 리소스 사용의 복잡성을 차단하고 사용자가 비즈니스 요구 사항을 가상화된 서비스 리소스에 직접 매핑할 수 있도록 합니다. 현대 소프트웨어 아키텍처와 구성의 복잡성으로 인해 소프트웨어 개발 수명주기가 어려워졌습니다. 애플리케이션 계층에 가상화 모델을 구축함으로써 최적의 개발, 테스트 및 운영 환경을 제공할 수 있습니다. \x0d\ (4) 는 레이어 가상화를 나타냅니다. 응용 프로그램의 응용 프로그램 가상화와 비슷하지만 계층 가상화의 응용 프로그램이 서버측에서 실행되고 클라이언트는 응용 프로그램의 UI 인터페이스와 사용자 작업만 표시한다는 점이 다릅니다. 프레젠테이션 계층 가상화 소프트웨어에는 주로 Microsoft 의 Windows 원격 데스크탑 (터미널 서비스 포함), Citrix metaframe presentation server 및 Symantec PcAnywhere 가 포함됩니다. \x0d\ 1.2 가상화 방법 \x0d\ 일반적으로 가상화는 주로 플랫폼 가상화를 의미하며, 제어 프로그램을 통해 컴퓨팅 플랫폼의 실제 물리적 특성을 숨기고 사용자에게 추상적이고 통일되고 시뮬레이션된 컴퓨팅 환경을 제공합니다. 가상화는 일반적으로 명령어 수준 가상화와 시스템 수준 가상화를 통해 이루어집니다. \x0d\ 1.2. 1 명령어 레벨 가상화 방법 \x0d\ 명령어 세트 레벨 가상화 구현, 한 하드웨어 플랫폼의 바이너리를 다른 플랫폼의 바이너리로 변환하여 서로 다른 명령어 세트 간의 호환성을 달성합니다 이진 번역은 시뮬레이션을 통해 구현됩니다. 즉, 다른 인터페이스와 기능을 가진 다른 시스템에서 특정 인터페이스와 기능을 갖춘 시스템을 구현합니다. 이진 번역의 소프트웨어 방식은 해석 실행, 정적 번역 및 동적 번역의 세 가지 방법으로 구현할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 최신 이진 번역 시스템에 대한 연구는 런타임 컴파일 및 어댑티브 최적화에 초점을 맞추고 있습니다. 동적 번역 및 실행 시간 오버헤드는 주로 디스크 액세스 오버헤드, 스토리지 액세스 오버헤드, 번역 및 최적화 오버헤드, 대상 코드 실행 오버헤드 등 네 부분으로 구성되므로 다음 세 가지 측면을 줄여 이진 번역 시스템의 효율성을 높여야 합니다. 현재 전형적인 이진 번역 시스템은 주로 Daisy/BOA, Crusoe, Aeries, IA-32EL, Dynamo 동적 최적화 시스템, JIT 컴파일 기술 등입니다. \x0d\ 1.2.2 시스템 수준 가상화 방법 \x0d\ 시스템 가상화는 하나의 물리적 시스템에서 여러 가상 시스템을 가상화하는 것입니다. 시스템 아키텍처 측면에서 볼 때 전체 가상 시스템 시스템의 핵심인 VMM (virtual machine monitor) 은 자원 스케줄링, 할당 및 관리를 담당하고 여러 게스트 운영 체제를 실행하는 동안 여러 가상 시스템을 격리할 수 있도록 합니다. 시스템 수준 가상화는 CPU 가상화, 메모리 가상화 및 I/O 가상화를 통해 수행되어야 합니다. \x0d\ (1)CPU 가상화 \x0d\ CPU 가상화는 각 가상 시스템에 하나 이상의 가상 CPU 를 제공하고, 여러 가상 CPU 는 시간에 물리적 CPU 를 재사용하며, 물리적 CPU 는 한 번에 하나의 가상 CPU 에서만 사용할 수 있습니다. VMM 은 각 가상 CPU 에 타임 슬라이스를 합리적으로 할당하고 모든 가상 CPU 의 상태를 유지해야 합니다. 가상 CPU 에 시간 슬라이스가 다 떨어지면 전환이 필요할 때 현재 가상 CPU 의 상태를 저장하고 일정이 잡힌 가상 CPU 의 상태를 물리적 CPU 로 로드해야 합니다. X86 의 CPU 가상화 접근 방식은 주로 동적 바이너리 번역, 준 가상화 및 사전 가상화 기술입니다. 프로세서 가상화의 단점을 보완하기 위해 기존 가상 시스템 모두 하드웨어 지원 가상화 기술을 채택하고 있습니다. CPU 가상화로 해결해야 할 문제는 1 가상 CPU 의 올바른 작동입니다. 핵심은 가상 시스템 명령어의 올바른 실행을 보장하는 것입니다. 가상 시스템 간의 상호 작용이 없습니다. 즉, 명령어의 실행 결과는 다른 가상 시스템의 상태를 변경하지 않으며, 현재 주로 시뮬레이션을 통해 실행 및 모니터링을 통해 실행됩니다. ② 가상 CPU 스케줄링. 가상 CPU 의 스케줄링은 VMM 이 현재 물리적 CPU 에서 실제로 실행 중인 가상 CPU 를 결정하여 가상 시스템 간 격리, 가상 CPU 성능 및 일정 공정성을 보장하는 것을 의미합니다. 가상 시스템 환경의 스케줄링 요구 사항은 CPU 자원을 최대한 활용하고, 정확한 CPU 할당을 지원하고, 성능 격리를 지원하고, 가상 시스템 간의 불평등과 가상 시스템 간의 의존성을 고려하는 것입니다. 일반적인 CPU 스케줄링 알고리즘으로는 BVT, SEDF, CB 등이 있습니다. \x0d\ (2) 메모리 가상화 \x0d\ VMM 은 일반적으로 블록 공유 아이디어를 사용하여 컴퓨터의 물리적 메모리를 가상화합니다. VMM 은 각 가상 시스템에 시스템 메모리를 할당하고 시스템 메모리와 가상 시스템 메모리 간의 매핑 관계를 유지합니다. 이러한 메모리는 가상 시스템의 경우 주소 0 부터 시작하는 연속적인 물리적 주소 공간입니다. 메모리 가상화 후 시스템 주소, 유사 물리적 주소, 가상 주소 등 세 가지 메모리 주소가 나타납니다. X86 의 메모리 주소 지정 메커니즘에서 VMM 은 페이지 단위로 가상 주소와 시스템 주소 간의 매핑을 설정하고 페이지 권한을 설정하여 서로 다른 가상 시스템 간의 메모리 격리 및 보호를 가능하게 합니다. 주소 번역의 성능을 향상시키기 위해 X86 프로세서는 TLB 를 추가하여 번역된 가상 주소를 캐시합니다. 가상 주소 공간이 전환될 때마다 하드웨어에서 슬라이스 TLB 를 자동으로 완료합니다. 가상 주소에서 물리적 주소로의 효율적인 전환을 위해 MMU 및 섀도우 페이지 테이블의 반가상화를 통해 페이지 테이블을 가상화하는 복합 매핑 아이디어가 일반적으로 사용됩니다. 가상 시스템 모니터의 데이터는 가상 시스템에서 액세스할 수 없으므로 격리 메커니즘이 필요합니다. 주로 고객 운영 체제나 세그먼트 보호를 수정하여 이루어집니다. 메모리 가상화 최적화 메커니즘에는 주문형 페이지, 가상 스토리지 및 메모리 공유가 포함됩니다. \x0d\ (3)I/O 가상화 \x0d\ I/O 디바이스 이기종 때문에 내부 상태를 제어하기 어렵고 VMM 시스템은 I/O 디바이스 가상화에 대한 전체 가상화, 반가상화, 소프트웨어 시뮬레이션, 직접 I/O 액세스 등의 설계 아이디어를 가지고 있습니다. 최근 몇 년 동안 더 많은 학자들이 네트워크 디바이스 가상화 연구에 I/O 가상화 연구를 통합하고 IOVM 구조를 멀티 코어 서버 플랫폼에 매핑하자고 제안했습니다. I/O 장치는 처리량과 고유의 병렬 데이터 스트림을 늘리고, 직렬 기능 및 패킷 기반 프로토콜에 접근할 뿐만 아니라, 기존 PCI 호환 PCI Express 하드웨어를 고려하고, 적절한 버스 어댑터를 구축하여 단일 호스트에 대한 특별한 구동이 필요하지 않은 요구를 보완해야 합니다. 일부 연구원들은 외부 스토리지 가상화를 중점적으로 연구하고, 스토리지 가상화 시스템의 SCSI 타겟 시뮬레이터를 SAN 에서 실행하고, 대상 호스트의 동적 물리적 정보를 저장하고, 매핑 테이블 방법을 사용하여 SCSI 명령 주소를 수정하고, 비트맵 기술을 사용하여 여유 공간을 관리하는 등의 아이디어를 제시했습니다. 스토리지 가상화 시스템은 논리적 볼륨 크기, 다양한 기능, 데이터 미러링, 스냅샷 등의 기능을 제공해야 하며 클러스터 호스트 및 다양한 운영 체제와 호환되어야 합니다. 외부 스토리지 가상화는 San 의 서비스 품질을 전반적으로 향상시킬 수 있지만 아웃오브밴드 (out-of-band) 가상화는 인밴드 (in-band) 가상화보다 성능과 확장성이 우수하기 때문에 순차적 운영, redo 로그 및 로그 무결성 인식을 활용하여 관계형 모델 기반 디스크에 가상화된 메타데이터 구성 방식을 설계하면 일관되고 지속적인 아웃오브밴드 (out-of-band) 가상화 시스템을 구성할 수 있습니다. \x0d\ 1.3 가상화 관리 \x0d\ 가상화 관리는 주로 다중 가상 시스템 시스템 관리를 의미하며, 다중 컴퓨팅 시스템 리소스 추상화를 기반으로 자체 리소스 할당을 기반으로 가상 컴퓨팅 시스템을 구축하는 것을 의미합니다. 주로 가상 시스템의 동적 마이그레이션 기술과 가상 시스템의 관리 기술을 포함합니다. \x0d\ (1) 가상 시스템 간 마이그레이션 \x0d\ 가상화를 수단으로 사용하여 기존 리소스를 관리하고 네트워크 컴퓨팅에서 활용도를 높입니다. 분산 재구성 가능한 가상 시스템을 구축함으로써 필요한 경우 물리적 서버가 실행 중일 때 서비스를 마이그레이션할 수 있습니다. 모바일 에이전트 기술 및 분산 가상 시스템을 통해 리소스 활용도 및 서비스 가용성을 높이고 최적의 서비스 정책을 찾아 재구성 가능한 분산 가상 시스템으로 마이그레이션합니다. 일부 연구가들은 고객의 운영 체제와 어플리케이션을 방해하지 않고 가상 시스템의 운영 체제와 어플리케이션을 한 물리적 노드에서 다른 물리적 노드로 마이그레이션하기 위해 데이터 중심의 마이그레이션 가능한 가상 운영 환경을 제안했습니다. 이를 통해 사용자의 운영 환경을 오프사이트로 마이그레이션하고 원활하게 재구성할 수 있습니다. \x0d\ 프로그램 실행 환경에 대한 동적 주문형 구성 메커니즘을 제시한 연구자도 있습니다. 물리적 서버 간에 가상 시스템을 마이그레이션하고 가상 서버를 자동으로 관리할 때 고급 서비스 품질 요구 사항 및 리소스 관리 비용을 고려해야 합니다. 일부 연구자들은 모바일 IP 네트워크에서 가상 시스템의 라이브 마이그레이션을 지원하는 하이퍼바이저 제어 방법을 제시했습니다. 이를 통해 가상 시스템은 분산 컴퓨팅 리소스를 실시간으로 마이그레이션하여 마이그레이션 성능을 향상시키고 네트워크 복구 지연을 줄이며 높은 신뢰성과 내결함성을 제공합니다. 일부 연구 기관에서는 효율적인 실행 환경에서 모바일 장치를 보유하고 있는 공통 하드웨어 추상화 계층을 설계하여 여러 가상 시스템을 이식합니다. 가상 시스템의 마이그레이션 단계에는 일반적으로 마이그레이션 시작, 메모리 마이그레이션, 가상 시스템 동결, 가상 시스템 실행 복원이 포함됩니다. \x0d\ (2) 가상 시스템 관리 \x0d\ 여러 가상 시스템의 경우 동적으로 복잡한 물리적 디바이스에 대한 사용자 관리 및 유지 관리를 줄이고 소프트웨어와 툴을 통해 작업 관리를 수행하는 것이 중요합니다. 현재의 일반적인 다중 가상 시스템 서버 관리 소프트웨어는 가상 센터를 통해 서버의 가상 시스템 풀을 관리하고, VMotion 을 통해 가상 시스템 마이그레이션을 수행하며, VMFS 를 통해 다중 가상 시스템 파일 시스템을 관리하는 가상 인프라입니다. 둘째, Parallax 는 Xen 용 다중 virtual machine manager 로 쓰기 권한 취소, 클라이언트 캐시 향상, 템플릿 미러링 등을 통해 전체 시스템을 구축합니다. 스냅샷과 write-on-write 복제 메커니즘을 모두 사용하여 블록 레벨 * * * 을 즐기고 복제본을 사용하여 가용성을 보장합니다. 가상 시스템 모니터는 parallax 에서 사용하는 물리적 디스크를 직접 제어하고, 물리적 디바이스 드라이버를 실행하며, VDI 및 가상 디스크를 미러링하는 로컬 가상 시스템에 공통 블록 인터페이스를 제공합니다. \x0d\ 2 제조 정보화에서의 가상화 애플리케이션 \x0d\ 2. 1 제조 정보화에서의 가상화 애플리케이션 프레임워크 \x0d\ 오늘날 제조업은 정교화, 자동화, 유연성, 통합, 네트워킹, 정보화 이런 추세에서 많은 선진 제조 기술과 선진 제조 모델이 탄생했다. 이러한 첨단 제조 기술 및 모델은 기존 IT 인프라에 더 높은 수준의 컴퓨팅 서비스를 제공해야 합니다. 따라서 제조 정보화에서는 가상화 지향 자원 할당 아키텍처를 구축하고, 고객 중심의 서비스 관리 및 컴퓨팅 위험 관리를 제공하며, 서비스 수준 계약 (SLA) 을 위한 자원 할당 시스템을 유지 관리해야 합니다. 가상화는 주로 제조 정보화의 중앙 집중식 IT 관리, 애플리케이션 통합, 산업 제어 및 가상 제조에 사용됩니다. 맨 아래의 "x0d" 는 여러 물리적 시스템으로 구성된 제조 기업의 가상 클러스터입니다. 가상화 소프트웨어 (VMM) 는 각 물리적 서버에서 실행되며, 가상 시스템은 다양한 작업 요구 사항을 충족하기 위해 가상화 소프트웨어에서 실행됩니다. Vce (virtual computing resource pool) 용 가상화 관리 소프트웨어 (VMS) 는 IT 환경을 위한 중앙 집중식 자동 운영 및 리소스 최적화 기능을 제공하며 마법사 및 가이드를 신속하게 배포할 수 있습니다. 가상 컴퓨팅 리소스 풀의 가상 시스템은 다양한 유형의 게스트 운영 체제 (게스트 OS) 와 이를 실행하는 데이터 계층 및 서비스 계층 애플리케이션 (App) 을 캡슐화하여 엔터프라이즈 협업 설계 제조를 위한 완벽한 시스템을 형성하여 계층을 나타내는 사용자에게 다양한 형태의 데이터 처리 및 디스플레이 기능을 제공합니다. 그림 1 의 프레임워크에서 가상 컴퓨팅 리소스 풀의 DRS (동적 리소스 일정) 모듈은 물리적 시스템 간의 리소스 사용률을 지속적으로 모니터링하고 비즈니스 요구 사항과 변화하는 우선 순위를 반영하는 사전 정의된 규칙에 따라 여러 가상 시스템에 사용 가능한 리소스를 할당할 수 있습니다. 제조 정보화에서 많은 IT 중앙 집중식 관리, 애플리케이션 통합, 산업 제어, 가상 제조 등의 애플리케이션 요구 사항은 제조 작업 협업 서비스, 자원 관리 서비스, 정보 액세스 서비스, WWW 서비스, 산업 제어 서비스, 애플리케이션 시스템 통합 서비스, 데이터 관리 서비스, 고성능 컴퓨팅 서비스, 도구 세트 서비스 등 다양한 서비스로 가상 시스템에 캡슐화됩니다 동시에 엔터프라이즈 모델 라이브러리, 제조 리소스 풀, 제품 모델 라이브러리, 전문 지식 기반, 사용자 정보 저장소 등 모든 애플리케이션 요구 사항을 지원하는 데이터베이스도 가상 시스템으로 캡슐화됩니다. 가상화의 고유한 장점을 통해 it 는 모든 가상 시스템에서 중요한 업무를 지속적으로 안정적으로 실행할 수 있습니다. \x0d\ 2.2 제조 정보 애플리케이션 프레임워크에서 가상화의 역할 \x0d\ 제조 정보화에서 가상화의 애플리케이션은 주로 다음과 같습니다.
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