주류 가상화 기술이란 무엇입니까? 5가지 주요 가상화 주류 기술에 대해 자세히 설명합니다.

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1.2 가상화 방법 일반적으로 가상화는 주로 플랫폼 가상화를 의미하며, 제어 프로그램을 통해 컴퓨팅 플랫폼의 실제 물리적 특성을 숨기고 사용자에게 추상적이고 통합되고 시뮬레이션된 컴퓨팅 환경을 제공합니다. 일반적으로 가상화는 명령 수준 가상화와 시스템 수준 가상화를 통해 달성할 수 있습니다. 1.2.1 명령어 수준 가상화 방법은 명령어 세트 수준에서 가상화를 구현합니다. 즉, 특정 하드웨어 플랫폼의 바이너리 코드를 다른 플랫폼의 바이너리 코드로 변환하여 "바이너리 변환"이라고도 하는 다양한 명령어 세트 간의 호환성을 달성합니다. 즉, 특정 인터페이스와 기능을 가진 시스템에서 다른 인터페이스와 기능을 가진 또 다른 시스템을 구현하는 것입니다. 바이너리 번역의 소프트웨어 방식은 해석 및 실행, 정적 번역, 동적 번역의 세 가지 방식으로 구현될 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 바이너리 변환 시스템에 대한 최신 연구는 주로 런타임 컴파일 및 적응형 최적화에 중점을 두었습니다. 동적 변환 및 실행 프로세스의 시간 오버헤드는 주로 디스크 액세스 오버헤드, 스토리지 액세스 오버헤드, 변환 및 최적화 오버헤드, 그리고 코드 실행 오버헤드를 목표로 하므로 바이너리 변환 시스템의 효율성을 향상하려면 주로 후자의 세 가지 측면에서 오버헤드를 줄여야 합니다. 현재 일반적인 바이너리 변환 시스템에는 주로 Daisy/BOA, Crusoe, Aeries, IA-32EL, Dynamo 동적 최적화 시스템 및 JIT 컴파일 기술이 포함됩니다. 1.2.2 시스템 수준 가상화 방법 시스템 가상화는 하나의 물리적 시스템에서 여러 가상 시스템을 가상화하는 것입니다. 시스템 아키텍처의 관점에서 볼 때, 가상 머신 모니터(VMM)는 전체 가상 머신 시스템의 핵심입니다. 이는 리소스 예약, 할당 및 관리를 담당하여 여러 가상 머신이 격리된 상태에서 여러 게스트 운영 체제를 실행할 수 있도록 보장합니다. 서로. 시스템 수준 가상화는 CPU 가상화, 메모리 가상화, I/O 가상화를 통해 달성됩니다. (1) CPU 가상화 CPU 가상화는 각 가상 머신에 하나 이상의 가상 CPU를 제공합니다. 여러 가상 CPU는 물리적 CPU를 시간 공유하여 언제든지 하나의 가상 CPU에서만 사용할 수 있습니다. VMM은 각 가상 CPU에 타임 슬라이스를 합리적으로 할당하고 모든 가상 CPU의 상태를 유지해야 합니다. 가상 CPU의 타임 슬라이스가 부족하여 전환이 필요한 경우 현재 가상 CPU의 상태를 저장하고 예약된 CPU의 상태를 유지해야 합니다. 가상 CPU는 물리적 CPU에 로드되어야 합니다. X86의 주요 CPU 가상화 방법에는 동적 바이너리 변환, 반가상화 및 사전 가상화 기술이 포함됩니다. 프로세서의 가상화 단점을 보완하기 위해 기존 가상 머신 시스템은 하드웨어 지원 가상화 기술을 채택합니다. CPU 가상화를 위해 해결해야 할 문제는 다음과 같습니다. ① 가상 CPU의 올바른 작동 가상 CPU의 올바른 작동의 핵심은 가상 머신 명령이 올바르게 실행되고 가상 머신이 영향을 미치지 않도록 하는 것입니다. 즉, 명령의 실행 결과는 현재 주로 시뮬레이션 실행 및 모니터링을 통해 실행되는 다른 가상 머신의 결과를 변경하지 않습니다. ② 가상 CPU 스케줄링. 가상 CPU 스케줄링은 VMM이 가상 머신 간의 격리, 가상 CPU 성능 및 스케줄링 공정성을 보장하기 위해 현재 물리적 CPU에서 실행 중인 가상 CPU를 결정한다는 것을 의미합니다. 가상 머신 환경의 스케줄링 요구 사항은 CPU 리소스를 최대한 활용하고, 정확한 CPU 할당, 성능 격리를 지원하고, 가상 머신 간의 비대칭성을 고려하고, 가상 머신 간의 종속성을 고려하는 것입니다. 일반적인 CPU 스케줄링 알고리즘에는 BVT, SEDF, CB 등이 포함됩니다. (2) 메모리 가상화 VMM은 일반적으로 컴퓨터의 물리적 메모리를 가상화하기 위해 블록 공유라는 아이디어를 사용합니다. VMM은 각 가상 머신에 머신의 메모리를 할당하고 머신 메모리와 가상 머신 메모리 간의 매핑 관계를 유지합니다. 이러한 메모리는 가상 머신에 주소 0부터 시작하는 연속적인 물리적 주소 공간으로 나타납니다. 메모리 가상화 후 메모리 주소는 기계 주소, 의사 물리적 주소, 가상 주소의 세 가지 유형의 주소를 갖게 됩니다. X86의 메모리 주소 지정 메커니즘에서 VMM은 가상 주소와 시스템 주소 간의 매핑 관계를 페이지 단위로 설정하고 페이지 권한 설정을 사용하여 서로 다른 가상 시스템 간의 메모리 격리 및 보호를 달성할 수 있습니다. 주소 변환 성능을 향상시키기 위해 TLB가 추가됩니다. 가상 주소를 물리적 주소로 효율적으로 변환하기 위해 일반적으로 복합 매핑이라는 아이디어가 채택되며 MMU 반가상화 및 섀도우 페이지 테이블을 통해 페이지 테이블 가상화가 구현됩니다. 가상 머신 모니터의 데이터는 가상 머신에서 액세스할 수 없으므로 격리 메커니즘이 필요합니다. 이 격리 메커니즘은 주로 게스트 운영 체제 또는 세그먼트 보호를 수정하여 달성됩니다. 메모리 가상화의 최적화 메커니즘에는 주문형 페이징, 가상 스토리지, 메모리 공유 등이 포함됩니다. (3) I/O 가상화 I/O 장치는 매우 이질적이며 내부 상태를 제어하기 어렵기 때문에 VMM 시스템은 전체 가상화, 반가상화, 소프트웨어 시뮬레이션 및 직접 I/O 장치 가상화 및 기타 설계 아이디어를 가지고 있습니다. 최근 몇 년 동안 학자들은 공유 네트워크 장치 가상화에 대한 I/O 가상화 연구에 집중했으며 IOVM 구조를 멀티 코어 서버 플랫폼에 매핑할 것을 제안했습니다. 직렬 기능 및 패킷 기반 프로토콜과 결합되어 처리량 및 고유한 병렬 데이터 흐름을 증가시키는 것 외에도 I/O 장치는 기존 PCI 호환 PCIExpress 하드웨어를 고려하고 단일 호스트의 영향을 보상하기 위해 해당 버스 어댑터를 구축해야 합니다. . 특별한 드라이버가 필요하지 않습니다.

일부 연구자들은 외부 스토리지 가상화 연구에 중점을 두고 스토리지 가상화 시스템의 SCSI 타겟 에뮬레이터가 SAN에서 실행되도록 하고, 타겟 호스트의 동적 물리적 정보를 저장하며, Bitmap을 사용하여 매핑 테이블 방법을 사용하여 SCSI 명령 주소를 수정하도록 제안합니다. 사용 가능한 공간 등의 아이디어를 관리하는 기술입니다. 스토리지 가상화 시스템은 논리 볼륨 크기, 다양한 기능, 데이터 미러링, 스냅샷 등의 기능을 제공해야 하며, 클러스터 호스트 및 다양한 운영체제와 호환 가능해야 합니다. 대역 외 스토리지 가상화는 SAN의 서비스 품질을 종합적으로 향상시킬 수 있으며, 대역 외 가상화는 순차 연산을 통해 대역 내 가상화에 비해 성능이 뛰어나고 확장성이 좋은 장점이 있으므로, Redo 로그 및 로그 무결성 인증, 일관되고 내구성 있는 대역 외 가상화 시스템을 구성할 수 있는 관계형 모델을 기반으로 온디스크 가상화 메타데이터 구성 방법을 설계합니다. 1.3 가상화 관리 가상화 관리는 주로 다중 가상 머신 시스템의 관리를 의미합니다. 다중 가상 머신 시스템은 다중 컴퓨팅 시스템 리소스의 추상적 표현을 기반으로 자체 리소스 구성에 따라 가상 컴퓨팅 시스템을 구축하는 것을 의미합니다. 주로 가상화 머신 동적 마이그레이션 기술과 가상 머신 관리 기술이 포함됩니다. (1) 가상 머신 간 마이그레이션은 분산 재구성 가능한 가상 머신을 구축하고 필요할 때 물리적 서버가 실행될 때 마이그레이션함으로써 기존 리소스를 관리하고 네트워크 컴퓨팅에서의 활용도를 높이는 수단으로 가상화를 사용합니다. 모바일 에이전트 기술, 분산 가상 머신 등을 통해 자원 활용도와 서비스 가용성을 향상시키고, 최적의 서비스 전략을 찾아 재구성 가능한 분산 가상 머신으로 마이그레이션합니다. 게스트 운영 체제와 애플리케이션을 중단 없이 유지하면서 가상 머신에서 실행되는 운영 체제와 애플리케이션을 하나의 물리적 노드에서 다른 실행 노드로 마이그레이션하기 위해 일부 연구자들은 사용자 운영 환경을 지원하는 데이터 중심 마이그레이션 가상 작업 환경을 제안했습니다. 원격 마이그레이션 및 원활한 재구성을 실현하기 위해 일부 연구자들은 프로그램 실행 환경에 대한 동적 주문형 구성 메커니즘도 제안했습니다. 물리적 서버 간에 가상 머신을 마이그레이션하고 자동화된 가상 서버 관리를 수행할 때 높은 수준의 서비스 품질 요구 사항과 리소스 관리 비용을 고려해야 합니다. 일부 연구자들은 네트워크에서 모바일 IP 가상 머신의 라이브 마이그레이션을 지원하기 위해 하이퍼바이저로 제어되는 방법을 제안했습니다. 이를 통해 가상 머신이 분산 컴퓨팅 리소스를 라이브 마이그레이션할 수 있도록 하여 마이그레이션 성능을 향상시키고 네트워크 복구 지연을 줄이며 높은 안정성과 내결함성을 제공할 수 있습니다. 일부 연구 기관에서는 환경에서 모바일 장치를 효율적으로 실행할 수 있도록 공통 하드웨어 추상화 계층을 설계하여 여러 가상 머신의 포팅을 실현합니다. 가상 머신의 마이그레이션 단계에는 일반적으로 시작 마이그레이션, 메모리 마이그레이션, 가상 머신 정지 및 가상 머신 복구 실행이 포함됩니다. (2) 가상 머신 관리 다중 가상 머신의 경우 매우 중요한 측면은 동적이고 복잡한 물리적 장치에 대한 사용자의 관리 및 유지 관리를 줄이고 소프트웨어 및 도구를 통해 작업 관리를 달성하는 것입니다. 현재 대표적인 다중 가상 머신 서버 관리 소프트웨어는 Virtual Center를 통해 서버의 가상 머신 풀을 관리하고, VMotion을 통해 가상 머신 마이그레이션을 완료하며, VMFS를 통해 다중 가상 머신 파일 시스템을 관리하는 Virtual Infrastructure입니다. 둘째, Parallax는 Xen용 다중 가상 머신 관리자로, 쓰기 공유를 제거하고 클라이언트 캐싱을 향상시키며 템플릿 이미지를 사용하여 전체 시스템을 구축합니다. 또한 스냅샷 및 쓰기 시 복사(Copy-On-Write) 메커니즘을 사용합니다. 블록 수준 공유 및 복제본을 사용하여 가용성을 보장합니다. 하이퍼바이저는 물리적 장치 드라이버를 실행하고 가상 디스크 이미지 VDI의 로컬 가상 머신에 공통 블록 인터페이스를 제공하는 Parallax에서 사용하는 물리적 디스크를 직접 제어합니다. 2 제조 정보화에 가상화 적용 2.1 제조 정보화에 가상화 적용 프레임워크 오늘날의 제조 산업은 정밀화, 자동화, 유연성, 통합, 네트워킹, 정보화 및 지능화를 향해 나아가고 있으며, 이러한 추세에 따라 많은 첨단 제조 기술과 첨단 제조 모델이 등장하고 있습니다. 태어났다. 이러한 첨단 제조 기술과 첨단 제조 모델은 더 높은 컴퓨팅 서비스 수준을 제공하기 위해 기존 IT 인프라가 필요합니다. 따라서 제조 정보화에서는 고객 중심의 서비스를 관리 및 계산하고 유지하기 위해 가상화 중심의 자원 할당 아키텍처를 구축해야 합니다. 서비스 수준 계약(SLA) 중심의 자원 할당 시스템입니다. 가상화는 제조 정보화 분야에서 중앙 집중식 IT 관리, 애플리케이션 통합, 산업 제어, 가상 제조 등에 주로 사용됩니다. 하단에는 여러 개의 물리적 서버(PhysicsMachine)로 구성된 제조 기업의 가상 컴퓨팅 자원 풀(VirtualCluster)이 있으며, 각 물리적 서버는 가상화 소프트웨어(VMM)를 실행하고, 가상화 소프트웨어는 다양한 작업을 실행합니다. 가상 컴퓨팅 자원 풀의 (VMS)는 IT 환경에 대한 중앙 집중화, 운영 자동화, 자원 최적화 기능을 제공하며 마법사 및 가상 머신 템플릿을 빠르게 배포할 수 있습니다. 가상 컴퓨팅 리소스 풀의 가상 머신은 다양한 유형의 게스트 운영 체제(GuestOS)와 그 위에서 실행되는 데이터 계층 및 서비스 계층 애플리케이션(앱)을 캡슐화하여 기업이 공동으로 설계하고 제조하는 완전한 시스템을 구성합니다. 프리젠테이션 레이어는 사용자에게 다양한 형태의 데이터 처리 및 표시 기능을 제공합니다.

그림 1의 프레임워크에서 가상 컴퓨팅 리소스 풀의 DRS(동적 리소스 스케줄링) 모듈은 물리적 시스템 전반의 리소스 활용도를 지속적으로 모니터링하고 비즈니스 요구 사항을 반영하고 사용 가능한 우선 순위를 할당하는 사전 결정된 규칙을 기반으로 여러 가상 시스템에서 예약을 수행할 수 있습니다. 기계 간의 자원. 제조업의 정보화에서는 중앙 집중식 IT 관리, 애플리케이션 통합, 산업 제어, 가상 제조 등 다양한 애플리케이션 요구 사항이 제조 업무 협업 서비스, 자원 관리 서비스, 자원 관리 서비스 등 다양한 서비스 형태로 가상 머신에 캡슐화될 것입니다. 정보 액세스 서비스, WWW 서비스, 산업 제어 서비스, 애플리케이션 시스템 통합 서비스, 데이터 관리 서비스, 고성능 컴퓨팅 서비스, 도구 세트 서비스 등 동시에 모든 애플리케이션 요구 사항을 지원하는 데이터베이스도 가상 머신에 캡슐화됩니다. 엔터프라이즈 모델 데이터베이스, 제조 자원 데이터베이스, 제품 모델 데이터베이스, 전문 지식 데이터베이스, 사용자 정보 데이터베이스 등 가상화의 고유한 이점을 통해 모든 가상 머신의 중요한 서비스가 지속적이고 안정적으로 실행되도록 할 수 있습니다.

2.2 제조 정보화 애플리케이션 프레임워크에서 가상화의 역할 제조 정보화에서 가상화의 주요 애플리케이션은 다음과 같습니다.