虚拟现实技术案例篇1

关键词：虚拟维修技术；航空

随着经济发展国内航空运输发展迅速。航空运输在社会经济活动中扮演着越来越重要的角色。在航空事业发展的同时为确保航空运输的安全性，航空维修在航空飞机的养护和保养过程中发挥着作用。虚拟维修技术是航空维修技术发展的新方向，对航空维修技术的改进和提升有重要意义。重视虚拟维修技术在航空维修中的应用研究是非常必要的。

一、虚拟维修技术在航空维修中的应用现状

虚拟维修技术是适应低空民用航空事业发展的需要产生的。该技术的应用将大大降低民用航空运输的维修成本，促进民用航空运输事业的发展。虚拟维修技术起源大型飞机的维修需求。该技术是利用数字样机、虚拟现实等新技术模拟大型飞机完成维修方案制定和可行性分析的技术。虚拟维修技术帮助维修人员准确查找飞机故障位置及原因，同时制定科学维修方案。但虚拟维修技术真正发展还是该技术在民用飞机的维修应用方面。虚拟维修技术在航空维修中的应用现状分析对该技术更好的推广应用有一定参考价值。

1、虚拟维修技术应用研究还集中在实验室。虚拟维修技术本身已经较为成熟，但现阶段该技术还主要应用机飞行设计过程中，而在飞机维修过程中的应用实践还比较少。当前民用航空运输飞机主要以通用公司产的客机为主。该企业生产的客机以轻型飞机为主。通用客机的可维修性比较弱，传统的维修工艺其成本比较高。尽管虚拟维修技术能有效降低通用客机的维修成本，但在飞机维修中的应用还非常有限。表现：虚拟维修技术在实验室的研究已经取得了显著成绩，但也主要还是集中在实验室。

2、虚拟维修技术研究已经取得较好的成绩。国外飞机虚拟维修技术大力发展的同时国内也正积极开展相关技术的应用研究。例如：浙江大学万华根研究的VDVAS技术较好的融合了虚拟设计与虚拟装配技术。该技术还开发了三维操作和语音命令系统，将维修涉及的零件及其装配等环节都有纳入到该系统。因此该系统具有完善、可操作性强的特点。除此外还有郝建平开发了VMSAS虚拟维修系统也是实用性比较强的虚拟技术。为了适应飞机虚拟维修的应用推广需要，需要在国内已经建成了航空器机务虚拟训练系统。该系统的建设才刚刚开始，例如：天津华翼蓝天科技有限公司研制的航空器综合训练设备为虚拟技术的应用推广提供保障。

二、虚拟维修技术在航空维修中的应用策略

虚拟维修技术的研究已经取得了一定的成就，但只有将该技术应用在飞机维修实践中才能促进航空事业的发展。重视虚拟维修技术的应用实践是非常关键的。本人结合自己多年的飞机维修经验，对虚拟维修技术的应用提出以下几点建议。

1、重视虚拟维修技术专业人才的培养。从国内虚拟维修技术应用的现状来看，专业技术人才的缺失是影响该技术推广的重要原因。虽然虚拟维修技术在国内实验室已经取得了较好的成绩，但在技术推广阶段由于各飞机维持场所缺乏专业的虚拟维修技术人员，因此该技术在实践中一直得不到较好的推广应用。重视虚拟危机技术专业人才的培养是非常关键的。一方面，虚拟维修技术是一项专业较高的维修技术。维修人员在维修过程中需要对该技术的原理及应用有熟练的掌握。另一方面，飞机维修是一项复杂的工作。在飞机维修过程中会面临各种复杂的维修难题。因此，虚拟维修技术能否灵活应对随时出现的问题是考验维修人员专业水准的重要因素。最后，虚拟维修操作平台系统实现了虚拟维修技术的可应用性。作为虚拟维修技术人员需要熟练掌握系统平台的操作技术。重视飞机维修人员综合素质的提升和培养是非常必要的。

2、积极推动飞机虚拟维修技术应用的平台建设。虚拟维修技术是融合了数字样机、虚拟现实等多种新技术的综合性技术。该技术借助计算机技术构建虚拟维修样机、维修三维人体模型的虚拟维修环境。因此，借助虚拟技术能仿真模拟整个维修过程，实现对飞机的维修方案、维修过程、维修资源、维修人工调配等综合规划和评估。可见，虚拟维修技术在飞机维修中的应用需要依托一定虚拟平台。虚拟维修技术在飞机维修中应用有限的关键还在于国内还缺乏足够的虚拟维修技术应用平台和虚拟环境。政府应积极推动该项产业的发展，为飞机的虚拟维修提供技术支持。

3、规范虚拟维修技术应用流程，做好飞机虚拟维修的市场监管。国内不断增加的飞机数量积极带动了飞机维修产业的发展。虚拟维修技术虽然已经比较成熟，但在市场的应用推广才刚刚开始。及时制定飞机维修产业的管理流程，规范该产业良性发展是非常必要的。虚拟维修流程为：三维CAD技术建立虚拟维修样机模型――编制维修方案――仿真数据分析――方案改进――维修过程培训――飞机维修操作。对虚拟维修技术应用的各个环节做出科学的规范，不断提高维修单位的专业水平。

三、结束语

虚拟维修技术是航空飞机维修产业发展的新方向。该技术的应用能有效降低飞机维修成本，提高飞机维修效率。该技术在实验室发展方面已经取得一定成绩，但该技术在国内广泛推广应用还需要多方面的关注。通过人才的培养提供人才支持，推动虚拟维修平台建设，规范虚拟维修技术的应用流程是实现该技术应用实践的关键。■

参考文献

[1]刘玉海，张锡恩.虚拟现实在装备维修中的应用研究[J].计算机工程，2001（8）.

虚拟现实技术案例篇2

关键词：VOI；存储；终端虚拟化；密码技术

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）25-5735-02

1绪论

随着信息化程度的不断提高，各种网络业务的应用越来越多，网络终端存在的问题逐渐凸显出来。如软件不兼容、蓝屏死机、驱动冲突、病毒感染、黑客入侵等问题严重影响了人们的正常工作，高校作为信息化建设的排头兵，拥有众多的终端节点。其内部业务网种类繁多，业务权限规类复杂，导致终端设备管理也都非常薄弱，存在很大的风险。而虚拟化安全技术，以安全终端管理系统为中心出发点，结合多网隔离终端机，从虚拟防护、桌面管理、行为控制等多个角度构建一套完整内网安全建设方案，为实现进一步加强对信息化的管理，提高工作效率，降低系统风险提供了解决思路。

2虚拟终端技术介绍

传统模式下，利用一立的终端就可以实现对数据的处理与存储，但因高校信息网络众多的终端节点。不仅给管理员的维护管理增加困难，而且对设备的更新换代也提出了严峻的考验。利用虚拟终端技术可较好的实现管理难度与成本双下降

2.1虚拟化技术背景

独立调研机构Forrester近日了一份亚太区云计算和虚拟化发展情况报告，报告中显示中国地区企业已经部署云计算的比例为20%，已经有计划部署云计算的比例高达46%，问及企业是否将虚拟化终端技术纳入到整体的云计算战略中时，有高达69%的中国企业给与了肯定的回答，这一比例在亚太地区仅次于韩国。毫无疑问，虚拟化终端平台已经成为了未来信息化安全技术发展的重点[4]。

传统的虚拟桌面基础架构（VDI，VirtualDesktopInfrastructure）旨在为智能分布式计算带来出色的响应能力和定制化的用户体验，并通过基于服务器的模式提供管理和安全优势。但存在对终端硬件的支持问题、对网络及服务器硬件过度依赖的问题、以及数据安全性问题等一些不利因素。VOI（VirtualOSInfrastructure）架构；VOI不仅可实现基于服务端的远程虚拟OS、APPS、UserProfiles的按需交付，也可实现基于客户端的本地缓存OS、APP及UserProfiles，这样不仅仅可利用终端本地资源以处理计算及图形密集型应用；如音视频、大型设计及工业软件等，也可支持各种计算机外设以适应复杂的应用环境及未来的应用扩展[3]。同时，对网络和服务器的依赖性将大大降低，即使网络中断或服务器宕机终端也可继续使用，数据可实现云端集中存储也可实现终端本地加密存储，且终端应用数据不会因网络或服务端故障而丢失。VOI系统架构如图1。

2.2技术结构介绍

2.2.1虚拟机迁移

2.2.2服务器虚拟化

1）cpu虚拟化技术

该技术就是单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。在虚拟化技术中，可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上。

2）I/O虚拟化

服务器使用一个输入/输出内存管理单元将DMAI/O总线连接到主存储器，它将CPU可见的虚拟地址转换成物理地址，输入/输出内存管理单元会将设备可见的虚拟地址映射到物理地址，这些单元也提供了内存保护功能。I/O虚拟化可以隔离和限制设备访问由分区管理设备拥有的资源。

3解决方案

3.1总体方案

针对采用传统的网络架构方案所面临的各种安全威胁和风险，提出了如图2所示的虚拟化技术架构解决方案。

数据中心虚拟化主要通过vServer和vCenter实现，vServer实现服务器虚拟机，vCenter实现虚拟集群管理。通过Fronware数据中心虚拟化解决方案，可有效实现服务器整合，在提高服务器使用效率和空间效率的同时，大大简化数据中心的运维管理，为企业节省成本。此外，如何保障信息安全是基于虚拟化技术实现的一个关键。方案给出了终端接入认证、数据传输的安全保护、数据集中存储的安全性等需求的解决方案。

3.2密码技术手段

高速密码模块主要提供数据加/解密、数据签名/验收、随机数生成、散列值计算等功能。该模块安装在虚拟服务器阵列中，为保护虚拟服务器、及其上所运行的各类应用系统提供必要的密码运算功能。终端密码模块主要用于远程接入以及用户向后台数据中心证实身份，也可对与数据中心交互的信息提供加解密服务。该模块须与远程接入终端配套使用，其特点是内含有用来标识用户身份的数字证书，同时具备简单的密码计算功能。

3.3综合安全网关

为确保与数据中心交互过程的安全性，可在数据中心与外网连接处部署综合网关，主要实现远程接入终端的身份确认以及为用户建立一条终端设备之间的安全通信链路。安全认证网关通过安全套接层（SSL，SecureSocketsLayer）协议建立安全信道，向通信双方提供防火墙过滤、ARP防护、QOS带宽管理等通信协议服务。

3.4数据集中存储的安全措施

由于数据中心的数据高度集中，为了满足文件系统的访问需要，本方案采用NAS架构的存储系统，该方式的优势是管理员只要考虑后台磁盘阵列的信息泄露问题，而客户端可能引起的主动式的信息泄密概率大大降低[2]。同时采用专业的加密设备进行加密存储的方式，在数据的管理上要进行权限的严格区分，如系统管理员、数据审核员及数据所有者同时确认方可允许信息的。这样也可以实现防止主动泄露事故的发生。此外，可采用审计方式确保所有的操作不可抵赖。

4结论

高校信息化建设因终端众多的原因，未来虚拟化应用的巨大优势可显现：通过利用优化的系统和网络、虚拟化技术整合资源，长远看大幅度降低硬件、软件和设施的资金投入，从而显著提高资本效益；虚拟化技术具有整合网络系统资源的能力，打破服务器、数据中心、网络、存储、数据和应用中各类物理设备分散部署的障碍，进而提高弹性和灵活性；降低成本、消除空间、电能和冷却、安防等资源的限制，并实现绿色战略目标。由于国内的高校虚拟化应用很少，因此，未来高校的信息化建设过程中，虚拟化必将是大势所趋。当然，部署虚拟化技术的同时也对存储安全和网络管理人员的技术水平提出了更高的要求。此外，只有通过虚拟化技术和终端管理技术相结合，从根本上控制终端的操作系统和应用行为，才能够实现最终的全面管理。

参考文献：

[1]沈军，孙吉刚，马明琮.虚拟化在数字校园中的应用[J].科技致富向导，2010（35）.

[2]朱晓蒙.基于云存储的高校教育资源平台[D].西安科技大学，2012.

虚拟现实技术案例篇3

忙着在虚拟化中跑马圈地，成为今年IT业的一个潮流。

就在统领x86市场虚拟化技术的VMware公司高调举行“2007中国虚拟化用户大会”不久后的11月27日，拥有40年虚拟化技术经验的IBM一改往日来对虚拟化的“缄默”，盛大地举行了虚拟化科技大会。

除此之外，从国外的软硬件企业微软、intel、AMD、惠普、甲骨文，到国内的服务器厂商―联想、浪潮等，都在宣传自己的虚拟化技术有多可靠。

不仅如此，一些虚拟化厂商和软件厂商还联合起来共同对“敌”。SAP宣布与VMware公司结成联盟，支持包括其ERP在内的企业软件在VMware公司的虚拟化平台上运行，以联合抗衡老对手甲骨文公司;之前，甲骨文公司与另一虚拟化厂商XenSource合作，了虚拟服务器软件OracleVM，甲骨文还表示，除了自己的OracleVM外，不再支持其他虚拟化平台应用。而事实并非如此，用户端也不能接受这样的单一平台。

门槛很高、应用有限的虚拟化技术，在众厂商的热炒下，似乎在一瞬间走下了神坛。究竟是什么力量让这些IT厂商们争先恐后地幻想成为虚拟化的主角呢？

虚拟化的“诱惑”

业内人士一致认为，是虚拟化技术的进步和用户需求的逐渐兴起，诱使IT厂商们将虚拟化技术奋力推下神坛。

早在1998年，在WindowsNT上运行Vmware虚拟化软件能引导Windows95的运行，博得了众人的交口称赞。尽管当时类似的技术已经有了悠久的历史―大型机上的虚拟分区技术就可以追溯到上世纪70年代。

“然而早期，使用虚拟化基础设施的成本极高，应用也相对有限。直到x86平台的虚拟化技术的出现。”VMware大中华区技术总监张振伦告诉记者，“从而促使市场上涌现出了众多成本低廉、高性能、高可用器硬件。这意味着大部分用户可以头一回使用虚拟化技术了。”

从很大程度上来说，促使中小企业对虚拟化技术产生兴趣的正是利润。用户渴望降低成本，而虚拟化技术能帮助企业有效地利用各种IT资源。

据SymQuest的高级网络架构师MattPrigge介绍，在几年前进行了Windows2000/2003升级之后，许多公司开始再次进入了服务器的更换周期，这为虚拟化技术提供了大好机会。因为使用两台高度冗余的服务器即可获得虚拟化技术的许多优点，而成本又不会高于重新部署传统安装环境，相当吸引人。

对大企业来说，虚拟化技术所具有的吸引力不只是降低成本。在大型数据中心通常会看到让人惊讶的一幕:几十台或者几百台服务器放在机柜中，指示灯不停地闪烁、空调系统呼呼做响、冷却风扇嗡嗡地吹―但背后的一个事实却是，这些服务器里面的大多数CPU都处于闲置状态。Sun公司估计，大多数服务器的利用率只有15%，剩余的大部分潜能完全被浪费了，同时浪费的还有维护物理硬件运转所必要的电源和空调资源。

“今天的情况是，CPU发展日新月异，而操作系统和应用方面的发展相对缓慢，从而导致购买新服务器运行旧的应用系统根本没有意义。”一位业内专家如此表示，如果从节俭成本的角度考虑，多数企业甚至没有必要购买超强功能的芯片，因为多年来在旧服务器上顺畅运行的应用系统未必需要大量的内存以及最新、最好的CPU。

于是，许多公司没有购买新的基础硬件，而是选择了向上扩展系统，也就是采用虚拟化的方式让自己已有的服务器发挥更大的潜质。“结合了虚拟化平台的一台中档服务器往往可以取代六七台低端服务器。而且节省的费用不仅仅是最初的采购费，从总体拥有成本来考虑，如果算上服务器使用过程中的电源、维护及冷却成本，节省的费用要远远高于最初的采购费。”所有推销虚拟化技术的厂商都众口一词。

尽管虚拟化技术一目了然，但是对于有些用户来说，成功的实施案例在很大程度上是用户对虚拟化感兴趣的底线。上海某证券公司的CIO这样告诉记者:“我们公司目前就面临着服务器整合这一难题，虚拟化看似能解决我们的问题，但是如果没有一个值得借鉴的成功案例，我们不敢轻易上马此技术。”

比起该证券公司来，中铝河南铝业有限公司可能更愿意吃第一只螃蟹，他们已经成功地在浪潮服务器平台上实现了所有应用的虚拟整合。“通过虚拟化管理软件，我们对5个应用系统进行了集中管理，为企业适应激烈竞争的市场环境提供了有力的支持。”网络管理中心主任唐宁对虚拟化技术评价很高。

在对众多行业CIO进行调查的过程中记者也发现，与2006年不同，很多企业已经对虚拟化技术颇为了解，有些甚至做了初步尝试，虚拟化技术在与用户应用环境的磨合中不断成熟。更为重要的是，随着用户开始把虚拟机部署到生产环境里面，他们对更有效地利用虚拟化环境的新型管理工具的需求也与日俱增。在这种情况下，这个领域的竞争也在日渐升温。由于底层技术已经成熟、稳定，厂商们纷纷向市场推出新的工具。这一动向在2007年表现得尤为明显。

各显神通哄抢“虚拟化”

“虚拟化技术将大大促进企业实现‘动态IT’。”微软首席执行官史蒂夫•鲍尔默在近期举办的微软Tech•Ed技术大会上表示，“作为虚拟化领域的代表厂商之一，微软将加大在虚拟化技术方面的投入。”

事实上，微软在过去的一段时间里，从4个方面推进自己的产品序列虚拟化:服务器环境虚拟化、个人电脑虚拟化、表示层虚拟化和桌面虚拟化。

不仅仅是微软，就连统领虚拟化技术40多年的IBM公司，也终于按捺不住，喊出了“虚拟化确实非做不可！”据IBM绿色创新工程专家及Systemz高级顾问DavidAnderson向记者介绍，早在上个世纪60年代，IBM公司就发明了一种操作系统虚拟化技术。现在，“虚拟一切计算资源”已成为IBM全新系统战略的一部分。根据IBM内部进行的研究显示，通过使用虚拟和系统管理这样的技术，客户最多可将管理成本减少40%，将IT利用率提高25%。

“不过，‘虚拟化’一词并不单单指某种方案。”一位研究了多年虚拟化技术的专家告诉记者，“笼统地说，从核心技术上来讲，这个领域已经出现了两个不同的派别。”

其中一派是全面的硬件仿真系统，以VMware和微软的虚拟服务器为代表。这种方案模仿物理服务器的本地硬件平台，用于每个虚拟服务器，包括完全可以配置的BIOS。这种方法让每个虚拟服务器作为单一进程在主机平台上运行。在磁盘上，每个虚拟服务器完全与其他虚拟服务器独立，各自拥有完整的一套操作系统和所有必要的应用软件。

另一派是基于主机的虚拟化技术，SWsoft的Virtuozzo和Sun的Solaris容器（SunContainers）是其中的代表。根据这种设计，主机操作系统的一个实例支持多个虚拟操作系统实例，同一个主机操作系统的内核在进程级别处理虚拟服务器的I/O和调度需求。所有虚拟化平台都采用了Hypervisor，这个软件层在基本操作系统软件之上、在虚拟机之下。Hypervisor负责把每个虚拟机的资源请求集中到基本操作系统，并负责处理所有的I/O交互。每种虚拟化平台的Hypervisor形式各有不同，但效果通常都是相同的。

除了软件实现虚拟化的方式外，AMD和英特尔提供的最新一代芯片在设计时也都考虑到了硬件的虚拟化功能。英特尔的虚拟化技术（VT）和AMD的安全虚拟机（SVM）CPU扩展技术，把虚拟仿真方面的部分繁重任务，从软件转移到了硬件，并且把一些内存管理功能转移到了用软件处理的CPU微代码里面。这些努力使得x86平台的CPU更适合处理虚拟服务器带来的特有的工作负载。

其他一些厂商则忙于为虚拟化技术添砖加瓦，包括提供虚拟服务器管理、合并和迁移工具。譬如说，惠普提供的工具可以集成到整套管理产品当中，戴尔则利用面向OpenManage的VMware工具进入到虚拟化领域。除此之外，国内的服务器厂商也不甘示弱，联想、浪潮等服务器厂商都加快了向虚拟化技术靠拢的步伐。前不久，联想还联合了来自英特尔、微软、日立数据、VMware、XenSource、SWsoft等全球顶尖虚拟化软硬件厂商，共同了全新的联想虚拟化策略。

那么，为什么所有的IT厂商都开始为虚拟化“发狂”呢？除了追求技术进步之外，其中的一个重要原因就是:2007年上半年IDC公司表示，本来预计到2010年时x86服务器的销售量将增长61%，但后来将这一数字下调至39%，这一变化源自于用户对高性能机和虚拟化技术，而减少了对追求服务器的采购量。

能让所有IT厂商为之发狂的虚拟化技术到底有着什么样的魔力，它的真面目又是怎样的呢？

还原虚拟化“真貌”

如果对虚拟化技术进行细分则能把它分为:服务器、存储、应用程序和桌面虚拟化。

虚拟化技术源于大型机。大型机上的虚拟分区技术最早可以追溯到上世纪六七十年代。上个世纪60年代，IBM公司发明了一种操作系统虚拟机技术，允许在一台主机上运行多个操作系统，让用户尽可能地充分利用昂贵的大型机资源。而今天，在芯片厂商的努力下，拥有着更广泛的用户的x86服务器也能把虚拟化技术揽入怀中。

“在如今复杂的IT环境下，服务器虚拟化完全有必要。”联想服务器事业部总经理牛红认为，冗余服务器硬件会迅速占满企业数据中心的空间，每次采购新设备不但会减少利润，还会增加电力和冷却成本。而把物理服务器分成虚拟服务器是帮助企业控制IT开支的一个方法。

有了虚拟化技术，用户可以动态启用及停用虚拟服务器（又叫虚拟机），每个服务器实际上可以让操作系统（及在上面运行的任何应用程序）误以为虚拟机就是实际硬件。运行多个虚拟机可以充分发挥物理服务器的计算潜能，还能迅速应对数据中心不断变化的需求。

这正是微软最近一直在提倡的“动态IT”。“虚拟化技术将大大促进企业实现‘动态IT’。”鲍尔默表示。实际上，如今数据中心管理人员面临的虚拟化解决方案种类繁多，有些是专有方案，而有些是开源方案。但能被虚拟化的不仅仅是服务器，存储虚拟化在经历了几年风雨之后，终于也开始发挥巨大的价值。

在虚拟化热潮中，各大存储厂商也不甘落后，尤其是IBM、EMC和日立数据系统（HDS）。

在IBM虚拟科技大会上，蓝色巨人展望了存储虚拟化市场的发展趋势，并表示在2008年将继续加大存储虚拟化的推广力度。IBM系统存储部大中华区总经理候淼指出，IBM针对客户的异构存储环境可以提供一揽子解决方案，包括服务器还有存储管理等等。其旗舰级SAN卷控制器（SVC）就是把存储变成一个大的虚拟池让客户更便于管理。通过虚拟化的产品，把所有的物理盘变成了虚拟盘，在SVC层面解决了异构问题，而变成了统一平台。

并购VMware在EMC的虚拟化战略中起到了关键作用。EMC的战略是在客户异构的IT基础设施中，部署虚拟化技术，形成一个单一的可用存储与信息处理资源的联合体。EMC总裁兼CEO乔•图斯对这次并购表示:“一直以来，服务器与存储虚拟化一直作为独立的实体存在，EMC希望加速这两个世界的融合。”

Invista是EMC数据块级存储虚拟化解决方案，它将多个独立的存储阵列联结在一起。存储阵列通过存储网络呈现给主机，就像它们是单个存储设备或阵列一样。在网络中使用映射将该虚拟设备上的I/O重新定向到底层的物理阵列;而Rainfinity是EMC文件级存储虚拟化解决方案，它可以跨文件服务器在线移动文件系统，而且可以重新组织命名空间而无需中断客户端。

“实际上，块级虚拟化可以简化SAN管理，而文件虚拟化可以消除与企业NAS系统有关的复杂性和局限性。”一业内技术专家这样解释。

简单来说，存储虚拟化实际上是在主机和物理存储系统之间建立了抽象层，把各个存储设备的复杂藏起来，让多个异构网络存储设备的物理存储资源集中起来，然后提供一组虚拟存储卷，供主机使用。借助虚拟化还可以帮助用户提高存储利用率、加快配置速度。

大量的服务器和存储往往出现在企业的数据中心，然而，虚拟化技术不仅仅适用于企业的数据中心。从最复杂的工作站应用程序到最简单的动态链接库（DLL），虚拟化技术也能给客户机计算带来深远的影响。

这方面的一个典型例子就是应用程序虚拟化，指的是把运行中的程序与底层桌面隔开来的产品或方案。应用程序虚拟化的优势是，它能够消除在部署桌面系统时，由于配置不得当使得大量资源被消耗的问题。以Windows为例，这样的产品可以把应用程序与操作系统映像隔离开来，方便管理。

普及难题

众多巨头的追捧能否促使虚拟化迅速普及？“没有统一的虚拟化标准平台和开放协议，将成为虚拟化技术广泛普及的瓶颈。”某大型网站的资深技术工程师告诉记者。

虚拟化市场的迅速发展，使得Vmware这些老大们也一再要求业界形成一个标准的虚拟机组建及管理方式，但标准和互操作性方面的进展却很缓慢。一些用户担心自己被某家厂商的方案所束缚，一旦技术成熟后，自己想改用其他方案，会面临难度大、成本高的问题。

就拿芯片层面的虚拟化来说吧，由于AMD和英特尔服务器在许多数据中心一起运行，有些公司认为，移动虚拟机可以在任何x86硬件之间转移，但事实并非如此。用户想要转移这些虚拟机，必须有类型相似的硬件相匹配。

VMware公司产品和解决方案营销副总裁RaghuRaghuram也承认，VMware虚拟机还无法在基于英特尔的系统和基于AMD的系统之间转移。“但从长远来看，这个问题会得到解决。”

IBM也存在同样的难题，记者在最近IBM举行的“虚拟化科技大会”上了解到，在该次会议上IBM的新虚拟软件拥有“活动分区迁移”和“活动应用迁移”两大特性，即允许在不间断工作的情况下无缝迁移一个应用或是整个操作系统分区，然而十分遗憾的是，“这一功能仅局限在基于IBMPower6芯片和其最新的AIX6.0操作系统的机器上，或者是拥有AIX6.0操作系统的Solaris服务器或惠普UNIX服务器上。”

针对这种情况，IBMSystemp大中华区技术总监李永辉告诉记者:“IBM实现的这种虚拟化活动分区技术需要‘实时的内存’才可以实现，也就是只能在满足上述两个条件后才能实现。”

不仅是他们，在虚拟化技术领域，各厂商都在进行着自己的试验和实践。记者在初步了解虚拟化领域的各种技术时发现:HP-UX虚拟分区技术、Linux/RK技术、IBM的逻辑分区技术、Mac-on-Linux虚拟技术、MAE虚拟技术、微软的VirutalServer虚拟化技术、Solaris上的虚拟技术、Swsoft的virtuaozzo虚拟技术、TCP/IP堆栈的虚拟技术、用户模式Linux的虚拟技术、VirtualPC技术、VMware的虚拟技术、Xen虚拟技术等众多的虚拟化技术，让整个虚拟化领域变得越来越复杂，让用户眼花缭乱。

最初，虚拟化技术因为能够合并物理服务器而大受欢迎―因其可以减小电源需求和热量。但因为部署虚拟机非常容易，所以许多企业可能会发现，尽管自己减少了物理服务器的数量，但要管理的虚拟系统的数量却急剧增加。所以，虚拟机的统一管理技术问题也迫在眉睫。

“理性”生存

“对一台服务器进行虚拟化，其本质就是对服务器资源的合理规划和再利用。如果你的服务器资源利用率经常是100%，这根本谈不上虚拟化。但是如果你把一个1U服务器租给一个只使用这个服务器资源10%～30%的用户，这对用户其实是不公平，因为资源被浪费了。”中国石油化工股份有限公司信息系统管理部教授级高工吴正宏说道。

为了说明虚拟化的意义所在，有人拿“租房子”打了一个比方，“如果说你有间大房子，就可以和别人合租，这样也可以减少你的负担，资源也得到了合理的利用;但如果你只有一间9平方米的小房子，当然就只有自己住了。”

虚拟化发展到现在，对于它的优点人们已经认识得很清楚了，对于它的缺点，用户也越来越明白了。

一个担心来自于安全方面。“技术主管们担心一个篮子里放了太多的鸡蛋。假如一台单一的服务器出故障了，只会影响某个应用。而如果运行着10台虚拟服务器的主机出了故障，造成的损失就很大。”均瑶集团信息总监吴大为告诉记者。

第二个担心来自于标准的不统一。许多虚拟化用户反映，实施了虚拟化之后，他们发现较为困难的部分是向虚拟数据中心的移植。安装一台大型服务器并在上面建立多个虚拟服务器是容易的，但在移植方面，从物理设备向虚拟层迁移，和物理设备间的移植没有什么不同。简而言之，这是一个费钱、费时、充满困难的过程。然而，这些困难是能够克服的。

在未来，你经过数据中心时会发现只有少量闪烁的指示灯和服务器，但这并非意味着只有更少的服务器需要管理。实际上，服务器的数量在增加，应用也越来越多，只不过它们运行在虚拟的环境中。同时，提供一项服务会变得很简单，用户无需考虑资源利用、可靠性、硬件需求和安装困难等问题。

现在，对于用户来说，惟一真正需要解决的问题就是用好这些资源。要想充分了解各类服务器虚拟架构是相当困难的，因为用户不仅要知道虚拟的策略是什么，还要知道什么才是最适合自己的架构，以及这些架构会在多大程度上将自己与厂商的产品捆绑在一起。因此，不要盲目地虚拟化。

评论

给虚拟化应用提个醒

如果说前几年用户还能被很多IT厂商“忽悠”的话，那么从记者近期的采访来看，用户对虚拟化技术的认知度已经相当广泛，对它的理解也越来越理性。但是，在应用虚拟化技术时，我们还应该注意以下几点。

首先，应该认识到，我们不是在应用虚拟化技术，而是应用在虚拟机上所运行的环境。如果用户真的需要虚拟化，那么就要从应用角度出发，仔细考虑自己的需求，比如查看自己的服务器资源利用率是不是不充分？什么地方需要虚拟化？到底虚拟化到哪个层次才是正确的？考虑周详是企业虚拟化成功的第一步。

其次，虚拟化还是有一定的技术门槛和软件及较高的维护成本的。IDG针对国内“虚拟化推广面临哪些问题”的调查显示，技术难题与资金成本分别以33%和23%的投票率排在前两位。所以，用户在实施虚拟化技术之前，首先要确认自己所用的产品是否可靠、是否可扩展，还有自己是否拥有一支虚拟化方面的技术队伍做后盾，否则盲目实施了该技术以后自己什么都不懂，到时就只能被产品提供商牵着鼻子走;另外，一定的软件支持是虚拟化平台必备的，所以实施此项目还要加上一定的软件成本，用户要确保自己在资金上面的能力。

虚拟现实技术案例篇4

[关键词]外语教学法；虚拟现实；沉浸式学习

[中图分类号]H319[文献标识码]A[文章编号]1009―2234（2016）05―0170―02

引言

虚拟现实，也被认为是一种浸入式多媒体，或者计算机模拟现实。它可以复制真实世界中的实时场景，可以实现与人的交互，这种人工现实能够真实模拟听觉，视觉，嗅觉，触觉等感官体验。在传统虚拟现实外语教学中，为创造高度仿真的虚拟现实情景，用户需要使用众多的电子设备（例如数据衣，数据手套，数据头盔和立体眼镜等），为应对由此产生的大量数据需要配备一台高性能电脑用于实时处理。由于设备众多，成本昂贵，这种解决方案也许适用于教学研究，但却并不适合面向学生大规模推广。

目前VR虚拟现实应用领域，主要还是聚焦于军事、医疗、视频、游戏、教育，建筑设计、工业应用等方面。随着VR虚拟现实技术日渐成熟，相应内容开发者和用户数增加，可使用的VR应用内容必将逐步从娱乐，游戏等方向过渡到教育教学领域。

一、当前外语教学的现状

长期以来，传统教学观念认为外语学习过程是知识的传递过程，即将书本中抽象化、去情景化的知识，由一个人传递给另一个人。然而语言是一门社会性很强的学科，在实际交往过程中创造了语言本身。因此，脱离具体应用场景，抽象化的学习外语知识，容易产生被动地学习材料和死记硬背式的学习方法，而且短期内识记的语言知识，由于学生无法在真实交流场合中应用获得切身的文化体验，学习的效率并不高，也无法转换为真正的语言能力。再者，外语学习者必须具有文化差异敏感性，这要求其对本国文化有深刻理解，建立在深厚本国文化基础上的学习者，更容易培养文化差异感，因此，如何提高外语学习者跨文化交际能力成为外语教学的难点之一。

当前在外语教学过程中，可以创造的外语学习应用环境，其一是以教师和学生为主体，在课堂环境下组成的外语学习环境，其二是课外组织的外语学习交流，例如外语角，网上论坛等。由于课堂交流时间有限，课外活动的参与者外语水平参差不齐，外语交流无法获得指导等原因，并不是每个参与者都能得到足够锻炼，不利于外语学习者提高外语能力。而结合虚拟现实技术具有的优势，可以改善当前外语教学中存在的问题，提高学生运用实际应用语言的能力。

二、虚拟现实技术应用于外语教学领域的理论基础

建构主义理论是外语教学活动中，经常被借鉴的理论之一。建构主义认为，学习是构建内在的心理表征的过程，学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以已有经验为基础，通过与外界的相互作用来构建新的理解。在一定的情景即社会文化背景下，借助其他人的帮助而实现的意义构建过程，倡导以学生为中心，尊重学生学习需求，强调学生自主学习，创造性地学习。情景、写作、会话和意义建构是学习环境中的四大要素，而情景是最关键的外部因素。

在传统外语教学中，往往无法提供有意义，自然地丰富的外语学习环境。虚拟现实技术的优势恰恰可以改善传统教学存在的缺陷，这也是计算机辅助语言虚拟环境学习（VE-CALL）采用虚拟现实技术的原因。通过对真实交际场景的再现，为第二语言学习者提供浸入式外国文化教学环境，具有交互性、临在感和立体性的特征，而这正是其他传统多媒体资源所无法提供的。VR虚拟技术的这种优势，也符合建构主义所强调的在情景中学习，实现知识的自动获得；而且在语言学习的高级阶段，虚拟现实技术又可以提供真实地文化差异环境，帮助使用者身临其境地体验文化差异，将降低语言学习门槛，不出国门最有效地掌握一门外语。

三、虚拟现实技术如何应用于外语教学

虚拟现实作为一种新媒体形态，能否打破不同语言之间的障碍呢？由于存在技术门槛，经济成本和学习成本，传统虚拟现实设备尚未大规模普及，将虚拟现实技术引入课堂教学领域还处于尝试阶段。只有少数有经济实力组织，科研机构和高等院校，有能力购买完整的教学虚拟现实解决方案，并基于此开发相应地配套教学资源，这极大的限制了虚拟现实技术在外语教学领域的应用。

目前，随着移动互联网的普及和头戴式虚拟现实眼镜价格下降，基于智能手机和VR显示眼镜的沉浸式外语教学解决方案，凭借着低成本，便携性和（部分或完全）沉浸式体验，有可能实现大规模推广。而这一解决方案中使用到的VR虚拟现实技术，现阶段较有前景的主要是沉浸式虚拟现实和增强型虚拟现实型两类。针对沉浸式虚拟VR设备，国内有暴风影音公司的暴风魔镜（结合智能手机即可体验），台湾HTC公司推出的HTCVive显示头盔，国外有Ocular公司推出的OcularRift（需结合电脑使用）等；而增强型虚拟现实设备，主要有微软的HoloLens全息头盔（还未商业化），谷歌推出的MagicLeap等设备。

因此，采用智能手机作为硬件设备，配合优质3D音视频资源或者学习型应用软件，外加虚拟现实眼镜的替代解决方法，将会成为虚拟现实外语教学实现大规模普及的一次非常有意义的尝试。以GEARVR为例，采用三星高端手机（例如GalaxyS6系列）配备OcularRift头盔作为虚拟现实的硬件解决方案；以其中的Houseoflanguage应用为说明，它是一款语言学习类应用软件，在人工虚拟现实环境中通过与虚拟动画角色使用外语交互，学习者需要在众多的3D虚拟物品中寻找问题对应物品，以实现语言词汇的学习和应用。由于厂家的商业利益考量，目前此方案的应用范围还较小，但是对这种解决方案做相应推广分析，如果未来VR虚拟现实设备可以跟进智能手机快速发展和普及，其它厂家中低端智能手机将可以替代三星系列高端手机，而GoogleCardboard可以替代较贵的OcularRift头盔，那么此替代解决方案将大大降低可用于虚拟现实教学设备的价格，扩大此虚拟现实解决方案的应用范围。目前学生群体中几乎人手一台智能手机，如果类似暴风魔镜式或Cardboard式装置可大规模普及，意味着人手一套可以实现虚拟现实教育的装置，配合优质的教学资源，外语教学将快速发展不断展现新面貌。以下是基于此种替代解决方案，笔者设想的几个典型应用场景：

（一）沉浸式课堂教学应用场景

脱离实际情景的语言学习，必然导致学生死记硬背，影响学生群体的学习热情和兴趣。由于无法感受具体场景，语言是孤立存在的，这将大大影响学生学习效率和灵活应用语言的能力。而沉浸式的虚拟技术，可以逼真的提供外国的生活交际场景。

可以想象这样的场景将发生在外语教学课堂上，教师预先下载3D法国巴黎街景视频或者照片，学生带上虚拟现实头盔，不管是OcularRift还是暴风魔镜，学生将看到真实再现的历史建筑，附带相应地文本翻译；而这些文本是通过人工智能（类似Google神经网络）自动识别产生，而教师在课堂上的职责是提供辅助语音解释，词汇辨析和文化讲解等内容教学。

（二）实现教育资源共享应用场景

负责具体授课和承担语言研究工作的教师是学校最重要和最稀缺的教学资源，由于社会整体教育资源有限，优秀教育资源稀缺，例如一线城市和二三线城市的高校之间，沿海经济较发达地区和内地经济欠发达地区，存在较大的教育资源分配不均。利用虚拟现实技术可以保存优秀课堂教学视频，例如将校级省级部级精品课程虚拟化，共享优秀教育资源；通过结合3D流媒体技术，可以实现在线虚拟化远程教育，这将有助于提高远程教育的教学质量和学生网络化学习效果。

从具体实现方式来说，虚拟现实技术目前发展迅速。廉价入门的GoogleCardboard，售价在50美元左右，通过智能手机配合相应软件即可体验一定程度沉浸式虚拟现实。在视频资源获取方面，无论国内还是国外，众多公司都开始提供3D式摄像机和照相机，例如针对非专业用户的Vase摄像机和理光ThetaS摄像机，售价在300～1000美元之间（已经属于消费级电子产品），可以拍摄全景3D图片和3D视频。虚拟现实技术的成熟和相关设备价格逐步下降，使虚拟现实技术有更多机会进入课堂教学。

可以设想这样的教学场景，学校购置虚拟现实摄影机，拍摄优秀教学视频，也可以将现场场景实时提供给远程学习的用户，达到网络用户和现场教学同步，实现一对多实时教学（不论本地还是远程用户）。同时保存的教学视频，可提供学生作课后复习，又可以作为教学资产永久保存，协助教师分享教学经验，各个高校共享教学资源，在一定程度缓解优质教育资源稀缺的问题。

（三）培养跨文化交际能力应用场景

如上所述，针对跨文化外语教学方面存在的问题。借助虚拟现实技术，可以以第一人称视角，在营造的真实跨文化环境中，体验跨文化交际情景。学习者可以在真实文化场景中，对方语言和非语言特征，实时接收对方反馈信息，灵活调整自己语言和非语言行为特征。将学习者被动地反应，转化为积极主动地探索、求知行为。此外，与理解本土语言文化环境类似，沉浸式虚拟现实环境，可以提供虚拟国外博物馆场景，虚拟国外文化活动，体育活动和艺术作品等场景，学习者置身其中，将真实体验蕴含其中的文化积淀。由此，可以杜绝死记硬背式学习方法，获取第一手交际经验。

以语言所在国饮食文化为例，通过抽象化语言和片段式影像，学生难以体会饮食中蕴含的文化信息。原因在于缺乏第一次亲身体验，没有实际参与饮食活动，单靠想象和文字叙述无法进行文化差异体验。设想通过虚拟现实技术，教师在讲授法国餐饮文化时，配合虚拟现实的法式进餐场景，教师和学生同处于进餐者的视角。除了无法真实地进餐，学生可以看到法式餐饮对食物的考究及营养之外，还可以体会法国人对进餐时情调的追求。无论是餐具的使用、进餐顺序还是用餐的礼仪，“感受餐桌上的就餐气氛，就可以感受这个国家国民的整体个性”这种就餐气氛的传达恰恰可以通过场景再现的方式得以充分传达。在语言学习的过程中，自然丰富的完成文化信息的传达，做到学生第一手体验，这也是其他教学手段暂时无法到达的。

结论

综上所述，基于虚拟现实具有的优势，表明在外语教学中采用VR技术，可以解决当前外语教学存在问题。类GearVR式替代解决方案，可以降低当前虚拟现实教学设备成本，促进相应解决方案普及，达到学生人人可用的效果。另一方面，基于虚拟现实的解决方法，代表了外语教学的发展趋势，为外语教学方式革新提供了新的视角，拓宽了传统的教学格局，为大学外语教学打造了新的实现平台和发展空间。顺应教学信息化的发展趋势，虚拟现实外语教学学科化和本土化仍需要进一步的深入研究和实践完善。

〔参考文献〕

〔1〕戴琨.浸入式虚拟文化学习环境中基于元认知的跨文化交际能力培养〔J〕.西安建筑科技大学学报.2012，（4）：90-95.

〔2〕戴琨.虚拟现实技术在大学英语浸入式教学模式改革中的应用〔J〕.西安外国语大学学报.2012，（4）：99-102.

〔3〕路亚涵.利用虚拟现实技术构建情景化外语教学环境〔J〕.甘肃高师学报.2012，（3）：89-91.

〔4〕黄若妤.建构主义与多媒体外语教学模式〔J〕.外语电化教学.2000，（76）：16-19.

虚拟现实技术案例篇5

关键词:虚拟机技术;运用;单机;网络环境

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)21-5748-02

1虚拟机简介

虚拟机(VirtualMachine)指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

通过虚拟机软件,你可以在一台物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机,这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作,例如你可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。

目前,常见的虚拟软件有vmware和virtualpc。Vmware占用系统资源少,操作方便,本文以该软件为例。

2相关术语约定

宿主:指真实的计算机;

虚拟机:指由虚拟机软件模拟的操作系统;

宿主网卡:指真实计算机的网卡;

宿主的虚拟网卡:指安装虚拟机软件后,在真实计算机上产生的两块虚拟网卡,该网卡主要用于模拟操作系统通信,两块虚拟网卡名称分别为Vmnet1和Vmnet8;

虚拟机网卡:指由虚拟软件虚拟的操作系统的网卡。

3安装虚拟机前的准备

3.1虚拟机的硬件配置要求

根据笔者的经验,如果要在一台电脑上同时运行三个虚拟机,系统配置推荐为1G以上的内存,双核2.0G以上的CPU。每个虚拟机的内存分配推荐为128M。如果安装的系统是linux环境,则内存分配推荐为256M。

3.2准备ISO文件

要在虚拟机中安装操作系统,必须要事先准备好操作系统的ISO镜像文件。如图1所示。我们在这里要澄清一个概念,Vmware中的操作系统并非是模拟的系统,而是通过vmware这个平台,真实安装的系统,它的安装过程和使用感受和真实系统完全一样。首先安装好虚拟机软件,在虚拟机软件中指定好ISO文件的位置,并设置好虚拟机占用宿主的内存大小,然后启动虚拟机即可,余下的步骤和真实安装环境没有区别。

4虚拟机基本操作

4.1宿主与虚拟机的相互切换

默认情况下,宿主进入到虚拟机只需将鼠标放到虚拟机中即可。从虚拟机返回宿主则按CTRL+ALT。

4.2全屏显示虚拟机

CTRL+ALT+ENTER,反之也是。

4.3虚拟机的开机,关机,重启

虚拟机运行后,在上方有四个按钮,分别对应关机,暂停,开机,重启。一般情况下,虚拟机的试验做完后不必急于关机,只需暂停即可,下次还可以继续当前的状态做试验。

4.4虚拟机的硬件添加

在虚拟机关机的状态下,通过菜单栏中的虚拟机->设置->ADD,选中相关设备一步步添加即可。

5虚拟机的网络工作模式

5.1桥接模式(bridged)

如图2所示。桥接模式是将虚拟机的网卡连接到宿主的网卡上。这种模式下,虚拟机被当成真实的计算机看待。它能访问到网络中的其它计算机,也能被其它计算机访问到。这种模式要求虚拟机的网卡IP被设置成与宿主相同的网络号。例如宿主的网卡IP为192.168.1.5,则虚拟机的应设为192.168.1.x。

5.2NAT模式

如图3所示。NAT模式是将虚拟机连接到宿主的虚拟网卡VMnet8上。通过Vmnet8将虚拟机映射成一个NAT网络。Vmnet8网卡负责地址转换。该模式下,虚拟机能顺利访问到网络内的其它计算机,而其它计算机则不能访问到虚拟机。

5.3Host-only模式

如图4所示。虚拟机运行在Host-only模式下,虚拟机被单独隔离在一个封闭的网络中,宿主使用Vmnet1与虚拟机通信。这种模式在实验中是最常用的模式之一。

6经典配置案例

6.1虚拟机之间访问

如图5所示。

注意:第二台虚拟机可以通过克隆技术来产生。

6.2虚拟机与宿主的访问

配置方案1与2的不同点在于:方案1是虚拟机通过与宿主机的vmnet1通信来达到通信的目的,方案2是虚拟机被连接到了宿主的真实网卡上,它被当成了网络内的一台真实机而存在。

6.3虚拟机与其它宿主的访问

采用上图的第二种方案,或将虚拟机的网络工作模式设为NAT模式,IP设为自动获取。

7常见问题及解答

7.1从宿主传文件到虚拟机,有哪些方法

要将文件传送到虚拟机,可采用以下三种方法:

1)直接拽拉复制。方法是,首先安装虚拟机的tools工具,安装好后,可以直接将要复制的文件选中,拉到虚拟机中即可。

2)宿主与虚拟机通过网络传送。网络和工作模式设置好后,通过类似于\\192.168.1.1这种方法来访问对方的资源。

3)以上两种方法比较适合于少量文件的传送。如果要传送大量文件,比如整个分区,则可采用此方法。步骤;首先安装虚拟机工具,然后,选中虚拟机->设置->options->sharedfolders,设置为总是启用,并按照向导提示一步步完成即可。

7.2虚拟机能否快速产生

对于要组建网络而言,一台虚拟机显然不够。如果要产生多台虚拟机,正常安装显得太耗时间。可以通过克隆的方式产生。步骤:虚拟机->克隆,根据向导一步步完成即可。

7.3虚拟机之间为何不能通信?

如果实验中的多台虚拟机是通过克隆产生的,则它们的MAC地址极可能一样,而网络中每一台计算机的MAC地址都是唯一的,如果出现一致则相互间不能通信。解决办法是将他们的网卡驱动删除后重新安装,即可产生新的MAC地址。

8结束语

目前,虚拟机技术已广泛用于教学和生产实践中。它不仅解决了教学设备不足的问题,也不会担心因系统崩溃而疲于恢复系统,为正常的教学环境提供了可靠的保障。另外,计算机教师或网络管理员掌握好虚拟机技术,既有利于工作,更有利于自己的专业发展。随着社会信息化水平的不断提高,会有更多的IT人员把虚拟机技术看作是现实生活的新选择。

参考文献:

[1]田军营,韩建梅.利用Vmware整合实验室计算机系统及软件实验环境[J].中国现代教育装备,2007(3):25-26.

[2]黎东明.虚拟机在上机实习教学的应用[J].广西大学学报(自然科学版),2004(11):96-97.

[3]何珍祥,任文.用虚拟机构建Linux实验环境[J].电脑知识与技术,2010,6(1):290-291.

虚拟现实技术案例篇6

黑龙江移动早已在2010年，在业务支撑系统中引入服务器虚拟化技术，同时，将业务支撑系统逐步迁入云管理平台中进行管理。在传统的虚拟化方案中，云平台的高可用、稳定性主要由基础架构决定，如高可用、系统在线迁移、资源动态调度等机制，都依赖于特定厂商的特定解决方案。

虚拟化技术解决了传统的应用竖井架构所带来的资源利用率低等问题，但也又出现了新的瓶颈：在系统持续运行过程中，如何匹配计算资源与存储资源，减少集群内的资源碎片化，需要设计、运维部门进行持续优化与调整。

为解决上述问题，本文通过分析，提出了新的基础架构设计方案，谨供各\营商在业务支撑系统云化演进过程中参考。

二、传统方案存在的问题

（一）基础架构竖井

业务支撑系统在实施虚拟化之前，各个子系统拥有单独计算、存储资源，是典型的竖井式架构，存在资源利用率低下的问题。

在虚拟化过程中，普遍使用了VMware（一种虚拟化软件产品）虚拟化集群，事实上，形成新的集群竖井：资源调度边界为虚拟化集群，集群间的计算资源、存储资源无法实现共享。如集群内可以计算资源比较富余，但由于外置存储容量不足，而无法加载新的应用实例（虚拟机），形成计算资源碎片。

（二）虚拟化高可用

在VMware虚拟化集群中，采用了高可用机制，需要昂贵的外置存储资源。当一个服务器节点出故障，如系统崩溃、或宕机时，虚拟机恢复需要长达几分钟之久，这意味着业务也会中断相应的时间。

（三）虚拟化调度

在VMware虚拟化集群中，当服务器资源紧张时，传统的动态资源调度机制会迁移虚拟机至空闲服务器，会引起短暂的网络流量增加，导致资源争用。在手工迁移虚拟机时，或动态资源调度触发的迁移操作，对于业务量较大，读写频繁的虚拟机，在切换时会有长达几十秒钟的挂起时间，直接影响业务系统终端用户的使用满意度。

三、业务云化对应用的要求

为解决基础架构层虚拟化环境现存弊端，需要在业务层进行云化。业务层云化过程中，需要对应用系统进行改造。

（一）分布式处理能力

在基础架构层虚拟化改造后，每个子系统的计算能力仍依赖于虚拟机的CPU（CentralProcessUnit）/内存配置，计算能力的提升需要进行纵向扩展。分布式计算为应用系统提供了水平扩展能力：通过运行多个应用实例（虚拟机、虚拟化容量、或物理机），并发处理业务需求。

（二）应用与数据分离

应用与数据分离的目的是实现应用实例的无状态化：对应用实例进行同质化改造，临时数据、持久化数据独立于应用实例进行保存，保持应用实例的最小化。

如业务处理过程中的会话数据，独立于Web服务器、应用服务器，单独保存在Memcached、Redis等分布式缓存系统；应用系统、操作系统日志汇集于集中的日志服务器，进行归档与分析。

（三）资源动态弹性伸缩

在应用系统具备了分布式处理能力后，为提高资源利用率，引入资源弹性伸缩机制，根据应用对资源的需求进行动态匹配，实现系统动态扩容、闲置资源回收、隔离故障等功能。

（四）去厂家绑定化

由云管理平台Paas（PlatformasaService，平台即服务）组件实现弹性调度机制，自动控制应用实例的部署、启动、停止、删除。应用系统的健壮性不再依赖于虚拟化平台的高可用、动态资源调度等特性，从而减少因购买虚拟化平台所产生的高额许可费用。

四、基础架构设计

（一）基础架构层

业务云化应用架构部分由云管理平台Paas组件实现，主要有应用集群的定义、资源调度、弹性伸缩、健康监控、故障隔离等功能。为适应业务云化改造，本文提出Iaas（InfrastructureasaService，基础架构即服务）层基础架构层设计方案。

1.高可用及资源调度

在云管理平台上，提供应用实例的弹性扩展与收缩能力，包括提供虚拟机、计算虚拟化容器、物理机的弹性扩展与收缩能力，在基础架构层，不再提供高可用设计，高可用及资源调度。

2.去集群化

构建虚拟化集群的目的，是为了在基础架层实现虚拟机的高可用转移、动态资源调度，上述功能已被云管理平台弹性资源调度代替，因此，基础架构层应不再做集群化配置，减化系统设计复杂度与运维工作量。

（二）计算资源架构

1.资源池化

在基础架构层，取代虚拟化集群的是计算资源池。系统分为物理机资源池、虚拟化资源池、容器资源池、大数据资源池四个在用资源池，同时，系统中配置一个空闲资源池。在每个在用资源池中，服务器独立运行，对于每个子业务，由云管理平台在应用层进行管理，将应用集群部署于在用资源池中。

2.资源池弹性调度

类似应用集群弹性调度，资源池也采用弹性调度机制，提供资源动态调整。当在用资源池资源容量紧缺时，从空闲资源池获取服务器资源，加到本资源池；在用资源池使用率过低时，归集应用实例至少量物理服务器上，把服务器回收至空闲资源池。

3.自动化部署与资源回收

空闲服务器加入在用资源池时，云管理平台对服务器进行PXE（Pre-bootExecutionEnvironment，预启动执行环境）安装，在交换机上启用服务器生产网络端口，加入相应在线资源池VLAN（VirtualLocalAreaNetwork，虚拟局域网）。服务器从在用资源池回收至空闲资源池时，做一下反向的操作：禁用把服务器连接交换机的生产端口，或移入空闲池VLAN。

4.存储本地化

在资源池中，服务器独立使用，上面运行的应用实例不需要进行系统迁移，因此，服务器使用本地磁盘作为应用实例（即虚拟机，或虚拟化容器）的存储介质，不再使用共享存储。

应用实例做了无状态化改造，只保存操作系统及临时数据，一般情况下，本地存储足够支撑应用实例的存储容量要求。因此，因存储不足导致无法加载应用实例的情况，不会再次发生。

（三）网络资源架构

1.大二层结构

在同一个数据中心内部，每个资源池的服务器完全对等，为保证应用实例可部署于任何服务器上，要求在网络层使用大二层结构。

为实现容灾、多活等功能，保持生产数据中心、灾备数据中心可访问相同的业务地址网段，需要在数据中心间建设大二层网络。

2.SDN架构

为实现资源池的弹性伸缩，动态调整计算资源的安全域，需要SDN（SoftwareDefinedNetworking，软件定义网络）技术实现对服务器的网络进行动态配置。

在网络管理上，结合服务器虚拟化、虚拟化容器虚化技术，引入SDN技术，根据不同的资源池，VTEP（VirtualTunnelEndPoint，虚拟隧道终结点）终结于不同的设备：对于大数据、物理机资源池，VTEP终结于边缘交换机；对于虚拟化资源池，VTEP终结于Hypervisor（虚拟化管理程序）的虚拟交换机上；对于虚拟化容器资源池，VTEPK结于Linux服务器的虚拟交换机上。

SDN技术有效地实现了网络虚拟化，实现了网络转发、控制流量的分离机制。通过SDN技术，网络基础架构只实现管理网络、Underlay（承载）网络VLAN的透传，业务网络控制由SDN控制器动态架载至Overlay（叠加）网络上。在增加业务系统网络变更时，无需在网络基础架构层进行变更，保证了基础架构的稳定性；同时，通过SDN方案，隔离了业务租户的网络配配置，在业务开通时，解决了网络资源的快速供给问题。

（四）存储资源架构

1.非业务数据

由于虚拟机或虚拟化容器是无状态的应用实例，由云管理平台调度动态生成或销毁，因此，无需共享存储永久保存。非业务数据包括虚拟机、虚拟化容器的操作系统、操作系统日志等，这一类数据可保存于服务器内置存储，或廉价的NAS，或分布式存储上。

2.结构化数据

在业务支撑系统中，结构化数据保存于数据库中，为提高数据库的效率，现一般数据路由、采用垂直或水平拆分的方案，进行数据库层云化改造。数据库是整个业务支撑系统的核心，一般对磁盘IO（InputandOutput）并发量、吞吐量有严格的要求，因此，按照传统方案，数据库仍保存于FC（FiberChannel）或ISCSI（InternetSmallComputerSystemInterface）块存储设备中。

3.非结构化数据

对于文本、图片等非结构化数据，可使用的存储技术有：并行文件系统、NAS（NetworkAttachedStorage，网络附加存储）存储、分布式存储等。并行文件系统如GPFS（GeneralParallelFileSystem，通用并行文件系统）、GFS（GlobalFileSystem，全局文件系统）等，由于此类系统需要额外的安装、配置、维护，增加运维的工作量。

所以，此类数据采用NAS存储来实现，优点是NAS系统的文件系统已经过优化，且具有通用的NFS（NetworkFileSyste，网络文件系统）、CIFS（CommonInternetFileSystem，通用互联网文件系统）、FTP（FileTransferProtocol，文件传输协议）接口，与现有业务应用集成代价较小。

4.分布式存储应用

在本质上，分布式存储是安装了存储软件的x86集群构成，支持块存储、NAS存储、对象存储等协议。具有容量大、价格低的特点，因此，历史数据可存放于分布式存储设备上。

需要NAS存储支持的非结构化数据等场景，也可以使用分布式存储方案。从成熟度上考虑，建议先从边缘应用开始使用分布式存储，逐渐过渡到核心应用数据。

五、结论与展望

在业务支撑系统云化初期，选择了基于基础架构层的商用虚拟化集群方案，来提高系统的可用性与可靠性，是一种自下而上的云化过程。由于基础架构层虚拟化方案并不能解决云化过程中所有的问题，所以提出业务云化改造方案。