前言

    云計(jì)算技術(shù)就是借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來將分散的計(jì)算資源有效的聚合在一起，從而構(gòu)建一個規(guī)模巨大的計(jì)算資源系統(tǒng)。云計(jì)算具有三個層次的服務(wù)，分別軟件服務(wù)、平臺服務(wù)以及設(shè)施服務(wù)。而在云計(jì)算平臺上進(jìn)行集群管理就構(gòu)成了虛擬集群。目前，云計(jì)算和虛擬集群技術(shù)廣泛的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)等相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域。

1 云計(jì)算以及云計(jì)算的核心技術(shù)說明

    1.1 云計(jì)算說明

    云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。通俗的理解，云計(jì)算就是一種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，在云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以通過互聯(lián)網(wǎng)為相關(guān)行業(yè)或人員來提供動態(tài)性強(qiáng)，容易擴(kuò)展，而且實(shí)用性強(qiáng)的虛擬化資源。過去在圖中往往用云來表示電信網(wǎng)，后來也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。其中云計(jì)算的定義可以從狹義和廣義兩個方面來理解。云計(jì)算的狹義定義是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，即是指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的各種網(wǎng)絡(luò)資源；云計(jì)算的廣義定義是指服務(wù)的交付和使用模式，即是指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這種服務(wù)可以是與IT、軟件以及互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)的服務(wù)，也可以是其他服務(wù)。它意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。

    1.2 云計(jì)算的核心技術(shù)說明

    其中云計(jì)算平臺的構(gòu)建主要是基于虛擬化技術(shù)和Eucalyptus平臺實(shí)現(xiàn)的。以下就分別對其進(jìn)行詳細(xì)的說明。

    1.2.1 虛擬化技術(shù)。其中當(dāng)前在云計(jì)算平臺中應(yīng)用最為廣泛的虛擬化技術(shù)主要有KVM虛擬機(jī)技術(shù)以及Xen虛擬機(jī)技術(shù)。

    1）KVM虛擬機(jī)技術(shù)。KVM虛擬機(jī)是一個開源的系統(tǒng)虛擬化模塊，它主要集成在Linux操作系統(tǒng)中，KVM虛擬機(jī)是使用Linux系統(tǒng)的調(diào)度器來進(jìn)行作業(yè)調(diào)度管理的，另外由于KVM虛擬機(jī)是一直基于硬件的完全虛擬化技術(shù)，所以它對硬件的要求比較高。

    2）Xen虛擬機(jī)技術(shù)。Xen虛擬機(jī)是一個開源的虛擬機(jī)監(jiān)視器，由于Xen虛擬機(jī)即支持硬件系統(tǒng)的半虛擬化也完全支持硬件系統(tǒng)的全部虛擬化，與KVM虛擬機(jī)相比，其對硬件的需求比較低，這使得Xen虛擬機(jī)對硬件的兼容性比較好。

    1.2.2 Eucalyptus平臺。Eucalyptus平臺是一個用于實(shí)現(xiàn)云計(jì)算平臺的開源軟件，其中Eucalyptus平臺主要依靠KVM虛擬機(jī)和Xen虛擬機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，其中Eucalyptus平臺的體系結(jié)構(gòu)主要由云控制器、節(jié)點(diǎn)控制器以及集群控制器這三部分實(shí)現(xiàn)的。以下就Eucalyptus平臺在虛擬機(jī)中的配置和使用作詳細(xì)的說明。

    1）主節(jié)點(diǎn)的配置問題。Eucalyptus平臺主節(jié)點(diǎn)的配置主要是通過在主節(jié)點(diǎn)上安裝云控制器、集群控制器以及存儲服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)的。

    2）計(jì)算節(jié)點(diǎn)配置問題。Eucalyptus平臺中在計(jì)算節(jié)點(diǎn)配置問題中是通過安裝節(jié)點(diǎn)控制器來實(shí)現(xiàn)的。

    3）網(wǎng)絡(luò)配置問題。Eucalyptus平臺的網(wǎng)絡(luò)配置主要采用的是以主節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)通信模式為基礎(chǔ)的橋接模式，使用這種網(wǎng)絡(luò)配置方式還需要對計(jì)算節(jié)點(diǎn)處網(wǎng)絡(luò)鏈接的方式進(jìn)行橋接模式的更改。

    4）主節(jié)點(diǎn)以及計(jì)算節(jié)點(diǎn)的身份認(rèn)證問題。Eucalyptus平臺通過產(chǎn)生系統(tǒng)生成的密鑰，然后將公鑰復(fù)制到計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，來實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)與計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的無密碼連接，通過這一機(jī)制來實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)以及計(jì)算節(jié)點(diǎn)的身份認(rèn)證問題。

2 虛擬集群概念分析

    2.1 虛擬集群的定義

    當(dāng)前對虛擬集群使用的最為廣泛的定義是這樣的，所謂的虛擬集群就是通過采用虛擬化技術(shù)來虛擬出多臺計(jì)算節(jié)點(diǎn)，從而構(gòu)建出與物理集群相似的而且規(guī)模巨大的一個集群系統(tǒng)。也就是說，虛擬集群就是將那些協(xié)同完成特定任務(wù)的多臺同構(gòu)或異構(gòu)的計(jì)算機(jī)連接起來的系統(tǒng)就是一個虛擬集群系統(tǒng)。顯然，虛擬集群系統(tǒng)是一種并行處理的系統(tǒng)。

    2.2 虛擬集群作業(yè)管理系統(tǒng)說明

    虛擬集群作業(yè)管理系統(tǒng)作為虛擬集群的核心組成部分，其在虛擬集群系統(tǒng)中的地位是至關(guān)重要的。其中當(dāng)前市場上的集群作業(yè)管理系統(tǒng)的種類比較多，其中應(yīng)用最為廣泛的就是PBS。其中PBS主要由資源管理器、調(diào)度器以及PBS執(zhí)行器組成的。由于PBS屬于開源軟件，比較容易獲取，而且PBS還有效支持作業(yè)的多種運(yùn)行模式，同時由于PBS還為用戶提供了完整的API應(yīng)用程序接口，所以這非常有利于對系統(tǒng)新的調(diào)度策略的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

    2.3 虛擬集群作業(yè)管理系統(tǒng)各功能模塊分析說明

    虛擬集群作業(yè)管理系統(tǒng)主要包括三個功能子模塊，分別是用戶作業(yè)提交功能子模塊、虛擬集群彈性構(gòu)建功能子模塊以及虛擬集群信息監(jiān)控功能子模塊。

    1）用戶作業(yè)提交功能子模塊。用戶作業(yè)提交功能子模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對用戶通過作業(yè)提交頁面遞交到虛擬集群里的作業(yè)進(jìn)行資源的計(jì)算，并在作業(yè)運(yùn)行完后返回計(jì)算結(jié)果。

    2）虛擬計(jì)算彈性構(gòu)建功能子模塊。當(dāng)虛擬集群的計(jì)算資源不能滿足作業(yè)所需的計(jì)算資源時，虛擬計(jì)算彈性構(gòu)建功能子模塊就會動態(tài)的虛擬出作業(yè)所需的虛擬機(jī)計(jì)算資源，并能夠?qū)⑵鋭討B(tài)的添加到虛擬集群中來滿足作業(yè)的資源需求。

    3）虛擬集群信息監(jiān)控功能子模塊。虛擬集群信息監(jiān)控功能子模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對虛擬集群各虛擬計(jì)算節(jié)點(diǎn)信息的監(jiān)控，一旦有作業(yè)提交并運(yùn)營后，虛擬集群信息監(jiān)控功能子模塊采用就會通過網(wǎng)頁的方式來動態(tài)的顯示各虛擬計(jì)算節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。

3 云計(jì)算和虛擬集群技術(shù)的優(yōu)勢

    3.1 云計(jì)算技術(shù)的優(yōu)勢

    1）快速啟動，搭建應(yīng)用。云計(jì)算最大的好處就是能夠快速搭建我們的企業(yè)應(yīng)用，比如我們現(xiàn)在要開發(fā)一個網(wǎng)站，我們不必再花費(fèi)巨資購買硬件集群、不必再耗資組建軟件，只需把一切需要的搭建在云上，方便快捷還省錢，這對企業(yè)來說絕對是一個不錯的選擇。

    2）成本低廉，投資靈活。因?yàn)樵频囊?guī)模是可以動態(tài)伸縮的，易于擴(kuò)展也易于靈活處理，所以企業(yè)可以不加大硬件投資力度來滿足應(yīng)用以及用戶的規(guī)模增長（降低成本），也無需因項(xiàng)目中斷而沮喪（損失較少）。對大企業(yè)而言，船大有時也好調(diào)頭；對中小企業(yè)來說，項(xiàng)目運(yùn)作成本驟減，競爭大企業(yè)，可望可及。

    3.2 虛擬集群技術(shù)的優(yōu)勢

    與傳統(tǒng)的集群管理技術(shù)相比，虛擬集群的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

    1）將云計(jì)算平臺和集群管理技術(shù)有效結(jié)合在一起所構(gòu)建的虛擬集群，可以更加快速方便地構(gòu)建高性能的集群系統(tǒng)平臺。

    2）虛擬集群利用云計(jì)算平臺的虛擬化技術(shù)可以非常靈活地創(chuàng)建虛擬的計(jì)算資源，可以有效減少作業(yè)的等待時間，非常方便用戶的使用。

    3）基于云計(jì)算平臺的虛擬集群可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源利用的最大化，從而可以從根本上解決因計(jì)算資源不足而引起的作業(yè)排隊(duì)等待時間過長的問題。

4 結(jié)論

    云計(jì)算和虛擬集群技術(shù)以及基于云計(jì)算平臺的虛擬集群構(gòu)建在計(jì)算機(jī)相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用有效的解決了各種技術(shù)難題，對促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了非常重要的作用。

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本文標(biāo)題：云計(jì)算的核心技術(shù)與“虛擬集群”的概念分析

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