计算机虚拟化技术原理与应用之研究

摘 要：有关计算机应用的新技术不断出现，其中最具代表性的是计算机虚拟化技术。虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。文章在简单介绍计算机虚拟化技术内涵、原理、特点、主要分支等基础上，具体分析计算机虚拟化技术在工业制造业、教育、政府部门、企业机构中的应用。

关键词：计算机；虚拟化技术；原理；应用

人们对计算机处理信息的速度要求不断提高，计算机应用中出现了虚拟化技术。这种技术作为一种高新技术，能够在计算机和网络支持下实现对物理世界和现实世界的联系，满足人们对信息的各种需要。计算机虚拟化技术的应用原理是将计算机的运算能力、存储功能和应用程序等资源进行抽离，实现对成本的降低，提升计算机硬件容量，提高计算机系统本身的吞吐量。计算机技术在人们日常工作生活中扮演着越来越重要的角色，这使得计算机虚拟化技术特点、功能、优势、原理等实现了普遍性认识，对促进社会发展发挥了重要作用。为此，文章对计算机虚拟化技术原理和其在各个领域的相关应用进行研究。

1 计算机虚拟化技术概述

1.1 内涵

计算机虚拟化技术是一门能够对物理计算机资源进行有效分配的技术，具体表现为将物理计算机中应用程序和相关组件从各自所属的硬件系统中分离出来，之后根据重新提供的资源信息，在一定逻辑视图作用下将这些物理意义上存在的事物进行重新逻辑化抽象组合。通过应用计算机虚拟化技术，能够给用户带来多个PC终端在同时运行的感官效果，且这些终端彼此之前具备不同的物力资源，能够进行联系、共享资源。

计算机虚拟化技术过去就有原形，比如虚拟局域网络、虚拟内存等。在计算机技术的发展下衍生出了计算机虚拟化技术，在计算机硬件和软件设施上实现了不同程度的发展。

硬件虚拟化主要是指在计算机原件上进行虚拟化处理，通过虚拟化处理将硬件盘的容量扩充，简化软件资源配置流程。在虚拟化技术的作用下能将CPU实现一个到多个的同时运行，各个程序系统之间相互独立又密切联系。软件虚拟化是指一种很抽象化的虚拟层，实现了虚拟层和物理硬件的分离处理，提升了计算机工作效率。

1.2 工作原理

计算机虚拟化技术应用的重要前提是要具备能够实现可虚拟化的机器。计算机最下层的机器有的可实现虚拟化，有的不可，对于这些不支持下层的机器需要通过系统化管理来实现。系统管理往往是计算机平台硬件和计算机操作系统抽象形成的，是一项完整的操作系统，也被人们称作主机操作系统（虚拟机）。

不同型号的虚拟机彼此之间相互隔离，最下层的机器是自己机器，但也不是所有硬件都能够支持不同型号虚拟机，如最早出现的X86处理器不会根据特定指令来产生对应结果。计算机系统程序需要在受到保护的安全环境中执行工作。

1.3 类型

1.3.1 计算机服务器虚拟化

计算机服务器虚拟化是硬件级的虚拟模式，为计算机操作系统运行提供了虚拟化的兼容硬件。服务器虚拟化能够实现物理服务器上设备的虚拟，在同一个服务器的应用下能够对很多套的虚拟机进行配置处理。服务器虚拟化技术的实现是物理逻辑系统重要文件备份、文件丢失之后重新恢复的重要基础，节省了工作的时间，提高了工作的效率。

1.3.2 计算机网络虚拟化

现阶段，计算机网络虚拟化发展还不成熟，怎样实现计算机网络虚拟化成为有关研究人员着重思考的问题。根据现阶段的软硬件设施情况，通过对应用网络的划分，能够在同一个系统下实现对各个子网络的管控，提升交换机功能和使用效率。

1.4 工作方式

第一，桥接模式。桥接模式主要是利用虚拟软件在局域网上建立的一种新型虚拟服务器，进而为局域网的用户提供相应的网络服务。在桥接模式下，虚拟系统被当作一台主机使用，并能够和其他设备进行连接。桥接模式下，虚拟系统在和其他设备联合使用时需要为它提供相应的网络地址、网络安全码等。第二，网络地址转换模式。网络地址转换模式应用实施NAT模式，通过这种模式的应用实现接入网络的简单化操作，同时在操作时还不需要安排额外的配置，只需要保证网络能够互相进行网络即可。

2 计算机虚拟化技术的应用

2.1 计算机虚拟化技术在网络设备中的应用

在传统的计算机网络配置上，路由器和交换器是计算机系统中的必备设备。但在计算机系统的实际应用中，路由器和交换器的价格费用较高且使用寿命低，一些使用者无力承担这些费用，在设备应用方面存在很多问题。应用计算机虚拟化技术之后，在网络仿真软件的作用下能够实现计算机虚拟网络资源的合理优化配置。比如，常见的计算机BOSONNETSIM软件的应用中，能够对计算机系统网络资源合理优化配置，构建虚拟化的路由器和交换器交换系统，在不需要交换的情况下，根据各自需要实现对网络环境的有效配置。可见，在计算机系统中应用计算机虚拟化技术之后，能够在很大程度上提升计算机网络资源配置效率，节省资源应用成本。

2.2 计算机虚拟化技术在教育教学中的应用

社会科技的发展也推动了教育事业改革，表现为教育手段上开始注重对网路技术的应用。计算机虚拟化技术在教育领域的应用能够在很大程度上提高学科课堂教学效果，增强学生对学习的兴趣。计算机虚拟化技术在教育教学中的应用可以表现为：教师应用网络技术对所要讲授的教学内容进行查询、设计，节省备课查找资料所需要的时间；同时，教师还可以应用计算机虚拟化技术创设学生喜爱的教学情景，实现轻松化、趣味化的课堂教学。

计算机虚拟化技术的应用能够为一些理工科教学提供实验操作的支持，加强学生对实验的理解。如在物理课程电子电路的教学中，教师可以对电子机械设备、电子电路原理等进行模拟，通过一些直观化的物力模拟实验，加强学生对课本理论知识的直观化、清晰化理解，弥补传统实验教学的弊端，提升课堂教学效率。在计算机虚拟化技术的支持下，虚拟光碟应运而生，学生通过使用虚拟光碟加强了对现代知识的掌握和理解，最为明显的应用实际是现代远程教育。在计算机虚拟化技术的支持下，虚拟化教室为学生的学习提供了更为自主化的学习环境，在虚拟化教室中，师生之间能够通过文字、声音、图片、视频等进行及时性学习交流，在积极的互动中提高学生学习效率。

2.3 计算机虚拟化技术在企业单位机构中的应用

现阶段，我国企业单位机构发展内部所应用的计算机信息系统是由各个开发商提供的，而对于各个企业发展不同需求，开发商对计算机信息系统的设计难以做到面面俱到，导致在很多企业单位机构中出现了计算机服务器众多但设备使用功能参差不齐的问题。计算机系统应用效率低下直接制约了企业的有效发展，计算机虚拟化技术的应用能够更好地解决这个问题。