詳情請加我號碼，或者照片裏有我的照片，我們私聊。可以免費試用！！！！！！！！！自從虛擬化提出以來，虛擬化技術有很多分類和方法。讓我們了解壹下什麽是虛擬化技術，以及分類和方法。目前，發達國家在設計、制造和加工技術上已達到相當自動化的水平，其產品設計普遍采用CAD、CAM、CAE和計算機仿真，企業管理也采用了科學規範的管理方法和手段。目前，他們主要從制造系統的自動化方面尋求出路，提出了敏捷制造、並行工程、計算機集成制造系統等壹系列新的制造系統。近年來，從虛擬機的大量部署到成功案例的出現，越來越多的制造企業開始關註虛擬化技術為優化it基礎設施和促進業務創新帶來的啟示，希望將IT與業務相結合，找到掌握新技術、創新先進制造系統和先進制造模式的方法。目前，虛擬化在制造業信息化中的應用主要體現在IT整合和節約成本方面，在其他方面的應用很少。事實上，由於虛擬化技術的特點，其應用價值可以體現在遠程公共、虛擬制造、工業控制等制造相關領域。本文主要概述了虛擬化技術及其在制造業中的應用現狀，提出了虛擬化在制造業中的應用框架，為相關人員介紹了該領域的應用研究進展和發展趨勢。1虛擬化技術虛擬化是指為正在運行的程序或軟件創建執行環境。采用虛擬化技術後，程序或軟件的運行不再獨占底層物理計算資源，而是只運行在同壹個物理計算資源中，底層影響可能與以前的計算機結構完全不同。虛擬化的主要目的是簡化IT基礎架構和資源管理。虛擬化的消費者可以是最終用戶、應用程序、操作系統、訪問資源或其他與資源交互相關的服務。因為虛擬化可以降低消費者和資源之間的耦合，消費者不再依賴於資源的具體實現，所以在對消費者的管理影響最小的基礎上，可以手動、半自動或者通過服務水平協議(SLA)來管理資源。1.1虛擬化的分類從虛擬化的目的來看，虛擬化技術主要分為以下幾類:(1)平臺虛擬化，針對計算機和操作系統的虛擬化，分為服務器虛擬化和桌面虛擬化。服務器虛擬化是壹種虛擬化模式，通過對資源進行優先排序，並將服務器資源分配給最需要它們的工作負載。它通過減少為單個工作負載峰值預留的資源，簡化了管理並提高了效率。桌面虛擬化是壹種虛擬化模式，旨在提高人們對計算機的控制，降低計算機使用的復雜性，為用戶提供更加方便適用的使用環境。平臺虛擬化主要通過CPU虛擬化、內存虛擬化和I/O接口虛擬化來實現。(2)資源虛擬化是指特定計算資源的虛擬化，如存儲虛擬化、網絡資源虛擬化等。存儲虛擬化是指將操作系統有機地分布在幾個內部和外部內存中，並將兩者組合成虛擬內存。網絡資源虛擬化最典型的例子就是網格計算。網格計算通過使用虛擬化技術來管理網絡上的數據，並在邏輯上將其作為壹個系統呈現給消費者。它動態地提供滿足用戶和應用需求的資源，同時，它還將提供基礎設施享受和訪問的簡化。目前已有研究者提出利用軟件代理技術實現計算網絡空間資源的虛擬化，如Gaia、NetChaser[21]和SpatialAgent。(3)應用虛擬化，包括模擬、仿真和解釋技術。Java虛擬機通常在應用層進行虛擬化。基於應用層的虛擬化技術通過保存用戶個性化計算環境的配置信息，可以在任何計算機上重現用戶的個性化計算環境。服務虛擬化是近年來的研究熱點。服務虛擬化可以使業務用戶快速按需構建應用程序需求。通過服務聚合，它可以屏蔽服務資源使用的復雜性，使用戶更容易將業務需求直接映射到虛擬化的服務資源。現代軟件體系結構及其配置的復雜性阻礙了軟件開發生命周期。通過在應用層建立虛擬化模型，可以提供最佳的開發、測試和運行環境。(4)表現層的虛擬化。類似於應用中的應用虛擬化，不同的是表示層虛擬化中的應用運行在服務器端，客戶端只顯示應用的UI界面和用戶操作。表示層虛擬化軟件主要包括微軟的Windows遠程桌面(包括終端服務)、Citrix metaframe presentation Server和SymantecPcAnywhere。1.2的虛擬化方法通常是指平臺虛擬化，通過控制程序隱藏計算平臺的實際物理特性，為用戶提供壹個抽象、統壹、模擬的計算環境。虛擬化壹般可以通過指令級虛擬化和系統級虛擬化來實現。1.2.1指令級虛擬化方法實現指令集級的虛擬化，即將壹個硬件平臺上的二進制代碼轉換成另壹個平臺上的二進制代碼，從而實現不同指令集之間的兼容，也稱“二進制翻譯”。二進制翻譯是通過仿真實現的，即在另壹個具有不同接口和功能的系統上實現壹個具有某種接口和功能的系統。二進制翻譯的軟件方式可以通過三種方式實現:解釋執行、靜態翻譯和動態翻譯。近年來，最新二進制翻譯系統的研究主要集中在運行時編譯和自適應優化方面。由於動態翻譯和執行的時間開銷主要包括四個部分:磁盤訪問開銷、存儲訪問開銷、翻譯和優化開銷以及目標代碼的執行開銷，因此應該減少後三個方面來提高二進制翻譯系統的效率。目前典型的二進制翻譯系統主要有Daisy/BOA、Crusoe、Aeries、IA-32EL、Dynamo動態優化系統、JIT編譯技術等。1.2.2系統級虛擬化方法系統虛擬化就是在壹臺物理機上虛擬多個虛擬機。從系統架構來看，虛擬機監控器(virtual machine monitor，VMM)是整個虛擬機系統的核心，它承擔著資源的調度、分配和管理，保證多個虛擬機在運行多個客戶操作系統的同時能夠相互隔離。系統級虛擬化應該通過CPU虛擬化、內存虛擬化和I/O虛擬化來實現。(1)CPU虛擬化CPU虛擬化為每個虛擬機提供壹個或多個虛擬CPU，多個虛擬CPU在時間上復用物理CPU，壹個物理CPU在任何時候只能被壹個虛擬CPU使用。VMM必須合理地為每個虛擬CPU分配時間片，並維護所有虛擬CPU的狀態。當壹個虛擬CPU用完時間片，需要切換時，它應該保存當前虛擬CPU的狀態，並將調度的虛擬CPU的狀態加載到物理CPU中。X86的CPU虛擬化方法主要包括二進制代碼動態二進制翻譯、準虛擬化和預虛擬化技術。為了彌補處理器虛擬化的缺點，現有的虛擬機系統都采用硬件輔助虛擬化技術。CPU虛擬化要解決的問題有:①虛擬CPU的正確運行，其關鍵是保證虛擬機指令的正確執行，虛擬機之間互不影響，即指令的執行結果不改變其他虛擬機的狀態，目前主要是通過模擬執行和監控運行；②虛擬CPU的調度。虛擬CPU的調度是指VMM決定當前物理CPU上實際運行的是哪壹個虛擬CPU，從而保證虛擬機之間的隔離、虛擬CPU的性能和調度的公平性。虛擬機環境的調度要求是充分利用CPU資源，支持精確的CPU分配，性能隔離，考慮虛擬機之間的不平等和虛擬機之間的依賴。常見的CPU調度算法有BVT、SEDF、CB等。(2)內存虛擬化VMM通常使用分塊共享的思想來虛擬化計算機的物理內存。VMM將機器的內存分配給每個虛擬機，並維護機器內存和虛擬機內存之間的映射關系。這些內存對虛擬機來說是從地址0開始的連續物理地址空間。內存虛擬化後，會出現三種內存地址:機器地址、偽物理地址、虛擬地址。在X86的內存尋址機制中，VMM可以以頁面為單位建立虛擬地址到機器地址的映射關系，通過設置頁面權限實現不同虛擬機之間的內存隔離和保護。為了提高地址翻譯的性能，X86處理器增加了TLB來緩存翻譯後的虛擬地址。每次切換虛擬地址空間時，硬件都會自動完成切片TLB。為了實現虛擬地址到物理地址的高效轉換，通常采用復合映射的思想，通過MMU和影子頁表的半虛擬化來實現頁表的虛擬化。虛擬機監控器的數據是虛擬機無法訪問的，所以需要隔離機制，主要通過修改客戶操作系統或者段保護來實現。內存虛擬化的優化機制包括按需取頁、虛擬存儲和內存共享。(3)I/O虛擬化由於I/O設備異構，內部狀態難以控制，VMM系統有I/O設備虛擬化的設計思路，如全虛擬化、半虛擬化、軟件模擬、直接I/O訪問等。近年來，有學者將I/O虛擬化的研究納入到網絡設備虛擬化的研究中，提出將IOVM結構映射到多核服務器平臺。I/O設備除了增加吞吐量、固有的並行數據流、串行連接和基於包的協議之外，還要考慮傳統PCI兼容的PCIExpress的硬件，建立相應的總線適配器，彌補單個主機不需要專門驅動的需求。壹些研究人員重點研究了外部存儲虛擬化，提出了壹些想法，如使存儲虛擬化系統上的SCSI目標模擬器運行在SAN上，存儲目標主機的動態物理信息，使用映射表方法修改SCSI命令地址，使用位圖技術管理可用空間等。存儲虛擬化系統應提供邏輯卷大小、各種功能、數據鏡像和快照等功能，並兼容集群主機和多種操作系統。由於外部存儲虛擬化可以全面提高存儲區域網的服務質量，而帶外虛擬化相對於帶內虛擬化具有高性能、可擴展性好的優勢，因此利用順序操作、重做日誌和日誌完整性識別，設計壹種基於關系模型的磁盤上虛擬化的元數據組織方式，可以形成壹致持久的帶外虛擬化系統。1.3虛擬化管理虛擬化管理主要是指多虛擬機系統的管理。多虛擬機系統是指在抽象表示多計算系統資源的基礎上，根據自身的資源分配來構建虛擬計算系統，主要包括虛擬機動態遷移技術和虛擬機管理技術。(1)虛擬機之間的遷移將虛擬化作為管理現有資源並提高其在網絡計算中的利用率的壹種手段。通過構建分布式可重新配置的虛擬機，如果需要，可以在物理服務器運行時遷移服務。通過移動代理技術和分布式虛擬機提高資源利用率和服務可用性，通過尋找最佳服務策略遷移到可重構和分布式虛擬機。為了將虛擬機的操作系統和應用從壹個物理節點遷移到另壹個物理節點，同時保持客戶的操作系統和應用不受幹擾，壹些研究人員提出了以數據為中心的可遷移虛擬操作環境，使用戶的操作環境能夠異地遷移，無縫重構。壹些研究者還提出了程序執行環境的動態按需配置機制。當跨物理服務器遷移虛擬機並自動管理虛擬服務器時，必須考慮高級服務質量要求和資源管理成本。壹些研究者提出了hypervisor控制的方法來支持虛擬機在移動IP網絡上的實時遷移，使虛擬機能夠實時遷移其分布式計算資源，從而提高遷移性能，降低網絡恢復延遲，提供高可靠性和容錯性。壹些研究機構通過設計壹個通用的硬件抽象層來實現多個虛擬機的移植，這個抽象層在壹個高效的執行環境中擁有移動設備。虛擬機的遷移步驟壹般包括啟動遷移、內存遷移、凍結虛擬機、恢復虛擬機的執行。(2)虛擬機的管理對於多虛擬機來說，壹個很重要的方面就是減少用戶對動態復雜的物理設備的管理和維護，通過軟件和工具實現任務管理。目前典型的多虛擬機服務器管理軟件是VirtualInfrastructure，通過VirtualCenter管理服務器的虛擬機池，通過VMotion完成虛擬機的遷移，通過VMFS管理多虛擬機文件系統。其次，Parallax是針對Xen的多虛擬機管理器，通過取消寫權限、增強客戶端緩存、使用模板鏡像來建立整個系統。同時使用快照和寫時復制機制實現塊級* * *享受，使用副本保證可用性。虛擬機監視器直接控制parallax使用的物理磁盤，它們運行物理設備驅動程序，並為鏡像VDI和虛擬磁盤的本地虛擬機提供通用數據塊接口。2虛擬化在制造業信息化中的應用2.1虛擬化在制造業信息化中的應用框架當今制造業正在向精密化、自動化、柔性化、集成化、網絡化、信息化、智能化方向發展。在這種趨勢下，誕生了許多先進制造技術和先進制造模式。這些先進的制造技術和模式要求現有的IT基礎設施提供更高水平的計算服務。因此，在制造業信息化中，需要建立面向虛擬化的資源分配架構，提供客戶驅動的服務管理和計算風險管理，維護面向服務水平協議(SLA)的資源分配體系。虛擬化主要應用於制造業信息化中的集中式IT管理、應用集成、工業控制和虛擬制造。底層是制造企業的虛擬集群，由多個物理機組成。虛擬化軟件(VMM)在每個物理服務器上運行，虛擬機在虛擬化軟件上運行以完成各種任務。虛擬計算資源池的虛擬化管理軟件(VMS)為IT環境提供集中、自動化的操作和資源優化功能，並可以快速部署向導和虛擬機模板。虛擬計算資源池中的虛擬機封裝了不同類型的客戶操作系統(GuestOS)以及運行在其上的數據層和服務層應用(App)，形成了企業協同設計制造的完整體系，為表示層的用戶提供各種形式的數據處理和顯示功能。在圖1的框架中，虛擬計算資源池的動態資源調度(DRS)模塊可以持續監控物理機之間的資源利用情況，並根據反映業務需求和不斷變化的優先級的預定規則在多個虛擬機之間分配可用資源。在制造業信息化中，很多IT集中管理、應用集成、工業控制、虛擬制造等應用需求都會以各種服務的形式封裝到虛擬機中，如制造任務協同服務、資源管理服務、信息訪問服務、WWW服務、工業控制服務、應用系統集成服務、數據管理服務、高性能計算服務、工具集服務等。同時，支持所有應用需求的數據庫也封裝成虛擬機，如企業模型庫、制造資源庫、產品模型庫、專業知識庫、用戶信息庫等。虛擬化的獨特優勢使it能夠確保關鍵業務在所有虛擬機中持續可靠地運行。2.2虛擬化在制造業信息化應用框架中的作用虛擬化在制造業信息化中的應用主要包括:
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