摘要：针对目前校园信息化建设中服务器管理面临的问题，探讨了主流虚拟化技术，基于Parallels Virtuozzo Containers平台（PVC），分析了其主要技术及优势，在校园网中应用PVC，使网络性能得到了提高。
关键词：虚拟化技术；PVC；校园云建设
中图分类号：TP302
文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2014）003-0026-02
0 引言
随着信息化时代的发展，校园信息化建设也逐步向云计算、大数据、物联网等新技术方向发展，校园云是目前高校信息化建设的目标和方向，虚拟化技术是云技术建设的基础核心。在校园云建设中，各种应用系统越来越多，服务架构也越来越复杂，应用服务器数量迅速增加，使得传统服务器管理面临如下问题[1]：①基础架构没有有效整合，硬件和软件资源利用率低；②系统维护和变更流程复杂，不能迅速满足业务需求；③安全性问题逐渐显露，系统的可用性和数据的安全性差；④安装和维护成本逐年上升，包括系列配套设施和电力消耗成本加大。
要解决以上问题，达到提高服务器利用率、提升安全性、更好地保障学校教学科研工作的要求，利用服务器虚拟化技术是可行之路。
1 虚拟化技术
虚拟化技术[2]是一种将底层物理设备与上层应用操作系统、软件分离的去耦合技术。服务器虚拟化是将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，通过区分资源的优先次序，随时随地将服务器资源分配给最需要的负载，以此简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备资源的情况。
1.1 主流虚拟化技术
按照虚拟化实现层次，主流虚拟技术分为以下几类：
（1）CPU指令集虚拟化。以固化的指令集完成虚拟化中涉及的资源地址的映射和转换（Intel VT）。
（2）并行虚拟化（也称为半虚拟化）。在一个HostOS系统（目前只能是Linux）的基础上，同时启动多个GuestOS系统并行运行（Xen）。
（3）硬件虚拟化（也称为全虚拟化）。在HostOS上通过软件创建虚拟硬件，并以虚拟硬件安装虚拟机操作系统运行（VMware）。
（4）操作系统虚拟化。在HostOS操作系统上，对操作系统做虚拟化分割，将不同用户隔离到不同容器中（PVC）。
（5）应用虚拟化。将某一应用程序通过某种配置方式，隔离分割（Webhosting）。
目前，广泛采用的主流虚拟技术包括硬件虚拟化和操作系统虚拟化，见表1[3]。
1.2 硬件虚拟化与操作系统虚拟化对比
（1）相似：同为虚拟化技术，都可以实现完备的3种安全方案（在线迁移、集中备份、HA双机）。
（2）区别：硬件虚拟化通过多个异构的操作系统并行运行，性能稍差；操作系统虚拟化通过同架构的宿主操作系统上的虚拟化核心软件层，分割宿主系统，性能更好。
（3）特色：硬件虚拟化可实现异构，兼容旧版本的操作系统如Windows NT，但缺乏对虚拟机的系统级、应用级管理，且不具备深度的资源共享能力；操作系统虚拟化具有很强的应用管理能力，管理功能可深入到虚拟容器中，如软件批量安装、批量分发补丁等应用程序的运维，此外还可实现资源的高度共享分配调度。
2 虚拟化解决方案
针对上述情况，笔者院校在校园网服务器改造上采用了PVC（Parallels Virtuozzo Containers）平台[4]。PVC采用的是操作系统虚拟化技术，将一台服务器上的一个操作系统虚拟为多个应用程序容器，分发给多个用户使用。多个操作系统在同一时间一起运行在同一台主机上，一台机器可以支持Windows、Linux、Unix等操作系统共同运行，而不需要重启来切换操作系统，可以说虚拟化就是把计算机如存储空间、运算能力以及应用程序等资源抽离出来，让资源的使用方式更具效率。
2.1 操作系统虚拟化软件
Parallels PVC虚拟化软件采用了Windows操作系统虚拟化技术，所有Container共享同一个操作系统和部分应用程序，包括硬盘和内存。虚拟出来的虚拟机无需Windows单独授权，被微软认可为正版，利用模板技术Container支持大规模批量部署，系统资源的更改实时生效（例如：CPU、内存、磁盘空间），无需重新启动Container，自带全系统备份功能，无须使用第三方备份软件就可以实现灾难级别备份，高效的磁盘I/O，虚拟机在无SAN裸映射情况下，I/O与实际磁盘几乎一致；每个节点的许可不限制CPU数量、内存大小及虚拟机的数量。
2.2 PVC主要优点
使用基于操作系统虚拟化技术的 PVC，具有多方面的独特优势。每个虚拟机都包含一套完整的系统，因此不存在潜在的冲突，互不干涉，独立运行，就像单独的物理服务器一样。虚拟化可以减少服务器需求数量、提高服务器使用效率、降低系统管理复杂度、增强服务器可用性、节省投资和维护成本。
2.2.1 高性能低损耗
PVC采用操作系统虚拟化技术，这是一种基于系统的软件分区技术，自身并不产生模拟硬件设备的损耗。PVC 可实现在一台服务器上运行数百个应用程序。 PVC 还具有最接近原始物理服务器的性能，同时允许应用容器获取最大程度的资源。PVC 上的每个应用容器可支持 16路CPU、64GB内存，允许运行高负载资源密集型应用，这一技术指标更是远超硬件虚拟化技术。除此之外，PVC 还支持资源独享、共享两种资源分配方式，可在配置较低的服务器上，以共享资源的方式运行多个容器，尽可能提升服务器资源的使用效率。借助于操作系统平台，PVC 可以实现x86/x64/ia64 三种架构平台的虚拟化。尤其是 IA64安腾平台的虚拟化，PVC 可对Windows for IA64及 Linux for IA64提供操作系统虚拟化支持，这一点正是 PVC 所独有的优势。
