虚拟技术应用（精选十篇）
虚拟技术应用 篇1
关键词：虚拟化技术,服务器虚拟化,Vmware,硬件资源利用率
1 引言
上世纪60年代IBM公司首先在昂贵的大型机系统上实现了虚拟化应用, 对硬件系统进行逻辑分区, 形成若干独立虚拟机, 提高硬件资源利用率。近年来随着x86处理器性能的提升和应用普及, 虚拟化这一技术被导入用户群更广泛的x86服务器平台。伴随着基于x86体系结构的服务器虚拟化技术的日益发展, 虚拟化技术的概念已经成为目前I T行业备受瞩目的焦点之一。服务器虚拟化技术能够很好地解决服务器和桌面应用部署日益增长所带来的I T基础架构费用和运作维护难题, 它体现在能够提升硬件资源利用率, 降低硬件采购和基础运维成本, 简化应用部署, 提高运维效率等方面上。服务器虚拟化技术将会对企业数据中心的部署和管理产生深远影响。
2 虚拟化技术概述
在计算领域, 虚拟化是一个宽泛的术语, 指的是对计算机资源的抽象。虚拟化对其用户, 不管是应用程序还是终端用户, 隐去了计算资源的物理特性, 呈现为一个物理的资源表现为多个虚拟资源, 或多个物理资源表现为一个单一的虚拟资源。也就是说虚拟化的对象是各种各样的计算资源, 经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了具体的硬件实现细节, 用户可以在虚拟化中实现真实计算环境中的部分或全部功能。
虚拟化技术常用的大致分类:
(1) 基础设备虚拟化。包括网络虚拟化、存储虚拟化等作为支撑计算环境的基础设施。网络虚拟化是指将网络的硬件和软件资源进行整合, 向用户提供虚拟网络连接的技术, 例如现在成熟的VLAN技术和VPN技术等。存储虚拟化是指为物理存储设备提供一个逻辑视图, 通过这个视图的统一逻辑接口来访问被整合的存储硬件资源的技术, 例如广泛使用的RAID技术、SAN、NAS技术等。
(2) 系统虚拟化技术。这里主要指服务器虚拟化, 它是被广泛接受和认识的一种虚拟化技术, 通过虚拟化可以实现操作系统和物理计算机的分离, 使得在一台物理计算机上可以同时安装和运行一个或多个虚拟的客户机操作系统 (Guest OS) 实例。在这种虚拟化技术的背后, 其核心是虚拟化平台 (Hypervisor) 的概念。虚拟化平台负责对虚拟机提供硬件资源抽象和虚拟机的管理, 为客户机操作系统提供虚拟硬件运行环境。根据虚拟化平台的运行方式, 又可分为寄宿型虚拟化和原生型虚拟化。寄宿型虚拟化的虚拟化平台表现形式为运行在宿主操作系统 (Host OS) 之上的应用程序, 利用宿主操作系统的功能来实际硬件资源的抽象和虚拟机的管理, 而原生型虚拟化的虚拟化平台表现形式则是直接运行在硬件平台之上, 不需要宿主操作系统的支持。
(3) 软件虚拟化技术。这类虚拟化技术主要包括应用虚拟化和高级语言虚拟化。应用虚拟化将应用程序和操作系统分离, 独立为应用程序提供了一个虚拟的运行时支撑环境。高级语言虚拟化则解决了可执行程序在不同体系结构计算机间迁移的问题, 典型的例子就是Java虚拟机的应用。
3 VMware虚拟化产品介绍
随着x86服务器虚拟化市场的日益发展, 众多厂商加入该领域, 包括VMware、Xen、Redhat、Microsoft等。作为x86虚拟化领域具有主导地位的厂家, VMware产品可以帮助用户实现虚拟化基础设施、整合资源、提高资源利用率、在降低运行维护成本的同时, 增强业务的灵活性、可用性和安全性。VM ware的虚拟化产品可以运行在Windows、Linux和Mac OS平台上。
目前V Mware主要有三条虚拟化产品线:数据中心产品主要面对企业服务器市场;桌面和应用产品面向企业桌面用户或个人用户以及虚拟化辅助管理产品。下面我们就对常用的VMare产品组件进行介绍。
(1) VMware ESX Server:是VMare公司最重要的企业级虚拟化平台产品, 也是VMare infrastructure虚拟化套件最重要的组成部分。它是数据中心虚拟化的基础, 能够整合数据中心的计算资源, 网络资源, 和存储资源, 并将它们动态地分配给虚拟机。ESX Server直接运行在服务器硬件裸机上, 不需要任何操作系统的支撑。比VMware Server的性能更好, 系统资源开销更小。
(2) VMware ESXi server:是免费的服务器虚拟化平台, 在保持ESC server功能的前提下, 对原有的虚拟化平台进行了缩减, 使得ESXi的安全性有所提高, 成为固件虚拟化平台合适的选择。ESXi上所运行的虚拟机性能接近于物理机的性能。
(3) VMware Server:也是免费的服务器虚拟化平台 (前身是GSX server) 。与ESX server不同, VMware server是作为一个应用程序安装在宿主操作系统Wi ndows或Linux上, 而虚拟机则运行在VMware server上。由于没有直接安装在物理机上, 因此VMware server的性能不如ESX server。
(3) VMware Work Station相当于个人版的虚拟化平台, 和VMware Server类似, 也是要安装在一个宿主操作系统下, 操作系统可以是Windows或Linux, 区别在于没有web远程管理和客户端管理功能。
(4) VMware Player也是一款免费的运行在Windows和Linux上的虚拟化软件应用程序。它本身不能创建和管理虚拟机, 但能够运行多种虚拟机, 这些虚拟机可以来自:VMwareworkstation、VMwarefusion、VMware server、VMware ESXserver。
(5) Vmware v Center server是一个可扩展的虚拟化平台管理工具集, 使用户能够对数据中心的数量庞大的物理机和虚拟机进行集成管理。
(6) VMware vCenter Converter是一款物理机到虚拟机转换 (P2V) 软件。可以将安装有Windows的物理机转换为VMw are格式的虚拟机。还可以在两个不同V Mw are平台之间进行虚拟机的转换。
4 虚拟化技术的应用实例
虚拟化技术除了具有在企业数据中心降低投资运营成本, 提高设备利用率, 减轻管理负担, 快速部署应用等优点外, 作为个人用户也能够在产品测试, 学习培训方面发挥着较大作用。在不具备物理硬件设备的情况下, 我们可以利用虚拟机技术进行软件功能测试和学习培训之用。
为了更直观地了解虚拟化技术, 下面通过利用VMware server1.0虚拟化软件在笔记本电脑上创建两台solaris10操作系统虚拟机, 并安装oracle10g数据库和Sun cluster3.2高可用性软件, 完成虚拟化环境下的模拟测试, 从一个侧面获得虚拟化技术给我们带来的体验。
4.1 虚拟化环境
(1) 笔记本硬件配置:
1台IBM X61笔记本 (Intel cpu 2.2 GHz、内存3 GB、硬盘空间250 GB)
(2) VMware虚拟机配置:
使用VMware server 1.0.10版本软件创建2台虚拟机;每台虚拟机1块本地硬盘、1块bridged模式网卡、2块host only模式网卡, 用于心跳线网卡;2块共享阵列硬盘。
(3) 虚拟客户机软件配置:
Solaris 10 U3 for x86、Sun Cluster3.2 for x86、Oracle 10g (10.2.0.1.0) for solaris x86
4.2 虚拟设备创建
按照VMware虚拟机创建向导来创建两台虚拟机。虚拟机类型选择Solaris1064bit, 每台虚拟机内存使用1GB、本地硬盘12 GB。
(1) 第一台虚拟机上创建2块共享硬盘:
VM-->Setting-->Hardware-->Add-->hard disk (scsi接口)
每块硬盘大小设置为8 G B。为了便于以后管理方便, 建议将共享盘创建在单独的目录中, 和虚拟机目录分开。通过选择“advanced”界面将两个共享盘的缺省scsci接口号修改为2.0、2.1。
(2) 第二台虚拟机上创建共享硬盘。
VM-->Setting-->Hardware-->Add-->harddisk-->use a existing virtual disk-->指定上述已创建的共享硬盘目录-->点击硬盘文件选择。
(3) 两台虚拟机上各添加两块host only网卡:
VM-->Setting-->Hardware-->Add-->ethernet adapter (host only类型)
(4) 修改两块共享盘的虚拟机配置。
修改2台虚拟机配置目录中后缀为.v m x的配置文件, 增加共享硬盘属性:
4.3 客户机操作系统安装
通过笔记本的光驱或硬盘中的ISO文件进行Solaris操作系统的安装。操作系统安装时, 建议选择最完全的软件包安装模式。2台虚拟机的Solaris系统要分别安装, 不要通过拷贝复制的方法产生另一台Solaris虚拟机, 否则Sun Cluster在DID设备识别方面会存在问题。
4.4 安装Sun Cluster软件和Oracle Agent包
在两台虚拟机node1和node2上安装Sun Cluster和agent软件。
root@sol10-1#./installer
大致的安装过程和应注意的安装选项:
选择部分安装方式, 只安装Sun cluster软件和Oracle agent。
选择稍后配置选项。
最后按照屏幕提示一步步完成安装, 并重启Solaris系统。
4.5 创建Sun Cluster群集
4.5.1 准备群集配置环境
在2台node上配置下列信息。
(1) 编辑/etc/hosts文件增加对端节点IP和应用服务IP。
(2) 在每个node上编辑/.rhosts文件, 设置对方为信任主机。
(3) 配置每个node的单网卡IPMP组:
node1主机的/etc/hostname.e1000g0文件:
sol10-1 netmask+broadcast+group ipmp1 up
node2主机的/etc/hostname.e1000g0文件:
sol10-2 netmask+broadcast+group ipmp1 up
(4) 确认两个node的/etc/name_to_major文件的did和md参数相同。
(5) 增加SC环境变量:
(6) 在/etc/vfstab文件中配置好/globaldevices文件系统。
4.5.2 创建Cluster群集架构
(1) 在node1上创建cluster群集。
root@sol1-1#scinstall
大致的安装过程和应注意的安装选项:
(2) 将node2安装加入cluster群集。
4.5.3 创建Quorum设备
只需在node1机器上完成下列操作。
(1) 选定quorum设备
(2) 为Cluster群集增加quorum设备
4.5.4 创建Cluster群集资源组
此时资源组中只包括device group、服务IP和文件系统。
4.6 安装和配置Oracle数据库
在两个node上设置oracle运行环境。
(1) 创建oracle组和用户
(2) 配置solaris10的系统内核参数。
(3) 设置oracle用户环境变量
(4) 安装oracle软件。建议将oracle软件安装在全局共享文件系统上, 这样的好处是不需要在两个节点上都安装oracle软件。
(5) 创建数据库和监听服务, 修改监听IP为服务IP地址。
(6) 创建Sun Cluster使用的数据库监控连接用户, 并赋予权限。
4.7 创建Cluster群集数据库资源和监听资源
只需在node1上完成操作。
(1) 创建数据库服务资源
(2) 创建数据库监听资源
(3) 激活数据库和监听服务资源
至此, 在虚拟机环境下我们完整地模拟了两台物理机的高可用性应用配置的过程。接下来的事情, 我们就可以进行各种各样的H A功能体验和培训学习了。
5 结语
近年来随着多核处理器、集群、网格甚至云计算的广泛部署, 虚拟化技术在商业应用上的优势日益体现, 不仅降低了I T成本, 而且还增强了系统安全性和可靠性, 虚拟化的概念逐渐深入到人们日常的工作与生活中。本文对虚拟化技术进行了简单介绍, 并用一个完整的虚拟化应用实例, 从一个侧面体会了虚拟化技术的含义和应用前景。
参考文献
虚拟技术应用 篇2
虽然服务器虚拟化被看作是系统和数据中心团队的管辖范围，但网络人员必须管理一个新的虚拟网络交换机(vSwitches)层，它位于超级管理程序中，并且存在许多严重的管理问题。工程师可以在一系列的网络边缘虚拟化技术中找到这些问题的解决方法，这些技术包括分布式虚拟交换机、虚拟桥接和I/O虚拟化。所有这些虚拟化网络技术的目标是在虚拟化中实现更好的可管理性、政策实施、安全性和可扩展性。
网络边缘虚拟化：vSwitch问题的解决方法
有一些最新的仍在继续开发的产品通过改进服务器虚拟化网络支持来解决传统vSwitch的缺点。其中大多数改进虚拟化网络的方法都是使用各种网络边缘虚拟化方法。这些技术包括：
分布式虚拟交换(DVS)：通过DVS，虚拟交换机的控制层和数据层是分离的。这使得多个虚拟交换机的数据层能够由一个实现了控制层功能的外部集中管理系统统一管理。这种分离使得整合vSwitch控制层与物理访问交换机和/或虚拟服务器管理系统的控制层变得更简单。除了I/O带宽的CPU约束，DVS功能可能解决传统vSwitch的所有缺点。
通过VMwarevNetworkDistributedSwitch，控制层被整合到vCenter管理系统中。这个整合使虚拟交换机能够利用包括简单检测网络流量获得的信息在内的许多复杂信息，并能够将最多64个虚拟交换机作为一个分布式交换机管理。
Cisco的DVS方法具体是由CiscoNexus1000v交换机体现的，它提供了一个扩展的特性集(位于 VMwarevNetworkAPI之上)，并兼容其他Cisco网络产品。Cisco是基于VN-Link功能事例vCenter和Nexus控制层的，在VM和DVS之间建立一个虚拟链路，它可以以一种模拟从服务器到Cisco硬件访问交换机的物理链路方式进行管理。VN-Link目前已经实现在 CiscoNexus1000VSeriesDVS中，它将由一个支持网络接口虚拟化的新型Cisco服务器接入或聚集交换机支持。这允许超级管理程序将所有VM流量的交换卸载到外部接入交换机，
将交换负载转移到外部网络可以实现网络可见性，但也会增加服务器接入交换端口的负载，并且可能会引起延迟的增加。这些外部交换机的VN-Link功能依靠额外的数据包标记(VN-Tag)实现VM接口的网络可见性及网络政策的应用。
通过vNetworkAPI，虚拟交换机的其它实现可能很快就会出现，很可能源于开源的OpenvSwitch项目。 OpenvSwitch已经兼容许多的虚拟化环境，包括Xen、XenServer、KVM和QEMU。值得注意的是，DVS领域目前还没有标准，但是通过利用VM移植过程中的网络状态传输的可能应用，OpenVirtualizationFormat(OVF)是一个描述VM属性的提议元数据标准。
边缘虚拟桥接(EVB)：IEEE802.1WorkGroup正在制定一个名为EdgeVirtualBridging(EVB)的标准。
EVB标准(IEEE802.1Qbg)的制定是基于一个名为VirtualEthernetPortAggregator(VEPA)的技术。通过 VEPA，来自于VM的所有流量都会被转发到邻近的物理接入交换机，或者当目标VM也位于同一个服务器时被转回到相同的物理服务器。在后一种情况中，流量作了一个180度的转向。因此，VEPA使网络接入交换机能够看到虚拟机流量流，及其之上的政策控制。
EVB/VEPA将实现一个基于标准的解决方案，它不需要在超级管理程序中使用基于软件的交换(这是类似于CiscoVN-Link的标准方法，它由一个外部物理交换机完成，虽然其中的实现细节可能会很不一样)。虽然IEEEEVB能够有效地解决管理可扩展性、流量可见性和一致的政策实施等问题，但是它还不一定会整合虚拟服务器管理系统或解决VM移植相关的网络状态的自动传输问题。EVB得到广泛的供应商支持，但是它仍然处于标准化过程的早期，所以EVB的预标准版本很可能在未来的12到18个月占主导位置。
单一源I/O虚拟化(SR-IOV)：在不久的将来，硬件NIC将会使用SR-IOV技术将基于软件的虚拟功能转移到PCINIC 硬件。虽然基于SR-IOVNIC能提高I/O性能，但是他们本身不能解决其它问题，如管理可扩展性、缺少网络流量流的管理可见性。然后，SR- IOVNIC也将给硬件带来边缘网络技术的支持(如FCoE、iSCSI、CEE/DCB、RDMA)，并且也可能发展并为某些虚拟交换机型提供硬件支持。
使用网络边缘虚拟机发展数据中心LAN
虚拟化技术应用探索 篇3
【关键词】虚拟化；服务器；探索
一、前言
随着信息化建设发展，服务器及桌面终端数量逐渐增加，从而带来IT运维工作压力增加，基础设施需要扩容等问题。通过采用虚拟化技术，对现有服务器进行虚拟化整合，可以提高服务器资源的使用率，降低设备及服务采购成本，提高业务的连续性，采用虚拟化桌面将提升IT管理效率、增强数据安全性，简化IT维护工作。
二、技术简介
服务器虚拟化：将服务器物理资源抽象成逻辑资源，使一台服务器变成几台相互隔离的虚拟服务器，CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合。
桌面虚拟化：利用虚拟化技术，将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。桌面虚拟化依赖于服务器虚拟化，在数据中心的服务器上进行服务器虚拟化，生成大量的独立的桌面操作系统（虚拟机或者虚拟桌面），同时根据专有的虚拟桌面协议发送给终端设备。终端用户通过瘦客户机、PC机或者平板电脑等其它终端设备连接到数据中心，并使用这些虚拟机。
三、服务器虚拟化
3.1现状分析
目前，IT运维人员在工作中面临以下问题：1.为保证系统安全性和可靠性，数据库服务器一般采用双机热备的方式，应用服务器采用负载均衡技术，服务器数量众多。安全性和可靠性虽然得到提高，但部分服务器系统压力低，系统资源没有得到充分利用，同时也增加了维护成本及维护工作量。2.测试服务器资源利用率低，没有业务应用需求时，测试服务器资源利用率不高。3.有些系统配置的是单机，硬件故障或维护、升级时需要停机进行操作，造成业务系统中断，影响了业务系统使用。4.服务器数量多，占用空间大、耗电量大，成本高。
3.2解决方案
采用若干台服务器作为虚拟服务器集群ESXi主机，一台服务器安装VMware的vCenter作为统一管理平台，通过控制台对物理服务器和虚拟机进行统一管理。由于实现VMware的各种功能需要共享存储的支持，这里采用一台中端FC-SAN存储，两台光纤交换机，做双光纤通道，提高可用性，保障业务的连续性。
通过vCenter新建数据中心，在数据中心里新建集群，将ESXi主机加入集群中并启用vSphere High Availability （HA）和vSphere Distributed Resource Scheduler （DRS）等功能，然后根据业务实际情况在集群上新建虚拟机并进行相关配置。
vSphere HA可为虚拟机中运行的应用提供易于使用、经济高效的高可用性。一旦物理服务器出现故障，可在具有备用容量的其它服务器中自动重新启动受影响的虚拟机。若操作系统出现故障，则会在同一台物理服务器上重新启动受影响的虚拟机。使用vSphere HA功能在整個虚拟化IT环境中提供高可用性，没有传统群集解决方案的成本或复杂性，不需要考虑应用操作系统设置或应用系统基础硬件配置，不需要专门硬件和软件支持。
vSphere DRS可以跨vSphere服务器持续地监视利用率，并可根据业务需求在虚拟机之间智能分配可用资源，保证业务系统维持在最佳运行状态。
利用VMware的虚拟化技术，能够减少服务器数量、许可服务及运行维护等各种开销，同时提高了业务系统的连续性。
四、桌面虚拟化
4.1现状分析
目前，IT运维人员在工作中面临以下问题：1.终端数量众多并且分散在各处，并且PC机的安全漏洞较多，容易被蠕虫和木马等恶意软件加以利用，IT运维部门要用有限的人员和预算应对不断增长的IT维护的工作。2.虽然PC机硬件相对便宜，但是随之带来的大量管理和运维工作，包括对PC机硬件维护、操作系统维护、应用系统安装配置，这些进一步增加了运维成本。3.由于终端分散在各处，难以保障数据的安全。一方面要保证PC机上的数据能有效备份并能在故障或文件丢失时恢复，另一方面要保证不发生数据泄密导致的安全事件。4.PC机的利用率通常比较低，资源没有充分利用，而分布式特性使人们难以通过集中资源的方式提高利用率和降低成本。以上这些问题对信息管理部门管理工作提出了更高要求。
4.2解决方案
通过采用VMware View将虚拟桌面整合到数据中心的服务器中，从而实现集中、自动化的桌面管理，并可通过一台终端实现对若干虚拟桌面的可扩展管理。
首先通过vCenter将若干台服务器建成虚拟桌面集群，并在其中新建两个虚拟机，在其上一台虚拟机上创建AD域控制器，并在AD域控制器中创建相应的组织单位、用户组和虚拟桌面用户以便于应用各种域策略。在另一台虚拟机上安装View Connection Server。然后在vcenter上安装View Composer，并在虚拟桌面集群中部署源虚拟机（父克隆模板），在虚拟机模板上安装相应的操作系统及应用软件并进行相关配置。通过虚拟机快照产生多个虚拟桌面系统，每个虚拟桌面对应一个客户端。最后登录View Manager控制台，配置View Connection Server、vCenter Server和Composer，建立虚拟桌面池并将虚拟桌面分配给域控制器上所创建的用户。
客户端通过终端设备中的View Client登录View Connection Server，就可以像使用本地的PC机桌面一样使用虚拟资源。当管理员需要维护这些虚拟桌面系统时，只需对相关父克隆模板进行维护，对应的虚拟桌面就会自动更新。系统管理员也可以通过虚拟桌面管理器对用户虚拟桌面系统的磁盘空间、USB接口等资源进行管理。
五、小结
采用虚拟化技术不仅能充分发挥服务器性能，提高资源利用率，提升服务可用性，降低企业IT运营成本，包括硬件、许可服务及运行维护成本，同时能减少能源消耗，实现绿色环保。
作者简介
虚拟技术应用 篇4
虚拟技术是一种基于计算机的创造模拟技术,它以计算机仿真技术为基础,综合了各个领域诞生的新技术,形成了一个综合的系统技术群。它的应用领域非常广泛,涉及产品的设计制造、建筑的设计开发以及医疗、环保、管理、娱乐和教学等方面,对这些领域的发展起到了不可估量的作用。
虚拟仪器技术是基于计算机由用户自己设计、定义组成仪器的技术。运用虚拟仪器技术,用户可以在计算机里设计或定义新的理论和新的算法来适应不同的测量需求。它突破了传统测量仪器的概念,在仪器的设计、制造与使用方法上进行了突破性的创新,不仅保持了传统仪器的功能,而且实现了传统仪器无法实现的许多功能,降低了仪器的维护费用,使仪器的功能和使用效率得到提高。
1虚拟制造技术与应用
虚拟制造(Virtual Manufacturing,VM)是实际制造过程在计算机上的映射, 即采用计算机仿真与虚拟现实技术,在高性能计算机及高速网络的支持下,在计算机上群组协同工作,实时地、并行地模拟产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业生产的成本管理与控制。
虚拟制造技术的关键就是在计算机中建立起虚拟的生产环境:以产品为核心,并围绕产品进行设计建模、制造加工和生产管理等一系列的生产过程。产品开发的关键技术是在并行工程CE环境及企业范围内实现产品信息管理PM、计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM和计算机辅助工程CAE的集成以及快速原型制造RPM、VRT及国际互联网技术等。
虚拟制造技术是对真实加工制造过程的动态模拟仿真,通过对产品外形设计、加工及装配过程的模拟仿真以达到优化产品设计、加工工艺过程、产品制造环境配置和生产供给计划以及优化制造过程并改进生产系统的目的。虚拟制造从根本上改变了设计、试制、质量测试、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前,通过运用建模工具、分析工具等软件工具,在虚拟环境中生成软产品原型以代替传统的硬样品进行产品分析试验,对其性能和可制造性进行预测和评价,从而可以及时地对产品模型进行修改和调整,对加工及装配进行修改,缩短产品的设计与制造周期,降低产品的开发成本,提高系统快速响应和适应市场变化的能力,使企业的生产能够迅速地与市场挂钩。
2虚拟仪器技术
虚拟仪器是美国NI公司在20世纪80年代中期提出来的,是电子测量技术与计算机技术深层次结合、具有很好发展前景的新一类电子仪器。它以计算机作为仪器统一的硬件平台,充分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等智能化功能,同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化,使之与计算机结合构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同,同时又充分享用了计算机智能资源的全新仪器系统。它是微电子、通信、计算机等现代科学技术高速发展的产物。
虚拟仪器技术实际上就是在测试系统或仪器设计中尽可能地以软件的形式代替硬件。虚拟仪器软件由应用程序和I/O接口仪器驱动程序两大部分构成。其中,应用程序包含实现虚拟面板功能的前面板软件程序和定义测试功能的流程图软件程序;I/O接口仪器驱动程序用来完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。NI公司的LabVIEW是一款可视化的图形编程软件,它不仅提供了几乎所有经典的信号处理函数和大量现代的高级信号分析工具, 且还非常容易和各种数据采集硬件集成。它是计算机硬件、仪器测控硬件和用于数据分析及图形用户界面软件之间的有效结合, 具有测量精度高、重复性好、测量速度快及易于扩展等优点。
3虚拟仪器技术在虚拟制造上的应用
虚拟仪器技术可以方便地将硬件系统和软件系统集成在一起,大大地节省测试的时间和空间,提高工作效率,因此在测控系统开发方面具有强大的优势。如果将虚拟仪器技术广泛地应用于虚拟制造中,将对虚拟制造技术的发展提供强有力的支撑。虚拟仪器技术可以运用在以下两个方面:
3.1 测量系统的设计
利用LabVIEW高度可视化的特点可以对测量系统的前台面板进行有效的设计,主要是进行相应功能的编制,以实现对相关数据的采集、分析处理、输出、存储和显示。通过编程在计算机屏幕上生成一个与传统仪器面板相似的图形界面,用于显示测量的数据结果。在测量中用户可以通过鼠标对面板上的开关和按钮进行各种操作,并且可以输入事先计算好的数值进行模拟运算以便验证测量结果的准确性。通过选用LabVIEW的波形显示器控件,实现数值显示,并且加入理论计算功能,使得实际数据可以和理论数据进行对比,方便调整实际测量中的误差,同时加入数据保存控件并将所得的测量数据及时保存。测量系统面板设计见图1。
3.2 测量系统的远程控制
利用强大的网络进行远程控制可以为企业节省大量的空间和时间,虚拟仪器技术提供的远程控制技术可以为虚拟制造技术的发展提供重要的帮助。LabVIEW为方便远程用户的使用提供了相当强大的远程控制功能。利用远程面板(Remote Panels)技术,通过Web发布工具生成网页,并放在发布目录下,供客户端用户通过Web浏览器进行远程访问和控制,利用它可以使远程的用户通过通用的网络实时地掌握测试系统的情况并做出相应的操作。这样即使用户不在操作现场也可以很方便及时地掌握最新情况。测量系统的Web发布面板见图2。
LabVIEW除了上述的Web发布技术,还可以在本地机器上实现程序的远程动态控制。利用LabVIEW中的VI Server进行设置,设置的过程和参数见图3。VI Server的网络通讯使用TCP/IP协议,端口号为3363。
完成了VI Server的设置,利用图4的控制程序可以将远程计算机上的LabVIEW应用程序在本地机器上打开运行。利用Open Application Reference 函数,输入希望连接的远程计算机的地址,并将打开远程计算机上LabVIEW的参考号输入到Open VI Reference函数中。Open VI Reference函数的路径参数连接远程计算机测量系统VI的路径再调用程序,这样就可以在本地实现程序的远程控制。
4结束语
摘要：随着生产的发展,虚拟制造技术由于其能缩短企业产品的生产周期、提高产品质量、降低产品的生产成本、提高产品的市场竞争力而受到越来越多的重视。虚拟仪器技术是一种基于计算机的自动化测试仪器技术,是计算机技术和现代仪器技术相结合的产物,它实现了传统仪器测量理论和测量方法上的革命性突破,同时具有远程的可操控性,为虚拟制造提供了重要的支撑,是虚拟技术的一个重要组成部分。
关键词：虚拟制造,虚拟仪器,测试系统,远程控制
参考文献
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虚拟机应用与感受 篇5
虚拟机是一个虚拟系统平台，嫁接在真实的物理平台之上，安装到系统里面以后，可以在虚拟机中安装多个操作系统如windows，linux等。理论上虚拟机可以使虚拟系统和真实系统完全隔离开，使用虚拟系统上网可以避免在遭受网络攻击时导致真实系统崩溃，瘫痪的也只是虚拟系统，针对服务器虚拟化是适用于核心业务，还是适用于周边业务，电话调查和网络调查的结果略有差异。45%的电话调查受访者表示服务器虚拟化仅适用于“安全性要求较低和访问量较低的周边业务，如DNS、目录、身份认证等”；而在网络调查中，只有36%的人表示虚拟化仅适用于周边业务，比持核心业务论观点的受访者比例高1个百分点。该项调查表明，多数用户还是希望先将周边业务运行在虚拟服务器上，然后再考虑核心业务的迁移。这也说明，用户对虚拟化应用的安全可靠性存在较大的顾虑
一、功能：同意时刻运行多个系统
二、VMware 的特点
1、虽然VMware只是模拟一个虚拟的计算机，但是它就像物理计算机一样提供了BIOS，你可以相同的方法更改BOIS的参数设置。你不需要重新启动就可以同时在一台计算机上运行多个操作系统，可以是在窗口模式下运行客户机，也可以在全屏模式下运行，当你从Guest OS切换到Host OS屏幕之后，系统将自动保存Guest OS 上运行的所有任务，以避免由于Host OS的崩溃，而损失Guest OS应用程序中数据。
2、每一个在主机上运行的虚拟机操作系统都是相对独立的，拥有自己独立的网络地址，就像单机运行一个操作系统一样，提供全部的功能，当然，如果你的计算机内存比较小的话，你明显感觉到速度很慢。最令人兴奋的是，当你的计算机在同时运行多个操作系统的情况下，如果，其中一个Guest OS的崩溃，但是并不影响 其它Guest OS的正常运行。
3、在虚拟机上安装同一种操作系统的另一发行版，不需要重新对硬盘进行分区，比如，你可以在Red Hat Linux的一个目录下，安装Turbo Linux 或者其它的Linux 版本，而不需要重新分区。
4、虚拟机之间支持TCP/IP、Novell Netware以及Microsoft网络虚拟网络以及Samba文件共享等。而且，支持Guest OS和Host OS之间以及不同Guest OS操作环境下的剪切、复制和粘贴操作。VMware支持CD-ROM、软驱以及音频的输入输出，和VMware 1.0相比，最新版本的VMware 2.03改进了不少，比如增加了对SCSI设备、SVGA图形加速卡以及ZIP驱动器的支持。比如，你运行的是英文版的Linux，而同时又想处理中文，在内存足够的条件下，那么同时运行Windows是一个不错的选择。
注意：目前还不支持MIDI声频,以及游戏控制器和操纵杆。
5、在VMware的窗口上，模拟了打开虚拟机电源、关闭虚拟机电源以及复位键等，这些按钮的功能对于虚拟机来说，就如同虚拟机机箱上的按钮一样。如果你的客户机的操作系统是Windows，在运行过程中非正常关机或者VMware崩溃，下次启动Windows的时候，它会自动进行文件系统的检查与修复。
三、VMware使用感受
VMwave是一款优秀的虚拟机软件，不像微软的VPC需要昂贵的i7 CPU，也不像Vbox一样功能极少。这是一款老牌的虚拟机软件，可以支持绝大部分操作系统的虚拟安装；并且当虚拟系统出现问题时，它还会自动进行文件系统的检查与修复。
1、软件安装与启动
1、虚拟机软件安装与启动
由于软件体积较大，对系统的配置较多，因此其安装会持续一段时间，但安装时并没有过多需要用户手动的配置，它会自动安装所需的组件，比如网络连接支持等。安装完成后会要求重新启动，之后即可进入虚拟软件主界面
评述：软件在安装时就给人一种功能强大的感觉，因为其在安装时会自动安装虚拟系统所需要的各项驱动程序；进入主界面后，仍然可以感受到这一点。在主界面中，虽然是英文界面，但我们仍然可以很容易的找到操作步骤及相应的配置选项。
2、创建第一个虚拟系统
新安装的虚拟机相当于一个新购买的硬盘，因此首先需要创建一个虚拟磁盘（相当于硬盘分区），然后再向此虚拟磁盘中安装相应的操作系统。
步骤1：创建虚拟磁盘
单击主界面右方的“New Virtual Machine”按钮进入虚拟磁盘创建向导。整个创建过程主要分为选择要安装的操作系统、定义此虚拟磁盘名称和存储位置、选择网络连接方式、分配磁盘空间等。步骤2：安装虚拟系统
完成虚拟磁盘创建后，在主界面上即可看到新创建的选项卡。从此选项卡界面下可看到当前创建的虚拟系统的大致情况，单击“Commands”栏下的“Start this virtual machine”按钮即可启动虚拟机系统。
在光驱中放入光盘，vmware会自动从光盘启动到安装向导；之后即可开始在此虚拟机中安装另一套操作系统。当系统安装完成后，即可按正常登录方式进入此虚拟系统。步骤3：功能配置
进入虚拟系统后，为延伸系统功能，可单击“VM”主菜单下的“Install VMware tools”命令来安装工具包。重新启动虚拟系统后，可利用此工具包实现虚拟系统与主机系统鼠标的无缝切换。
而关闭虚拟系统并单击软件主菜单上的“Edit/Preference”命令，可对虚拟磁盘的存储位置、虚拟系统内存等参数作调整。而如果选择“Edit/Virtual Network Settings”命令，则可为虚拟系统重新配置网络连接。
3、扩展功能与总体评述：
随VMware Workstation 还会安装一款名为“VMware Player”的工具，它省去了制作虚拟机的过程，只是一个系统“播放器”；即是说从VMware官方网站下载的系统的虚拟机文件，可以直接在此工具中播放使用，而无须再重新创建虚拟系统。
虚拟现实技术的应用研究 篇6
关键词：虚拟现实科技开发电子娱乐教育游戏
虚拟现实技术中的“现实”是泛指在物理意义上与功能意义上，存在于世界上的任何事物或环境。该虚拟程序可以是实际上可实现的环境，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的环境。而“虚拟”是指用电脑生成的意思，因此，虚拟现实是指用电脑生成的一种特殊环境，人们可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现某种特殊的目的，即人是虚拟环境的主宰。
虚拟现实的特征：1、多感知性一所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。2、浸没感—又称临场感或存在感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度，好像在现实世界中的感觉一样!3、构想性一强调虚拟现实技术有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
虚拟现实技术运用在科技开发上，用它来设计新材料，可以预先了解改变成份对材料性能的影响。在材料还没有制造出来之前就可以知道用这种材料制造出来的零件在不同受力情况下是如何损坏的。虚拟现实在商业上的应用主要体现在对产品的展示。例如，在展示一些高科技产品时，为了让用户能了解到这种技术的功能，内部的结构，销售商就会运用虚拟技术来模拟商品，像一个真实的物品展现在消费者面前，给消费者一种身临其境的体验，如：楼房销售，旅游景点，汽车销售等都利用这项技术。
虚拟现实技术运用在电子娱乐上，通过虚拟现实技术在娱乐领域的运用，英国科学家研制出现的利用虚拟现实技术模拟的滑雪器通过操控者利用模拟的一些设备如：头盔、显示装置、身穿的滑雪服装、脚上穿着雪橇板、通过手中的滑雪棒，在室内通过观察显示器的过程中出现的画面，可以模拟出滑雪场现场的情况，跟真的在滑雪过程是一样的感受。
虚拟现实技术运用在教育上：1、虚拟校园，虚拟校园是把一个真实的学校，通过虚拟现实技术活生生的展现在计算机上或是在你的面前，突破了传统单一的浏览方式，让自己能真的身临其境的去观察物体的每一个角度，灵活的浏览校园情境。在1996年时，天津大学就尝试着虚拟校园，让很多没有去过天津大学的人，也可以身临其境的去领略这所知名的大学。伴随着科技网络技术的发展，现在很多大学也在开始逐步的使用这样的技术来推广自己的学校。2、虚拟教学为现代教学带来了很多便利，运用这种虚拟技术，我们可以模拟出我们无法直接观察出来的，或是无法在现实中真实体验测试的，如一些复杂系统的结构和动态，给学生一种更直观的感受。3、虚拟现实技术在培训上的贡献是非常卓越的，由于这项技术有沉浸性的特点，这样就能够给参与培训的人有一个虚拟现实的空间，让其在这个虚拟的空间中扮演一个角色，能让他进人状态，身临其境的去学习。这样对学生的学习训练非常有利，能够帮助学生去感受和理解教学的内容，切身去解决问题。很早以前，西南交通大学做过这样一个虚拟教学实例，他们开发的机车驾驶模拟装置，就可以真实的模拟出列车运行的各种状态，让学生有一个真实的感受。通过对这个模拟装置的各种设置，真实模拟出各种事故应急情况，不断的给学生做训练，操作熟练后能马上参与到相应的工作。
虚拟现实技术在互动游戏领域的运用。三维技术，不仅是虚拟现实技术重要的应用方向，而且牵引着虚拟现实技术的发展。虚拟现实的全部技术在三维游戏里面都能找出。创造一个逼真的虚拟世界来满足真实感游戏，一般需要三维软件，创建出的模型、三维人物动画、立体的声音和其他资源等。为了能逼真且实时地实现图像信息，模拟复杂的虚拟世界，就必须设计合理的模型组织结构，并对虚拟世界中的每个对象“精雕细琢”地搭建三维模型，这是在三维虚拟系统里构建过程的重要工作。只有逼真的、实时的、高成像的三维场景和一套复杂的交互感应设备，才能满足虚拟现实的搭建，达到人和环境的现实融合，并且利用操纵键盘来输入与输出。也就是说，我们利用三维技术生成的三维场景。通过一些特殊的显示设备来模拟现实世界里你所能看到，然后将利用环境产生的互动，获得最接近真实的体验过程。虚拟现实技术，为互動娱乐方式的突破提供新的机遇。在科技发展的今天，有着先进强大的虚拟现实硬件支持下，加之真实，互动，情节化，多人参与等特点，新一代的互动传播方式，将把人们体验虚拟世界的经验，带到一个崭新的，人类从未触及的世界当中。
虚拟现实技术运用在其他领域里面，不但能模拟出真实场景，还能模拟出真实的人来，如一些主持人，歌星和演员等等。日本电视台推出的歌星DiKi，不仅歌声迷人且风采翩翩，引得无数歌迷纷纷倾倒，许多追星族欲亲睹其芳容，迫使电视台只好说明她不过是虚拟的歌星。创造出虚拟演员也是迪斯尼计划中的事，这将使“演员”艺术青春常在、活力永存。明星片酬走向天价，是导致使用虚拟演员的另一个原因。当虚拟演员逐渐的取代电影主角后，电影可能成为软件产业其中一部分，虽然虚拟演员也能成为出色的演员，但是始终也取代不了真人的幽默和人情味。之前由计算机拍成的游戏节目《古墓丽影》片中的女主角人选全球知名人物，预示着虚拟演员时代即将来临。
虚拟现实技术在虚拟校园中的运用 篇7
关键词：虚拟现实技术,虚拟校园,三维建模
1989年, 美国VPL公司创造了一个新词——虚拟现实, 这就是虚拟现实技术的前身。在21世纪, 最具有发展前景的计算机应用技术就包括有网络技术、多媒体技术及虚拟现实技术。利用计算机生成的虚拟环境, 进行交互和仿真的一种技术力量, 就是虚拟现实技术。自计算机问世以来, 人们对计算机应用技术的研究越来越深刻, 互联网的应用也在迅猛发展, 虚拟现实技术自然而然也就成为了科学界和产业界的研究方向, 在建筑、军事、医疗、教育等各个领域都有卓越的应用成效, 解决了以前不能解决的问题, 给经济、社会效益提供了卓越的贡献。本文通过阐述虚拟现实技术的含义、技术, 以及该技术在教育领域里如何应用, 为今后的研究方向提出建议。
1 含义与特点
虚拟现实技术是把人在社会里的听觉、嗅觉、视觉等行为利用计算机技术产生逼真的虚拟环境。使用该技术的人借助数据手套、头盔显示器等等设备将自己的肢体语言与计算机交互后, 得到虚拟环境对使用者多种感官信息的反馈, 就好似在一处幻觉地带里漫游。虚拟现实技术与多媒体技术、计算机图形技术不同, 它不是单一的计算机技术, 是多种计算机技术集于一体的新型技术, 其拥有交互性、沉浸性、真实性的基本特点, 沉浸性是它的最主要特点。虚拟现实技术最终目的就是让人们在计算机技术创造出来的虚拟环境里进行最真实的体验。
虚拟现实技术是一种综合型的新型计算机技术, 它的关键技术在于:系统集成技术——这是虚拟现实技术的重要组成部分, 分为技术合成、数据识别、信息同步技术等;实时三维技术——这项技术主要是在图像复杂度和图像质量不降低的情况下, 把刷新频率提高;动态环境建模技术——这是能实现虚拟现实技术的重要保证, 是虚拟现实技术的核心部分, 该技术主要是采取真实环境的数据, 成为与之相对应的虚拟环境的模型;立体显示技术和传感器技术——该技术是能实现人类与计算机交互的基础。
2 国内与国外研究情况相比较
2.1 国内
我国的虚拟校园系统在1996年的天津大学就已经进行开发, 目的是让所有人都能领略这所大学的秀丽风光。随着经济发展与科技进步的步伐, 部分高校也开始设计实施虚拟校园技术。西南石油大学的虚拟校园技术就是通过把地理信息系统技术与虚拟现实技术统一结合, 采取混合建模的方式得以实现。北京邮电大学的虚拟校园系统则是在B/S模式的基础上, 采用JAVA、VRML以及统一建模语言为工具得以实现, 具有多人同时交互的功能。将虚拟校园系统运用最成功的时香港理工大学, 在该大学的虚拟校园系统里人们不仅可以在虚拟的校园环境里随心漫游, 还可以在通过虚拟图书馆寻找资料, 并且可以使用虚拟实验室或虚拟教室进行网上教学, 还把电子地图和互联网结合在一起。
2.2 国外
虚拟现实技术的发源地是在美国, 其研究水平基本等同于国际水平。在美国, 大学里的虚拟校园系统已经在漫游校园景观的单一功能里增加教育教学及科研活动, 不仅如此, 学校还可以通过虚拟校园系统对学生日常生活、学习等各个方面进行管理。比如美国的辛辛那提大学和斯坦福大学都在网上成功了建立了功能完善的虚拟校园世界。在新加坡国立大学的虚拟校园系统中, 学生不仅可以学习各种知识, 并且还可以通过网络进行教育活动。加拿大的多伦多大学及澳大利亚的墨尔本大学等也都开发实施较为完善的虚拟校园系统。
3 虚拟现实技术在虚拟校园中的应用
宽带技术的广泛引用使得网络教育的范围逐渐扩大, 虚拟校园现已成为各大教育基地必备的网络技术设施, 虚拟校园技术主要采用基于VRML虚拟现实技术和基于真实图像绘制技术这两种方法建立虚拟校园。虚拟校园技术不仅能帮助初入校园的学生们尽快适应新环境, 感受到校园的教育氛围, 还能让学生学习到新的技术、新的知识, 培养学生学习的兴趣。
3.1 实现交互
虚拟校园系统里, 交互能使使用着体验到身临其境的感觉, 给予使用者直观的体验。能实现交互的方式有非编程交互与编程交互, 研究人员根据使用者的具体情况对两种交互进行详细研究, 确定交互实现的方式。
3.2 三维场景建模
图像与几何的混合建模、图像的建模、计算机图形学的几何建模是三维建模的主要方法。在实际应用里, 大部分虚拟校园系统都采取混合建模的方式, 采用VRMLPad和3Dstudio Max的方法实现虚拟情境的建模, 这么做的主要目的就是避免图像建模交互性不强、几何建模计算量大、硬件要求不高等弊端, 两种建模方式的优点也得到了最大发挥。
3.3 体验虚拟场景漫游
虚拟场景的漫游实际上就是把视点的位置不断的改变, 重绘三维场景, 修改获得新数据的相应参数, 达到三维动画的效果。虚拟场景的三维漫游效果主要有查询式漫游、交互漫游、自动漫游, 在虚拟校园系统中, 大部分校园只能实现交互漫游和自动漫游。举个例子, 中国海洋大学的虚拟校园系统就可以实现自动漫游和自主漫游, 并且还会自动生成景点介绍、定位鸟瞰图、漫游路径等功能。在浙江建设职业技术学院的虚拟校园系统里, 通过对三维虚拟场景数据的深入分析, 还把远程数据信息、三维可视化、信息查询、三维漫游等功能集于一体, 建立多功能的虚拟校园系统。东北大学的虚拟校园系统则利用控制视点的方法, 增加了固定路径漫游和键盘控制漫游这两张实时漫游方式, 并把这两种实时漫游方式采集到的数据进行深入研究与分析, 实现了基于Vega的离散式碰撞检测和粒子系统。
4 结语
人们日益增长的物质、经济、文化需求离不开科技的进步, 高技术的发展。计算机技术在不断发展, 虚拟现实技术也越来越成熟, 目前虚拟现实技术是目前最有用的技术之一, 也是最先进的技术之一。虚拟校园系统的出现打破了时空的限制, 帮助学生解决了许多不必要的麻烦。虚拟校园系统不仅能系统、直观地向人们展示校园景观和教学设施, 还能为网络教育建设提供帮助。虚拟校园系统发展到如今, 仍存在着功能单一的问题, 并且还受到网络速度因素的影响, 交互等方面还存在着一定的问题。网络技术不断进步, 教育过程全面信息化的目标实现指日可待, 虚拟校园网络将是未来学校教育方式的发展主流。
参考文献
[1]陶燎亮, 雷蕴, 宋俊锋.虚拟现实技术在虚拟校园中的应用研究[J].台州学院学报, 2013, 35 (3) :5-11.
[2]王涛.基于UDK的虚拟现实技术在三维虚拟数字校园中的应用与研究[J].电子设计工程, 2014, 22 (15) :33-36.
虚拟技术应用 篇8
高校计算机不同的实验课程对实验环境的要求是不同的,如某专业网络开发课程有时需要Windows操作系统、SQL server数据库、IIS网络组件环境,有时却需要Linux操作系统、My SQL数据库、Apache网络组件环境。因此为了满足课程不同的需要,管理员有时需要在学生机上安装多个操作系统,配置不同的实验环境。虽然机房电脑都采用了保护卡同传的技术手段,但是工作量依然是很大的。
有时还会碰到不同版本的软件要安装在一个操作系统中,如SQL 2005、SQL 2008、SQL 2012几种数据库版本同时安装后出现兼容性问题,引起互相冲突不能使用的情况。
另外,有些网络实验的课程,如dns和dhcp服务器的建立使用,需要搭建一个网络环境,这时需要几台计算机一起组成局域网环境。在传统机房中就很难创建和模拟这样的教学环境。
因此,对实验室管理员来说,机房要能够快速部署各种操作系统和软件,并且能方便地进行调整和管理。近年来迅速发展的虚拟化技术,为实验教学开辟了新的模式,为上述问题的解决提供了新的思路和方法。
二、桌面虚拟化在实验教学中的应用
桌面虚拟化是通过将数据的运行存储与桌面呈现进行分离,用户通过远程访问协议来访问他们的操作系统(即目标虚拟机),将目标虚拟机上运行界面传输到用户本地的操作机屏幕上,并将键盘、鼠标等外设输入传输到目标虚拟机。数据的运算全部由目标虚拟机完成,管理员统一集中管理数据中心服务器上的全部虚拟机。
目前,桌面虚拟化主要有VMware公司、Microsoft公司、Citrix公司的产品。
VMware View桌面虚拟技术可通过View Manage直接从模板生成桌面并部署,此过程在服务器上几分钟即可完成,相比采用ghost的网络同传快了很多。
管理员可以按照课程来创建不同的课程虚拟桌面,如建立主要讲解办公软件Office使用的计算机基础课程虚拟桌面,或者建立主要为计算机软件专业的.NET、JAVA等开发类课程虚拟桌面等。根据课程需求,管理员可在后台方便切换不同课程的虚拟桌面。管理员也可以给每个学生分配多个桌面系统,使其能开展网络建设等课程的实验内容。
三、应用虚拟化在实验教学中的应用
由于机房应用软件的安装部署、升级更新的频繁,且要安装各种版本的应用程序,会引起软件兼容性问题,增加了实验室管理员的工作量。应用虚拟化技术的出现改变了这种状况。
应用虚拟化的基本原理是:分离应用程序的计算逻辑和显示逻辑,即界面抽象化,当用户访问虚拟化后的应用时,用户端计算机只需把用户端人机交互数据传送给服务器端,由服务器端为用户开设独立的会话来运行应用程序的计算逻辑,并把处理后的显示逻辑传送到用户端,使得用户获得在本地运行应用程序一样的效果,即将应用作为一种服务交付给用户使用。
VMware公司的Thin App就是应用虚拟化的典型解决方案。它将应用程序从底层操作系统分离出来,以提高兼容性和简化应用程序管理。由Thin App打包的应用程序可以在数据中心的服务器上运行,并可以通过虚拟桌面上的快捷方式进行访问,可以在同一操作系统上运行多个虚拟应用程序,也可运行同一应用程序的多个版本并支持部署离线应用。这种方式就能解决上文提到的SQL数据库系统不同版本在一个操作系统上同时运行的要求。总之,应用虚拟化模式为管理员提供了灵活的软件安装方法,满足了课程的多样化实验环境需求。
桌面虚拟化技术将硬件环境、操作系统、应用程序、用户数据进行分离。用户可以实现非特定时间、非特定地点、非特定终端的桌面访问与操作。而应用虚拟化技术则实现了计算机操作系统和应用程序之间的分离,实现了对应用程序的灵活管理,克服了不同版本应用程序无冲突地在单个操作系统上的运行。两者从不同方面降低了对计算机操作系统和软件的管理复杂度,实现了灵活而高效的管理。
摘要：首先探讨了高校实验教学中存在的诸多典型问题,然后提出用桌面虚拟化和应用虚拟化两种技术来解决。实践表明,这两种技术提供了灵活的实验环境模式,实现了集中高效的管理。
关键词：桌面虚拟化,应用虚拟化,实验教学
参考文献
[1]谢瑞杰.基于虚拟技术的计算机实践教学[J].福建电脑,2015(3):134-135.
[2]张鑫.浅谈基于应用程序虚拟化实验室管理[J].科技信息,2011(2):251-252.
虚拟集群技术的应用分析 篇9
中国人民银行西宁中心支行 (以下简称“西宁中支”) 重要IT系统运行大多采用双机互备的方式, 该方式保证了系统的安全运行。但随着业务系统的日益增多, 现有机房难以容纳越来越多的服务器, 同时一个系统独占一台服务器的方式严重浪费了软硬件资源。为了充分整合现有的服务器设备, 提高服务器的使用效率, 建议开展虚拟集群项目。
二、虚拟集群
(一) 虚拟集群简介
虚拟技术就是将一台物理计算机虚拟成多台计算机, 安装多个不同的操作系统, 使其既同步又独立运行。使用虚拟机作服务器可提高机器的使用效率, 大幅节省硬件成本。虚拟集群就是虚拟化技术结合双机热备技术的一个应用方案, 即利用虚拟化技术实现对创建在不同物理机上的虚拟机之间的虚拟机热备方案。它不需要改变现有的系统架构, 更不需要系统迁移等高难度工作, 投资较少, 简单易行, 充分利用了现有资源, 在降低了成本的同时又达到了实际环境的要求, 做到最小成本的无间断服务。虚拟集群能够实现如下功能。
1. 服务器电源故障时, 能实现自动切换。
2. 服务器的硬盘、CPU或RAM发生故障时, 实现自动切换。
3. 网络连接发生故障时 (如网卡、网线故障) , 实现自动切换。
4. 操作系统、数据库或应用程序发生故障时, 应能实现自动切换。
5. 提供手动切换功能, 使系统管理员可以在主机负载过大时或其他适当的时实现手动切换。
6. 简便的维护操作、集群管理工具, 可进行跨平台远程管理与操作, 并且实现同时管理多个集群 (Windows与Linux) 状态, 完成集群配置信息的导入导出和离线编辑。
(二) 虚拟集群流程
1. 虚拟集群流程。
在裸机状态下安装 (VMware, ESXi) vspere 5.0软件, 然后新建虚拟机, 在虚拟机下安装业务系统的应用服务, 通过v Center Server集群管理软件来管理安装有vspere 5.0软件的服务器节点, 通过类似于KVM技术, 配置本地连接的显示器、键盘以及鼠标进行日常工作 (如图1所示) 。另外, 数据服务通过光纤交换机连接在存储陈列上。
2. 注意事项。
目前使用更高的ESX Server版本, 能在Windows, Liunx, Unix系统下实现业务系统虚拟集群;可以不使用FC交换机直接连接存储阵列, 但仍建议使用FC交换机, 因其能在宕机时使应用和服务在虚拟集群的结点之前实时转移;虚拟集群可使用磁带库技术来备份数据, 但从费用和管理方面考虑, 建议使用存储陈列。
(三) 集群下使用的技术介绍
集群 (cluster) 就是一组计算机, 它们作为一个整体向用户提供一组网络资源, 这些单个的计算机系统就是集群的节点 (node) 。一个理想的集群是用户从来不会意识到集群系统底层的节点, 在他们看来, 集群是一个系统而非多个计算机系统, 且集群系统的管理员可以随意增加和删改集群系统的节点。它保护的是用户的业务程序对外不间断提供应用服务, 而不是业务数据的高可用集群。
集群中节点可以根据不同的设置以不同的方式运行。在理想的2个节点的集群中, 2个服务器都同时处于活动状态, 也就是在2个节点上同时运行应用程序, 当1个节点出现故障时, 在出故障的节点上运行的应用程序就会转移到没有出现故障的服务器上。如此一来, 由于2个节点的工作由1个服务器承担, 自然会受到服务器的性能影响。
集群一般包括两类, 一类是纯粹应用服务器的集群, 各个应用服务器都访问统一的数据库服务器, 但彼此并不需要共享存储, 这种集群比较简单, 往往采取各个服务器同时提供服务的方式, 并且采用负载均衡技术。另一类是数据库服务器 (或其他需要访问存储数据的系统如Exchange, Notes) 的集群。
集群产品应用方面有两大类软件产品, 一类是双机软件 (HA) , 另一类则称作集群软件 (Cluster) 。
1. 集群软件。
集群软件除了支持双机工作外, 还可以支持多台服务器 (Multi Node) 工作, 同时部署多个应用, 并在多个服务器间灵活地设置接管策略。
在两种情况下需要使用集群软件:一是有超过2个应用 (文件传输、邮件传输、视频传输等) , 本身就需要部署3台或更多的服务器;二是只有2个应用, 但每个应用的负载均较大, 不宜采用双机互备的方式, 而是需要由第3台服务器来作为这2个应用的备机。
一般情况下, 集群软件具有更多的技术含量, 具备更高的可靠性, 价格往往 (平均到每台服务器) 也高于双机软件。
在选择产品时, 应根据应用的实际情况来确定。最理想的方式则是在应用数量少、负载不是很大时先使用双机软件, 然后在应用数量增多、负载增大时平滑过渡到集群软件。
集群系统主要分为高可用 (High Availability) 集群, 简称HA集群。较为常见的是2个节点做成的HA集群, 它有很多通俗的不科学的名称, 比如“双机热备”, “双机互备”, “双机”。这样做的好处是当服务启动时, 2台服务器一个作为主, 另一个作为从。测试机每几秒会ping主机, 当发现主机没有回应, 就证明主机宕机, 那么从机马上会启动相应的程序继续进行服务, 这样就可以保证服务的不间断。
2. 双机热备软件。
双机热备有2种典型的方式, 一种是比较标准的模式, 2台服务器通过一个共享的存储设备 (一般是共享的磁盘阵列或存储区域网SAN) , 并且安装双机软件实现双机热备, 称为共享方式。另一种方式是通过纯软件的方式, 一般称为纯软件方式或镜像方式 (Mirror) 。
对于共享方式, 数据库放在共享的存储设备上 (存储阵列、磁带库等) 。当一台服务器提供服务时, 可直接在存储设备上进行读写;而当系统切换后, 另一台服务器也同样读取该存储设备上的数据。
对于纯软件的方式, 通过镜像软件可将数据实时复制到另一台服务器上, 这样同样的数据就在2台服务器上各存在一份, 如果一台服务器出现故障, 可以及时切换到另一台服务器。
目前双机热备方案中大多采用纯软件的方式, 纯软件的方式有以下的优点:一是避免了磁盘阵列的单点故障:对于双机热备, 本身即是防范由于单个设备的故障导致服务中断, 但磁盘阵列恰恰又形成了一个新的单点。比如, 服务器的可靠系数是99.9%, 磁盘阵列的可靠系数是99.95%, 则纯软双机的可靠系数是1-99.9%×99.9%=99.99%, 而基于磁盘阵列的双机热备系统的可靠系数则会是略低于99.95%;二是节约投资.不需购买昂贵的磁盘阵列;三是不受距离的限制。2台服务器无需受到SCSI电缆的长度限制 (光纤通道的磁盘阵列也不受距离限制, 但投资会大得多) 。这样, 可以更灵活地部署服务器, 包括通过物理位置的距离提高安全性。
3. 心跳技术。
“心跳”, 指的是主从系统相互之间按照一定的时间间隔发送通信信号, 表明各自系统当前的运行状态。一旦“心跳”信号表明主机系统发生故障, 或者备用系统无法收到主机系统的“心跳”信号, 系统的高可用性管理软件则认为主机系统发生故障, 之后主机停止工作, 并将系统资源转移到备用系统上, 备用系统将替代主机发挥作用, 以保证网络服务运行不间断。
4. 双机、集群的配置模式。
一是主从模式:主从模式是最标准、最简单的双机热备, 即目前通常active/standby方式。它使用两台服务器, 一台作为主服务器 (Active) 运行应用系统来提供服务, 另一台作为备机, 安装完全一样的应用系统, 但处于待机状态 (standby) 。当active服务器出现故障时, 通过软件 (一般是通过心跳诊断) 将standby机器激活, 保证应用在短时间内完全恢复正常使用。二是互备模式:在双机热备的基础上, 2个相对独立的应用在2台机器同时运行, 但彼此均设为备机, 当某一台服务器出现故障时, 另一台服务器可以在短时间内将故障服务器的应用接管过来, 从而保证了应用的持续性。这种方式实际上是双机热备的一种应用, 它避免了2个应用使用4台服务器分别实现双机热备。但双机互备存在性能瓶颈, 即如果进行切换后, 在一台服务器上就有同时运行2个应用, 有可能负载过大。并且, 有些情况下会有不止2台服务器对外提供服务, 因此多点集群就显示出了其必要性。三是多点集群模式:多点集群可以理解为双机热备在技术上的提升。多机热备在技术上的提升、多机服务器可以组成一个集群, 根据其应用的实际情况, 可以灵活地在这些服务器上进行部署以及设置接管策略。比如, 可以由一台服务器作为其他所有服务器的备机, 也可以设置多重的接管关系等。这样可充分利用服务器的资源, 同时保证系统的高可用性。
三、建设虚拟集群应考虑的问题
(一) 明确应用的方式与要求
是双机方式还是多点集群?目前使用双机, 以后可否升级到集群?如果是双机, 是采用共享的存储设备, 还是采用基于镜像的纯软件方式?
(二) 了解清楚应用环境
使用什么操作系统?运行什么应用 (比如, 数据库的版本) ?使用什么服务器?使用什么存储设备?如果考虑纯软件方式, 则还要进一步了解清楚数据量的大小、数据写入的频率、应用的关键性与重要性。
(三) 在此基础上考虑以下因素, 选择相应的软件产品
产品是否能支持所要求的应用方式?产品是否能支持所使用的应用环境?产品的其他特性是否支持远程监控 (可以使你无需经常到机房才了解一台服务器是否宕机) ?界面语言 (对双机软件, 中文界面并不是非常重要, 但也是一个因素。同时, 是否有中文手册等则可能非常重要) 安装的难易程度。
(四) 需求软硬件产品
1. 虚拟化PC服务器, 见表1所列。
另外, 需要VMware客户端以及许可服务器均可通过使用现有PC或者服务器实现。
2. 虚拟化软件。
Lander Cluster集群软件:支持多点集群及双机, 远程监控, 支持Unix, ISCSI以及多数据库。
NEC Express Cluster集群软件:支持纯软件方式 (镜像) , 多点集群及双机, 远程监控。
Life Keeper集群软件:支持多点集群及双机。
Rose HA双机软件:双机热备、互备。
ESXServer集群软件:支持多点集群及双机。
3. SAN存储、NAS。
建议采购目前主流的IBM SAN存储DS 4700及DS 5100。对于虚拟化, 由于现在部分服务器和小型机已经有光纤卡 (1 G/2 G) , 因此采购DS 4700-70A即可满足需求。
存储容量需求大约8 T (32块300 G硬盘, 其中2块做热备盘, 其余做RAID 5) , 预留800 G作为是数据库空间, 剩余空间按照每个操作系统20 G划分足以支持现有应用系统。现有光纤存储DS 4300作为数据备份中转, 转储后刻录光盘。
虚拟现实技术及其应用 篇10
1 虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术(Virual Reality)也称VR技术，是指利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术以及人机接口技术等高新技术，生成三维逼真的虚拟环境。虚拟现实技术主要通过构建一个文字(Text)、图形(Graph)、图像(Image)、动画(Animation)、声音(Audio)、视频(Video)等不同信息为一体的人机交互系统，营造出一个内容丰富、色彩缤纷、图文并茂、动静相融的虚拟情景，促使人们脑、眼、手、口等多种器官接受刺激，使人们产生一种身临其境的近乎完全真实的感觉[1]。
虚拟现实技术主要通过构建一个文字(Text)、图形(Graph)、图像(Image)、动画(Animation)、声音(Audio)、视频(Video)等不同信息为一体的人机交互系统，营造出一个内容丰富、色彩缤纷、图文并茂、动静相融的虚拟情景，促使人们脑、眼、手、口等多种器官接受刺激，使人们产生一种身临其境的近乎完全真实的感觉[1]。
2 虚拟现实技术的分类
2.1 根据支持设备来分类[2]
沉浸式：除计算机的标准设备外，还要增加一些特殊的外部设备，如三维立体显示器、数字手套、操纵杆等，体验者可以感知视觉、触觉、嗅觉、味觉等多种信息。沉浸式虚拟现实技术可以营造一种较理想的虚拟现实环境，使体验者有如亲临其境的感觉，但是外加的设备昂贵，不利于推广使用。
非沉浸式：只使用计算机的标准设备，只能感受视觉与听觉，尽量使用软件去模拟接近较理想的虚拟现实环境。效果虽然不如沉浸式理想，但是经济、方便，便于推广使用。
2.2 根据漫游的方式来分类
自动漫游：由制作者在制作时设定漫游的路径，计算机根据这一事先设定的路径从相应的角度和方位去展示虚拟场景。自动漫游作品一般以视频文件提供，通过视频播放器播放，体验者除了操作播放器按键外，不能与虚拟场景有任何交互。
交互式漫游：与自动漫游最大的不同，就是漫游的路径由体验者通过鼠标、键盘或其他特殊设备进行操控，可以由体验者任意从不同的角度和方位去观看虚拟场景。交互式漫游作品一般以可执行文件提供，可以直接运行。
3 虚拟现实技术的特征
3.1 多感知性（Multi-Sensory)
所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。但由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
3.2 沉浸性（Immersion)
沉浸性也称临场感，指体验者感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使体验者难以分辨真假，全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，如同在现实世界中的感觉一样。
3.3 交互性（Interactivity)
交互性指体验者对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。用户可以通过三维交互设备直接操纵计算机所给出的虚拟世界中的对象,虚拟世界中的对象也能够实时地做出相应的反应。
3.4 构想性（Imagination)
构想性指体验者从虚拟现实环境中得到感性和理性的认识，深化对概念的理解，主动获取新的信息，并产生新的想法，进而解决实际应用问题。
4 虚拟现实技术的应用
虚拟现实技术的应用极为广泛，目前在娱乐、教育的应用占据主流，其次是军事、机械设计与制造，在建筑业的应用显示出广阔的前景。
4.1 娱乐游戏
通过虚拟现实技术创建的虚拟场景，使娱乐参与者有亲临其境的感觉，将自己作为娱乐主角的体验更加强烈，增强了娱乐的趣味性和难度。由于在娱乐方面对虚拟场景的真实感要求不是太高，因此，虚拟现实技术在娱乐方面的应用最为迅猛，虚拟现实技术也成为最理想的视频游戏工具。现在的绝大多数游戏都采用虚拟现实技术来设计。
4.2 教育培训
虚拟现实技术在教育行业的应用非常广泛，并且针对不同课程的特点，侧重点有所不同。
演示设备的工作过程。包括机械设备、电子设备在内的许多设备，其工作过程是看不见的，传统的教学挂图又难以立体、连续地展示其工作过程，比如发动机的工作过程、网络交换机的工作过程等等，通过虚拟的场景较真实再现设备的工作过程(如有必要还可以进行分解)，让学生更直观、形象地了解设备的结构和工作过程，进而理解设备的工作原理，可以达到实际实验难以实现的效果。
展示工程难以或不可展示的损坏现象。在各类工程施工中，都有因设计或施工不当引起施工事故的现象，而这些现象在实际教学中由于成本太高是不可能在实验室再现的，传统的方式只看录像资料，但是这种方式又不能将事故现象、过程与事故原因联动。应用虚拟现实技术，就可以将不同事故原因和不同的事故现象、过程直观的展示出来。
虚拟现实技术在教育行业的应用还有很多，如在医学教学上通过创建虚拟人体让学生更直观的了解人体的构造和功能;在机动车驾驶员培训中，可以利用虚拟驾驶室，让学习者进行驾驶机动车的启动、换档、加减油门、方向盘控制和刹车、停车等各种操作;等等。虚拟现实技术能形象、生动、逼真地表现教学内容，提高学生把握知识和技能的效率和积极性，达到优化教学过程、提高教学质量的目的。另一方面，将虚拟技术应用于教育，还可以节省成本、规避风险，打破空间、时间的限制[5]。
4.3 军事
利用虚拟现实技术模拟战争过程已成为最先进的多快好省的研究战争、培训指挥员的方法。战争实验室在检验预定方案用于实战方面也能起巨大作用。
4.4 机械设计与制造[4]
虚拟技术较早就应用机械设计与制造领域。
在机械设计方面，通过虚拟技术，建立整机或零部件模型，采用运动、动力等方法进行分析，以三维模型及动画的形式实现内整机或零部件设计开发的过程。这种设计模式，可使用户直接参与产品设计，身临其境地测试产品性能和真实感受产品的使用性能，实现全局优化和一次性开发成功的目的，能有效提高设计效率，缩短周期，降低成本。
在机械制造方面，应用虚拟现实技术实现内燃机整机或零部件制造全过程的优化，以达到整机或零部件的开发周期和成本最小化、设计质量最优化，生产效率的最大化的目的。
4.5 建筑
虚拟现实技术在建筑的处理，与上述的几个方面有所不同，一是建筑物(包括园林景观)的“面”很多，二是建筑(包括园林景观)各个“面”的材质非常复杂。因此，相比之下，在各个层面的应用，处理建筑的计算机性能要求更高，这也是虚拟技术较晚用于建筑行业的主要原因之一。近几年来，随着计算机硬件性能的提高，虚拟现实技术在建筑行业的应用得到推广。虚拟现实技术创建的建筑动画可以以一种新颖、独立的表现方面广泛应用在建筑的规划设计、建筑设计、装饰设计和房地产营销等阶段。
在规划设计中，通过建筑动画将规划区域展示在规划设计者、政府决策者、投资开发者和普通市民面前，让他们从不同的角度和方位去审视、欣赏，从更高的层面去完善规划设计。
在建筑设计，通过建筑动画，既可以观察建筑物的外观是否达到业主的要求，还可以看到拟建建筑和周围环境是否和谐相容，拟建建筑是和同周围的原有的建筑协调，以免造成建筑物建成后，破坏了所在区域的原有风格和合理布局。
在装饰设计中，设计师通过建筑动画，将设计方案呈现给客户，让客户能从整体、从细节去观看，能更充分地和设计师交流，表达他们的意图，并可以多方案切换，更好地满足客户的要求。
在房地产营销中，通过建筑动画建造拟建的楼盘，将未来的美妙蓝图提前变成眼前的现实。让客户通过鼠标操作，从不同的路径进入拟建楼盘的任意位置，对小区不同位置和不同房间的视野有亲临其境的体验，加深对楼盘的了解。
5 虚拟现实技术的发展应用展望
虚拟现实技术是20世纪末才兴起来的一门崭新综合性的信息技术，尚处于初创时期，远未达到成熟阶段。虽然在很多领域已经有着典型的应用实例，但如果要扩大应用面，普及到日常的计算机应用层面，还存在不少有待解决的问题。
首先，要解决软件的问题。一是通过研究高效的建模、渲染和动画(或互动)设置方法，开发出针对性系统平台软件，简化目前开发应用系统所涉及到的建模、渲染和动画(或互动)设置等环节的繁琐步骤，降低开发费用;二是建立足够多的模型库，以避免建模环节的人海战术，进一步降低成本，缩短开发周期，同时还使得虚拟环境与客观世界更一致，对其中种类繁多、构形复杂的信息做出准确、完备的描述。
其次，有待计算机硬件性能的提升。只有硬件性能的提高，才使得计算机系统有更强的三维图形处理能力，从而解决三维动画的实时图形显示问题(尤其是互动操作时要求更高)，以及虚拟环境再现的准确性问题。
可以预料，在不远的将来，虚拟现实技术的研究日臻完善，会有着广泛的发展前景，发挥的作用也将会越来越大。
参考文献
[1]苏学勇,汤彦君.虚拟技术在现代医学教育中的应用[J].中国医药导报,2008(33):89.
[2]巫影,何琳.虚拟现实技术综述[J].计算机与数字工程,2002(3):43-46.
[3]pjtime资讯组.虚拟现实的概念、特征、技术及应用[EB/OL].http://www.pjtime.com/2008/2/73811998.shtml.2008,2.
[4]涂玉芬,王德洪.浅谈虚拟技术在内燃机行业中的应用[J].装备制造技术,2009(4).
[5]虚拟现实在教育培训领域的具体应用[EB/OL].http://www.online-edu.org/html/44/n-4044.html.2006,7.