祁思博，黃 偉，梁洪泉

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

0 引言

近年來(lái)，建模與仿真技術(shù)正向“網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、協(xié)同化、普適化、服務(wù)化”的方向發(fā)展[1]，虛擬化仿真技術(shù)在建模與仿真領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)的虛擬化仿真技術(shù)存在弊端，如仿真計(jì)算資源利用率較低，無(wú)法被網(wǎng)絡(luò)上的其他用戶共享[2]；對(duì)于仿真任務(wù)、仿真資源的描述信息缺乏統(tǒng)一的描述機(jī)制，仿真應(yīng)用難以分布式協(xié)作；各領(lǐng)域和組織建立了大量面向不同領(lǐng)域、層次及粒度的仿真系統(tǒng)，這些系統(tǒng)與應(yīng)用耦合程度緊密，難以解決模型組合重用[3]等問(wèn)題。

云計(jì)算的出現(xiàn)克服了以上弊端，用戶可以在云平臺(tái)上對(duì)虛擬資源進(jìn)行集中、靈活地控制，并按需、動(dòng)態(tài)地進(jìn)行配給。李伯虎院士在 Cosim-Grid 基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)中引入“云計(jì)算”的概念，構(gòu)建了一種基于云計(jì)算理念的網(wǎng)絡(luò)化建模與仿真平臺(tái)[4]，目標(biāo)是進(jìn)一步提高細(xì)粒度資源的共享能力、支持多用戶協(xié)同能力、加強(qiáng)安全機(jī)制并且提高易用性，建立了普適化仿真體系結(jié)構(gòu)。但是，該平臺(tái)在資源封裝靈活性和云平臺(tái)易用性等方面存有不足。趙正揚(yáng)[2]等人設(shè)計(jì)了一種網(wǎng)絡(luò)仿真云化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了仿真任務(wù)的調(diào)度、控制和管理的云化，但是平臺(tái)功能和虛擬化仿真能力不夠完善。

本文以云計(jì)算為基礎(chǔ)，對(duì)仿真資源的虛擬化、池化以及構(gòu)件化進(jìn)行研究與分析，基于OpenStack[5]平臺(tái)，結(jié)合中間件、Docker[6]等技術(shù)，提供一套基于云計(jì)算的虛擬化仿真平臺(tái)構(gòu)建方案。

1 云計(jì)算

云計(jì)算是以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)為載體，以用戶為主體并為其提供基礎(chǔ)架構(gòu)級(jí)、平臺(tái)級(jí)和軟件級(jí)等服務(wù)，整合大規(guī)模分布式的計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)及應(yīng)用等資源進(jìn)行協(xié)同工作的超級(jí)計(jì)算服務(wù)模式[7]。

云計(jì)算具有諸多優(yōu)點(diǎn)，主要包括：“云”的規(guī)模大，支持用戶在任意位置使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)；以數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等多種措施保障服務(wù)；用鏡像執(zhí)行或者提供服務(wù)的機(jī)制處理資源的異構(gòu)性；支持多個(gè)不同類型應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行，具有通用性，可以滿足應(yīng)用拓展和用戶增加的高可擴(kuò)展性能；節(jié)約計(jì)算成本，簡(jiǎn)化運(yùn)維工作，按需提供服務(wù)[8]。

通過(guò)多種虛擬化技術(shù)，云計(jì)算實(shí)現(xiàn)了物理資源與特定應(yīng)用環(huán)境之間的解耦，將各種物理資源轉(zhuǎn)化為云計(jì)算資源池中的邏輯資源，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行共享[9]。根據(jù)虛擬資源類別的不同，典型的云計(jì)算提供基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service，IaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(Platform as a Service，PaaS)和軟件即服務(wù)(Software as a Service，SaaS)3類服務(wù)模式。

IaaS是一種管理計(jì)算資源的模式。在這種模式下，用戶無(wú)需購(gòu)買服務(wù)器、路由器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，即可隨時(shí)隨地部署和運(yùn)行存儲(chǔ)、處理、網(wǎng)絡(luò)以及其他基本的計(jì)算資源[10]。

PaaS是一種將服務(wù)平臺(tái)或開(kāi)發(fā)環(huán)境作為服務(wù)的交付模式。在這種模式中，云端將軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)作為一種服務(wù)，用戶可以控制部署的應(yīng)用程序以及運(yùn)行應(yīng)用程序的托管環(huán)境配置。

SaaS是一種軟件的交付模式。在這種模式中，云端集中式托管軟件應(yīng)用及其相關(guān)的數(shù)據(jù)，用戶只需要使用終端訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，不需要安裝軟件，即可使用軟件的全部功能。

云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)與成熟為集中、靈活地管理提供了技術(shù)基礎(chǔ)。通過(guò)應(yīng)用云化，將傳統(tǒng)應(yīng)用搬到云計(jì)算平臺(tái)，基于虛擬化技術(shù)構(gòu)建資源池，借助云平臺(tái)管理實(shí)現(xiàn)資源的自動(dòng)調(diào)度、應(yīng)用的自由遷移和多租戶管理等。對(duì)于仿真應(yīng)用的云化升級(jí)，隨之而來(lái)的便利是，無(wú)論何時(shí)何地用戶僅需通過(guò)瀏覽器，登錄仿真應(yīng)用的云化平臺(tái)，就能進(jìn)行仿真功能的操作和仿真資源的管理，并根據(jù)仿真任務(wù)需求，按需獲取不同模式的服務(wù)。

2 虛擬化仿真資源

虛擬化技術(shù)是提高仿真資源利用率、降低仿真服務(wù)成本的有效方法。面向云計(jì)算的仿真資源虛擬化，通過(guò)在物理基礎(chǔ)設(shè)施與業(yè)務(wù)應(yīng)用需求之間引入一個(gè)邏輯層，對(duì)二者進(jìn)行解耦來(lái)隱藏底層基礎(chǔ)設(shè)施的異構(gòu)性，將分布、異構(gòu)的仿真資源虛擬化為同構(gòu)的虛擬仿真資源，做到資源成池，以實(shí)現(xiàn)地理分散、形態(tài)異構(gòu)的仿真資源被快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)與選擇，最大化仿真資源與仿真能力的全局流通性。如圖1所示。

圖1 面向云計(jì)算的仿真資源虛擬化

2.1 仿真資源虛擬化

一般而言，常規(guī)仿真資源具有軟件屬性，仿真計(jì)算資源具有硬件屬性，軟硬件的差別導(dǎo)致二者采用了不同虛擬化技術(shù)。對(duì)于常規(guī)仿真資源的虛擬化，采用基于語(yǔ)義的仿真資源虛擬化方法，提供仿真資源的含義及正確使用方式，為協(xié)作的實(shí)體解決由各種差異所引起的語(yǔ)義沖突。對(duì)于仿真計(jì)算資源的虛擬化，采用典型虛擬化技術(shù)，提供不同粒度的虛擬化計(jì)算資源，為匹配各種規(guī)模的常規(guī)仿真資源做支撐。

語(yǔ)義Web服務(wù)框架OWL-S是一種用來(lái)描述語(yǔ)義Web服務(wù)資源的特殊領(lǐng)域本體，使用OWL-S描述虛擬資源可以實(shí)現(xiàn)資源發(fā)現(xiàn)、資源分配及資源監(jiān)控等操作，使資源的管理和操作更加智能，從而滿足資源管理在靈活性、可擴(kuò)展性和層次性等方面的需求[11]。OWL-S包括服務(wù)配置、服務(wù)模型和服務(wù)訪問(wèn)3個(gè)組件。其中，服務(wù)配置用于對(duì)資源信息的描述，實(shí)現(xiàn)仿真資源在語(yǔ)法層面的虛擬化；服務(wù)模型用于描述資源的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；服務(wù)訪問(wèn)用于對(duì)資源訪問(wèn)進(jìn)行描述，提供資源正確的使用方式，三者實(shí)現(xiàn)仿真資源在語(yǔ)義層面的虛擬化[12]。

仿真計(jì)算資源的虛擬化，按照實(shí)現(xiàn)層次劃分為硬件級(jí)虛擬化和系統(tǒng)級(jí)虛擬化。硬件級(jí)虛擬化，是在計(jì)算資源硬件和操作系統(tǒng)之間增加虛擬層，稱為Hypervisor或者虛擬機(jī)監(jiān)視器(Virtual Machine Monitor，VMM)，可允許多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用共享一套基礎(chǔ)物理硬件，虛擬機(jī)運(yùn)行在虛擬層上，擁有獨(dú)立的虛擬化硬件資源和操作系統(tǒng)，與其他虛擬機(jī)完全隔離。系統(tǒng)級(jí)虛擬化，是在一個(gè)主機(jī)操作系統(tǒng)上增加虛擬層，將系統(tǒng)劃分成多個(gè)互相隔離的容器，是內(nèi)核輕量級(jí)的操作系統(tǒng)層虛擬化技術(shù)，主要由Namespace，Cgroups兩大機(jī)制來(lái)保證實(shí)現(xiàn)，可允許多個(gè)容器共享一個(gè)主機(jī)系統(tǒng)，容器運(yùn)行在虛擬層上，擁有獨(dú)立的命名空間和進(jìn)程資源，并通過(guò)命名空間與其他容器隔離。

2.2 虛擬仿真資源池

虛擬化仿真利用資源池技術(shù)來(lái)為上層提供服務(wù)，通過(guò)對(duì)虛擬化常規(guī)仿真資源和仿真計(jì)算資源進(jìn)行池化，支撐仿真資源的發(fā)現(xiàn)、調(diào)度與回收。虛擬資源池的構(gòu)建與維護(hù)過(guò)程是虛擬資源調(diào)度的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)管理分布式虛擬資源的使用過(guò)程，識(shí)別虛擬資源，查找和分配虛擬資源，監(jiān)測(cè)虛擬資源的運(yùn)行情況等，并提供統(tǒng)一的資源訪問(wèn)接口。虛擬資源池構(gòu)建與維護(hù)的整個(gè)生命周期，如圖2所示。

圖2 虛擬資源池構(gòu)建與維護(hù)過(guò)程

資源感知：對(duì)仿真資源進(jìn)行感知和發(fā)現(xiàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)虛擬仿真資源的狀態(tài)，以確保資源池中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。

資源描述：對(duì)感知到的虛擬仿真資源按其分類進(jìn)行統(tǒng)一描述，屏蔽底層資源的異構(gòu)特性，并為資源調(diào)度過(guò)程提供統(tǒng)一的資源訪問(wèn)接口。

資源注冊(cè)：向資源池中注冊(cè)新發(fā)現(xiàn)的虛擬仿真資源，使新發(fā)現(xiàn)的資源成為可管理對(duì)象。虛擬資源的注冊(cè)信息包括資源的屬性信息，如鏈路類型、鏈路協(xié)議和鏈路帶寬等。

資源發(fā)現(xiàn)：根據(jù)資源請(qǐng)求，從虛擬資源池中查找滿足資源請(qǐng)求條件的可用資源集合。

資源分配：依據(jù)約束條件從資源發(fā)現(xiàn)過(guò)程提供的候選資源集合中選擇最佳匹配的虛擬資源，為資源請(qǐng)求指派合適的資源。

資源預(yù)留：為資源請(qǐng)求預(yù)留相關(guān)資源，要求在指定時(shí)間段內(nèi)把資源預(yù)留給指定的業(yè)務(wù)。

資源回收：當(dāng)業(yè)務(wù)生命周期結(jié)束后，釋放所用資源，由資源池回收，等待下一次分配。

3 OpenStack

OpenStack是一組用于構(gòu)建和管理云計(jì)算管理平臺(tái)的軟件工具，由美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)和Rackspace合作研發(fā)，于2010年7月正式對(duì)外公開(kāi)。以Apache許可證授權(quán)，旨在為公共及私有云的建設(shè)與管理提供軟件的開(kāi)源項(xiàng)目。OpenStack既是一個(gè)社區(qū)，也是一個(gè)項(xiàng)目和一個(gè)開(kāi)源軟件，它提供了一個(gè)部署云的操作平臺(tái)或工具集，宗旨在于幫助組織運(yùn)行為虛擬計(jì)算或存儲(chǔ)提供服務(wù)的云，為公有云、私有云提供可擴(kuò)展、靈活的云計(jì)算。

OpenStack開(kāi)源云平臺(tái)主要提供計(jì)算、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)等資源，整體項(xiàng)目根據(jù)資源的服務(wù)類型不同，拆分為不同的邏輯組件進(jìn)行獨(dú)立開(kāi)發(fā)，組件之間通過(guò)消息隊(duì)列進(jìn)行互相調(diào)度[13]。OpenStack核心項(xiàng)目包括Nova，Neutron，Cinder，Glance，Horizon，Keystone等。

Nova組件被視為云框架控制器的核心，支持各種各樣的hypervisor以及裸機(jī)配置，Nova API作為管理資源池的主要接口，支撐Nova管理本地計(jì)算(CPU，MEM)資源和編排二級(jí)資源(網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ))的供給。

Neutron組件用來(lái)提供云計(jì)算環(huán)境中的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，支持多種物理網(wǎng)絡(luò)類型，以插件形式支持SDN插件，使用被Nova運(yùn)行的hypervisor提供網(wǎng)絡(luò)資源。

Cinder組件用來(lái)為虛擬機(jī)或容器鏡像提供塊(傳統(tǒng)磁盤(pán))存儲(chǔ)服務(wù)。

Glance組件主要用來(lái)管理、存儲(chǔ)鏡像，支持本地存儲(chǔ)，NFS，SWIFT，Ceph等，可以存儲(chǔ)KVM，Docker等軟件鏡像。

Keystone組件作為OpenStack的認(rèn)證模塊，對(duì)OpenStack中租戶的信息管理進(jìn)行認(rèn)證，任何服務(wù)請(qǐng)求需要經(jīng)過(guò)它的驗(yàn)證獲得服務(wù)的endpoint。

Horizon組件為用戶和管理員提供了一個(gè)OpenStack組件功能相關(guān)的圖形化用戶界面。

4 虛擬化仿真平臺(tái)構(gòu)建

4.1 平臺(tái)架構(gòu)及組成

面向云計(jì)算的虛擬化仿真具有“集中控制、靈活重組、協(xié)作共享”等需求，采用虛擬資源池、構(gòu)件化封裝及發(fā)布訂閱協(xié)同等技術(shù)，結(jié)合虛實(shí)轉(zhuǎn)換協(xié)議、復(fù)現(xiàn)粒度映射實(shí)現(xiàn)分布式、多模式仿真系統(tǒng)間的互聯(lián)互通、信息處理和數(shù)據(jù)采集，在此基礎(chǔ)上，提出基于云計(jì)算的資源層、控制層和應(yīng)用層3層虛擬化仿真體系架構(gòu)，如圖3所示。

圖3 虛擬化仿真平臺(tái)體系架構(gòu)

虛擬化仿真資源層主要完成各類仿真資源的虛擬化，利用OpenStack中的典型虛擬化技術(shù)對(duì)仿真計(jì)算資源進(jìn)行虛擬化，形成以KVM，Docker為主的虛擬化仿真計(jì)算資源池；利用OWL-S對(duì)常規(guī)仿真資源進(jìn)行語(yǔ)義層虛擬化，形成虛擬化常規(guī)仿真資源池，并支持“仿真元模型、仿真模型、仿真系統(tǒng)”3個(gè)層面仿真模型的柔性重組。

控制管理層主要完成對(duì)虛擬化仿真資源的管理控制，利用典型中間件技術(shù)對(duì)虛擬化仿真資源進(jìn)行控制管理，實(shí)現(xiàn)仿真參數(shù)重配置、模型柔性重組、故障動(dòng)態(tài)處理、仿真任務(wù)管理、狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控及資源決策調(diào)度等功能，為上層的仿真應(yīng)用部署提供支撐。

仿真應(yīng)用層是面向用戶的具體仿真實(shí)現(xiàn)，支持?jǐn)?shù)字仿真、全虛擬化、輕量級(jí)虛擬化和儀器儀表等多模式聯(lián)合仿真，支持大規(guī)模分布式協(xié)同仿真，結(jié)合仿真規(guī)劃與部署、仿真協(xié)同控制、仿真評(píng)估與呈現(xiàn)支撐具體仿真能力的驗(yàn)證，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)的虛擬化仿真應(yīng)用。

4.2 基于鏡像的構(gòu)件化集成

云計(jì)算用鏡像執(zhí)行或者提供服務(wù)的機(jī)制處理資源的異構(gòu)性?；阽R像技術(shù)，利用構(gòu)件化封裝的方法，將虛擬化仿真資源集成為具有特定仿真功能的仿真應(yīng)用。一個(gè)仿真任務(wù)需要集成多個(gè)仿真應(yīng)用相互配合進(jìn)行工作。由于Docker能保證軟件依賴環(huán)境的一致性，因此整合Docker到工作流中，在分布式集群系統(tǒng)中具有一定的價(jià)值[14]。對(duì)于輕量級(jí)虛擬化仿真，Docker技術(shù)允許將仿真應(yīng)用的構(gòu)件、軟件棧等以Docker鏡像或衍生腳本的形式封裝，同時(shí)調(diào)度多個(gè)軟件構(gòu)件鏡像相互配合。另外，配合Docker Compose等一些編排工具，仿真應(yīng)用構(gòu)件之間關(guān)系也能被封裝成Docker鏡像之間的編排關(guān)系。

構(gòu)建流程如圖4所示，仿真應(yīng)用發(fā)布者編寫(xiě)應(yīng)用構(gòu)建命令，指示仿真應(yīng)用鏡像構(gòu)建如下。

圖4 基于鏡像的構(gòu)件化仿真應(yīng)用構(gòu)建流程

① 編譯鏡像構(gòu)建階段。依據(jù)編譯環(huán)境配置，生成一份面向編譯環(huán)境的Dockerfile資源文件包，利用DockerBuild命令構(gòu)建編譯用鏡像。編譯鏡像構(gòu)建完畢，調(diào)用DockerRun命令加載該鏡像編譯已掛載在該鏡像中的代碼。

② 運(yùn)行鏡像構(gòu)建階段。根據(jù)執(zhí)行鏡像的配置，生成另外一份用于構(gòu)建軟件運(yùn)行鏡像的 Dockerfile資源文件包，調(diào)用DockerBuild 命令構(gòu)建運(yùn)行鏡像。

③ 重復(fù)以上階段，直到所有構(gòu)件鏡像構(gòu)建完畢。構(gòu)件鏡像的數(shù)目視構(gòu)建命令中聲明的容器數(shù)目而定。

④ 生成運(yùn)行與編排配置。根據(jù)構(gòu)建命令中容器編排設(shè)定，生成一份JSON格式的本地化安裝引導(dǎo)文件，并在軟件執(zhí)行前被轉(zhuǎn)換成一份yaml格式的可被Docker Compose識(shí)別的編排配置文件。

⑤ 發(fā)布應(yīng)用。仿真應(yīng)用的所有執(zhí)行鏡像會(huì)和其編排設(shè)定一起打包，并發(fā)布到仿真應(yīng)用倉(cāng)庫(kù)中，所有Docker鏡像會(huì)被上傳到仿真應(yīng)用倉(cāng)庫(kù)的Docker Repository中。

4.3 基于發(fā)布訂閱的仿真協(xié)同

中間件提供以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布-訂閱機(jī)制，對(duì)分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)布、傳遞和接收的接口和行為進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，且提供豐富的QoS策略支持。面向云計(jì)算的虛擬化仿真環(huán)境，可以集成HLA[15]/DDS/SOCKET/數(shù)據(jù)庫(kù)/內(nèi)存共享等接口，支持多種分布式技術(shù)共存及與協(xié)議無(wú)關(guān)的通用開(kāi)發(fā)接口，如圖5所示。

圖5 混合架構(gòu)中間件技術(shù)

圖5中，數(shù)據(jù)分發(fā)中間件集合了HLA，DDS，SOCKET，橋接和虛擬接口對(duì)等通信方式，完成各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)高效分發(fā)。

SOCKET套接字：SOCKET是網(wǎng)絡(luò)通信的基本構(gòu)件，具有簡(jiǎn)單、靈活且易于理解的特點(diǎn)，用于不同主機(jī)間虛擬機(jī)環(huán)境之間的通信。

HLA高層體系架構(gòu)：HLA是應(yīng)用于分布式仿真系統(tǒng)的通用技術(shù)框架，在時(shí)間管理和聯(lián)邦管理方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，主要應(yīng)用于數(shù)字仿真系統(tǒng)的聯(lián)合仿真。

DDS數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)：以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布—訂閱機(jī)制，應(yīng)用于業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)在彈性通信網(wǎng)絡(luò)中的高效數(shù)據(jù)分發(fā)。

橋接：將虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置到本地主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)段中，以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間、各節(jié)點(diǎn)與宿主機(jī)以及跨主機(jī)之間的通信。

虛擬接口對(duì)：用于不同網(wǎng)絡(luò)命名空間間進(jìn)行通信的方式，實(shí)現(xiàn)同主機(jī)內(nèi)，容器節(jié)點(diǎn)間的高效信息交互。

4.4 平臺(tái)運(yùn)行流程

虛擬化仿真一般包含仿真準(zhǔn)備、仿真實(shí)施和仿真評(píng)估3個(gè)階段。其中，仿真準(zhǔn)備一方面是仿真資源的準(zhǔn)備，包括軟硬件環(huán)境和知識(shí)庫(kù)等；另一方面是在云環(huán)境下建立請(qǐng)求方與提供方的聯(lián)系。仿真實(shí)施階段包括仿真需求定義、仿真任務(wù)定義、仿真參數(shù)及中間結(jié)果存儲(chǔ)等，云平臺(tái)對(duì)仿真任務(wù)狀態(tài)進(jìn)行全局維護(hù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新和仿真任務(wù)調(diào)度，并響應(yīng)用戶的并發(fā)請(qǐng)求。評(píng)估階段是在仿真任務(wù)結(jié)束之后，對(duì)系統(tǒng)更具用戶需求完成仿真活動(dòng)，將相關(guān)的結(jié)果反饋給用戶，用戶對(duì)接收數(shù)據(jù)的質(zhì)量和方式這一過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，并指導(dǎo)各方優(yōu)化升級(jí)。

對(duì)于一項(xiàng)具體仿真試驗(yàn)任務(wù)。首先，用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入仿真平臺(tái)門戶，定義仿真任務(wù)和需求；然后，仿真平臺(tái)按任務(wù)要求自動(dòng)查找和發(fā)現(xiàn)虛擬仿真資源，并將這些虛擬仿真資源按需進(jìn)行基于鏡像的構(gòu)件化集成，構(gòu)造仿真應(yīng)用；最后，仿真平臺(tái)根據(jù)仿真應(yīng)用對(duì)資源實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，進(jìn)行分布式仿真組件的協(xié)同運(yùn)行，完成仿真任務(wù)。相關(guān)流程如圖6所示。

圖6 仿真運(yùn)行流程

4.5 虛擬化仿真示例

使用華為和浪潮2臺(tái)異構(gòu)服務(wù)器搭建虛擬化仿真平臺(tái)，浪潮服務(wù)器作為控制節(jié)點(diǎn)及計(jì)算節(jié)點(diǎn)1，用以支撐基于KVM的虛擬機(jī)構(gòu)建；華為服務(wù)器作為計(jì)算節(jié)點(diǎn)2，用以支撐基于Docker的容器構(gòu)建；服務(wù)器操作系統(tǒng)采用CentOS 7.2，OpenStack軟件版本采用M(Mitaka)版。

所搭建的虛擬化仿真平臺(tái)可支撐典型的仿真任務(wù)，利用該平臺(tái)搭建了包含KVM/Docker，ONOS，OVS的軟件定義網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，支撐SDN體制的仿真驗(yàn)證。仿真過(guò)程如圖7所示。

圖7 基于虛擬化仿真平臺(tái)的仿真過(guò)程

操作過(guò)程分為3步。首先，用戶通過(guò)瀏覽器登錄虛擬化仿真平臺(tái)；然后，在云環(huán)境中查找虛擬化仿真資源，并利用鏡像構(gòu)建仿真應(yīng)用；最終，在瀏覽器中直接對(duì)仿真應(yīng)用進(jìn)行配置及仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，提出的仿真平臺(tái)為基于云計(jì)算的虛擬化仿真創(chuàng)新提供了良好的支撐。

5 結(jié)束語(yǔ)

面向云計(jì)算的虛擬化仿真平臺(tái)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)虛擬化仿真技術(shù)的弊端，實(shí)現(xiàn)了不同虛擬化仿真之間的協(xié)作、共享以及多個(gè)仿真對(duì)物理鏈路和物理服務(wù)器等物理資源的復(fù)用，最大程度地提高了物理設(shè)備的資源利用效率。下一步，將融入智能化資源調(diào)度、SDN等技術(shù)，使得虛擬化仿真平臺(tái)更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化與服務(wù)化。

隨著虛擬化仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，基于云計(jì)算的虛擬化仿真將更加成熟，從而為用戶提供更好的服務(wù)。