赖宏慧 王蓉
摘 要：传统的计算机图像处理与分析系统开发周期长，可移植性差，而基于虚拟仪器的计算机图像处理与分析系统的研发，使得人们对图像的编程方式更加灵活可移植性大幅度改善。为此，本文通过对虚拟仪器技术的论述，就其在计算机图像处理与分析系统中的应用做进一步探究。
关键词：虚拟仪器；计算机；图像处理；分析系统
为了满足日益增长的业务需要，必须在计算机图像处理与分析系统中广泛应用虚拟仪器技术，这项技术可以将服务器资源科学的分配到若干个虚拟机上，针对不同的应用实现虚拟化支持，甚至可以在同一企业级服务器上同时运行不同的操作系统，有效解决了大多数服务器中央处理器和内存利用率偏低和低资源服务器资源过剩问题，对于提升计算机图像处理与分析的运行速度大有裨益。
1 虚拟仪器技术概述
在服务器管理中，虚拟仪器是一种在现有硬件平台上，采用虚拟技术构建虚拟处理器与存储空间，得到一个硬件管理层，实现传统仪器功能拓展的技术。实际上，计算机虚拟化技术在仪器中的应用就是虚拟仪器技术。在仪器管理中，虚拟化技术的作用包括：①整合资源：可以通过整合若干台硬件设备，得到一台足以高性能的逻辑设备，用以满足特殊客户端的性能要求。②拆分资源：通过拆分资源利用率低，闲置的硬件设备，得到若干个逻辑设备，并将其转让给客户端使用，起到优化配置硬件资源的作用。③迁移资源：在不影响逻辑设备运行状态的情况下，可以实现闲置资源在逻辑设备之间的动态迁移，甚至还能将其迁移至远程计算机中。所以，以虚拟化技术为跳板，虚拟仪器在计算机图像处理与分析中具有重要作用，其中，图像处理与分析系统的总体结构如下图所示：
第一，充分发挥软、硬件资源的效用。在虚拟仪器的支撑下，无论有应用系统有多少个，都可以在同一台服务器上运行。另外，通过整合、拆分、迁移硬件资源之后，能够大大增强原硬件设备的性能，因为可用资源已经被科学地分配到了每一个虚拟机上。
第二，控制成本，简化管理。虚拟仪器缩短了部署、安装、维护工作的流程，节省了一些不必要的开销，有效控制了扩建机房、购置新服务器、散热处理方面的成本。
第三，优化各应用系统的运行环境。虚拟仪器技术具有灵活调配动态资源的功能，确保每项资源都被合理的分配到了不同业务应用系统中，从而优化了这些应用系统的运行环境，使服务器始终处于最佳运行状态。
第四，降低了系统维护的难度。虚拟仪器在进行升级和更新的状态下也能提供应用服务，如此高效的运作状态一方面提供了理想的软件调试环境，另一方面有效地控制了测试成本。
第五，保证了系统的安全。在虚拟仪器中，各子系统之间互不干扰彼此的运作，并且能在系统出现故障时，及时恢复已丢失和损坏的数据。
2 虚拟仪器在计算机图像处理与分析系统中存在的问题
随着计算机技术的发展，以及各类应用系统的不断涌现，传统的虚拟仪器技术已无法满足各类应用的需求，传统虚拟仪器的弊端也日益显现，具体表现在以下几个方面：
第一，传统虚拟仪器缺乏灵活性，缺乏测试和备用机制。在过去，源系统是系统升级、测试、维护的基础，一旦源系统出现故障，整个服务器的运行都会受到影响；另外，为便于测试新应用系统的运行状态，还要额外创建一个临时环境，这严重影响了系统的灵活性。服务器的数量也无法随着应用系统的增加而增加。
第二，资源无法得到有效利用。在过去，只有通过不断的新建服务器，才能满足应用系统的运行需求，这往往会使得一些低资源利用率服务器的剩余资源无法调配到高资源利用率服务器上，而且，为保证CPU处理器的资源请求在业务峰值期内得到迅速响应，又必须使用较高的资源配置，这在无形中浪费了许多宝贵的系统资源。
第三，缺乏双机系统，灾难恢复困难。运行中的信息系统可能会因为各种各样的原因（操作不当、病毒入侵、硬件故障等）发生故障，导致数据和资料的损坏、遗失。尽管所有的系统中都有数据备份系统，但只有双机系统能保证系统的连续性。现阶段，还没有任何一种系统可以与核心应用媲美。
仔细分析以上问题不难发现，通过运用虚拟仪器技术在硬件平台上构建一个虚拟硬件管理层（包括虚拟内存、虚拟CPU、虚拟硬盘等），可以大幅度地提升业务的连续性，实现计算机图像处理与分析的优化配置。
3 虚拟仪器在计算机图像处理与分析系统中的应用
在虚拟仪器管理中，虚拟仪器技术的应用要视情况而定，通常而言，只要在顺利整合现有运行系统（包括不同的操作系统、不同中间件的系统）的应用的前提下，给出具体的数据迁移方案，便可实现。比如，面对一个对服务器需求较高，且包含若干个并行应用信息系统时，就可通过运用虚拟仪器技术来改善现有服务器的使用和管理效率。
3.1 虚拟仪器的计算机图像处理与分析系统架构设计
（1）硬件需求。XenServer对服务器的配置要求相对较低。只要内存1G以上，硬盘16G以上，千兆网卡，中央处理器为双核1.5GHz以上即可，但考虑到要在服务器上运行虚拟机，建议根据具体规模适当调整配置。
（2）构建虚拟服务器。直接安装在裸机中安装XenServer6.0，将物理计算机系统转化为虚拟机映像文件，然后使用System Center Virtual Machine Manager（VMM）2012统一对XenServer主机和虚拟机进行管理、监控。
（3）迁移资源。在不影响应用系统提供服务的基础上，采用新版XenServer中的XenMotion技术，将资源顺利迁移至虚拟服务器中。
（4）分布式资源配置的实现。为确保现有资源能充分满足应用系统的业务需求，可采用分布式资源调度程序（DRS），对资源进行实时、动态的分配，使每一项资源都得到合理地利用。
3.2 虚拟仪器的计算机图像处理与分析系统技术特点
（1）利用诸如XenServer 这类虚拟化平台，实现现有处理器、磁盘空间、内存空间、网络与物理服务器之间的连接，这一方面将原有的应用程序和操作系统完好无缺的移植到了虚拟机中，另一方面将所有的硬件资源都统一汇总到了逻辑资源池中，以便管理。然后，根据各个虚拟机具体的业务需求及其优先级别，科学地、合理地配置逻辑资源池中的资源。在虚拟的逻辑资源池中，系统资源会被优先分配到那些最需要资源的主机上，更重要的是，虚拟机可以在任何一台物理服务器上运行，这成功的实现了服务器之间的无缝迁移。同时也使硬件资源得到了最大限度的利用和开发，满足了应用业务的个性化需求。
（2）与VMware Infrastructure一类的虚拟化平台相比，XenServer具有更强的适应能力，无论IT环境发生何种变化，其功能都不受影响，它可以对服务器工作负荷进行整合，利用现有硬件提升整个服务器的性能，从而有效地控制了冷却、电源和管理成本。为提升服务器的响应速度，XenServer提供了一个创建无缝集成现有存储环境的虚拟基础架构。除此以外，XenServer还可以对服务器工作负载的位置进行优化，同时提供了一个始终可用的虚拟基础架构，以便IT工作人员了解资源池内服务器的运作状况，以及及时地更新与升级服务器系统。
4 结语
综上所述，在计算机图像处理与分析系统中，每一个虚拟机都在同一物理服务器内运行，它与独立的服务器并无任何区别，无论有多少应用，都可以通过直接创建新的虚拟服务器来满足应用需求，而且，虚拟仪器管理人员可在不影响服务器运行状态的情况下，将虚拟机从一个服务器移至另一个服务器。在计算机图像处理与分析系统中应用虚拟仪器技术，可以有效提升服务器资源的利用率，未来虚拟仪器在计算机图像处理与分析系统的应用前景将更加广阔。
参考文献
[1]邓继忠，张泰岭，洪添胜.基于虚拟仪器的计算机图像处理与分析系统[J].农机化研究.2011，（03）：11-13
