虚拟技术详细资料大全

在计算机科学中，虚拟技术是一种通过组合或分区现有的计算机资源（CPU、记忆体、磁碟空间等），使得这些资源表现为一个或多个操作环境，从而提供优于原有资源配置的访问方式的技术。虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构之间的壁垒。未来，所有的资源都是透明的，虚拟世界运行在各种各样的物理平台上，资源的管理都将按逻辑方式进行，完全实现资源的自动化分配，而虚拟化技术就是实现它的理想工具。虚拟化环境需要多种技术的协调配合：伺服器和作业系统的虚拟化、存储虚拟化、以及系统管理、资源管理和软体提交，与非虚拟化环境一致的套用环境。因为有了虚拟化，企业不再需要建立耗资巨大的数据中心就能够实现异地备份。这对用户来说极富吸引力。

基本介绍中文名：虚拟技术外文名：Virtualization 简介,虚拟仪器,虚拟显示,虚拟机,CPU,档案,桌面,技术分类,硬体模式,操作模式,半虚拟技术,弊端,优势,套用,科技开发,商业,医疗业,娱乐行业,城市规划,教育领域,军事领域, 简介虚拟现实技术是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及感测技术的基础上发展起来的虚拟技术交叉学科，对该技术的研究始于20世纪60年代。直到90年代初，虚拟现实技术才开始作为一门较完整的体系而受到人们极大的关注。虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与互动的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人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，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。虚拟现实的本质是人与计算机的通信技术，它几乎可以支持任何人类活动，适用于任何领域。虚拟仪器 National Instruments—虚拟仪器创始人过去的三十多年里，NI通过虚拟仪器技术为测试测量和自动化领域带来了一场革新：虚拟仪器技术把现成即用的商业技术与创新的软硬体平台相集成，从而为嵌入式设计、工业控制以及测试和测量提供了一种独特的解决方案。使用虚拟仪器技术，工程师们可以利用图形化开发软体方便高效地创建完全自定义的解决方案，以满足灵活多变的需求趋势——这完全不同于专门的、只有固定功能的传统仪器。如今，财富500强中85%的制造型企业已经选择了虚拟仪器技术，大幅度减少了自动化测试设备（ATE）的尺寸，使工作效率提升了十倍之多，而成本却只有传统仪器解决方案的一小部分。与此同时，虚拟仪器技术本身也在不断发展和创新，由于建立在商业可用技术的基础之上，使得正蓬勃发展着的新兴技术也成为推动虚拟仪器技术发展的新动力。 亦真亦假 虚拟显示构建虚拟现实系统的目的是为了开发虚拟现实套用,所以任何一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完看着迷糊备的虚拟现实套用开发平台，一般包括两个部分，一是硬体开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软体开发平台，即面向套用对象的虚拟现实套用软体开发平台。这其中面向套用对象的虚拟现实套用软体开发平台是最主要的，它在虚拟现实套用开发过程中承担著三维图形场景驱动的建立和套用功能的二次开发，是虚拟现实套用开发的高层API，同时也是连线VR外设、建立数学模型和套用资料库的基础平台，没有它将无法开发出功能完善的虚拟现实应用程式。因此，开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连线和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与他们***同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。虚拟现实显示系统。虚拟三维投影显示系统是整个虚拟现实系统中最重要的3D/VR图形显示输出系统，其核心部分是立体版的高亮度投影机及相关组件，它将VR工作站生成的高解析度3D/VR场景以大幅立体投影的方式显示出来，让要互动的三维虚拟世界高度逼真地浮现于参与者的眼前，从而为VR用户提供一个团体式参与，集体观看，具有高度临场感的投入型虚拟现实环境，并结合必要的虚拟外设(如数据手套、6自由度位置跟踪系统或其他互动设备)，参与者可从不同的角度和方位自由地进行互动、操纵，实现三维虚拟世界的实时互动和实时漫游。在虚拟现实套用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大萤幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，而虚拟三维投影显示系统则是目前套用最为广泛的系统，因为虚拟现实技术要求套用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是现今国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和方式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。高度逼真的三维虚拟世界的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流与现实构想。非常适合于军事模拟训练、CAD/CAM（虚拟制造、虚拟装配）、建筑设计与城市规划、虚拟生物医学工程、科学可视化、教学演示等等诸多领域……虚拟现实互动系统，6自由度实时互动是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，离开实时互动，虚拟现实套用将失去其存在的价值和意义，这也是虚拟现实技术与三维动画和多媒体套用的最根本的区别。在虚拟现实互动套用中通常会借助于一些面向特定套用的特殊虚拟外设，它们主要是6自由度虚拟互动系统，比如：力或触觉反馈系统、数据手套、位置跟踪器或6自由度空间滑鼠、操纵杆等等。 虚拟技术 虚拟机虚拟机技术是国际反病毒领域的前沿技术。这种技术更接近于人工分析，智慧型化极高，查毒的准确性也极高。首先我们描述一下一个病毒分析者的工作：当拿到一个样本时，我们并不敢直接运行它，因为它可能是带毒的，而且极可能是未知的，谁也无法查杀的新病毒。要分析它，我们必须做的是跟踪它的执行，查看它是否有传染模组，是否有破坏模组。如果一个样本中有用于传染的模组，我们就无可争辩的认定它是病毒，如果它还有破坏模组，我们就会将它归人恶性病毒。有些病毒是戏滤性的、学术性的，不会破坏系统。但，这也就如让您穿了一双泡水的鞋一样，脚上不会有大问题，却终归是心里不舒服的。这里涉及到一个重要问题，判定样本是否是病毒的重要问题：传染性。我们可以想像，如果能让程式判定一个“样本”是否有传染性，也就解决了反病毒领域中的一个重要难题“预警”。传统的程式设计师分析病毒会使用DOS的DEBUG程式，如今更多的人选择SOFT-ICE一类功能更强大的软体。但终归一点这类动态调试软体的核心就是单步跟踪执行被调程式的每一个语句。事实上，更为具体的做法可以是这样：用程式代码虚拟一个CPU来，同样也虚拟CPU的各个暂存器，甚至将硬体连线埠也虚拟出来，用调试程式调人被调的“样本”，将每一个语句放到虚拟环境中执行，这样我们就可以通过记忆体和暂存器以及连线埠的变化来了解程式的执行。这样的一个虚拟环境就是一个虚拟机。未来的虚拟现实技术在系统底层级上是有借鉴于虚拟机技术的。既然虚拟中可以反映程式的任何动态，那么，将病毒放到虚拟机中执行，则病毒的传染动作一定会被反映出来。如果这样，未知病毒的查出机率将是100%！如今个别反病毒软体选择了样本代码段的前几K位元组虚拟执行，其查出机率已高达95%左右。虚拟机用来侦测已知病毒速度更为惊人，误报率可降到一个千分点以下！这项技术在1997年被认为是国际反病毒领域的前沿技术，至今仍有许多人在研究和完善它。因为它的未来可能是一台用于Inter上的庞大的人工智慧化的反病毒机器人。当然，也是一个软体机器人。 看着迷糊 CPU CPU的虚拟化技术是一种硬体方案，支持虚拟技术的CPU带有特别最佳化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM(VirtualMachineMonitor，虚拟机监视器)会很容易提高性能，相比软体的虚拟实现方式会很大程度上提高性能。虚拟化技术可提供基于晶片的功能，借助兼容VMM软体能够改进纯软体解决方案。由于虚拟化硬体可提供全新的架构，支持作业系统直接在上面运行，从而无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大简化了VMM设计，进而使VMM能够按通用标准进行编写，性能更加强大。另外，在纯软体VMM中，现缺少对64位客户作业系统的支持，而随着64位处理器的不断普及，这一严重缺点也日益突出。而CPU的虚拟化技术除支持广泛的传统作业系统之外，还支持64位客户作业系统。 虚拟诱惑 档案档案虚拟化(FileVirtualization)是在档案伺服器和访问这些档案伺服器的客户机之间创建一个抽象层。一旦套用，档案虚拟化层管理跨伺服器的档案和档案系统，允许管理员向客户机提供一个所有伺服器的逻辑档案挂接。这台伺服器继续托管档案数据和元数据。虽然这种安排好想像不必要地增加了IT开销，但是，档案虚拟化提供了一些关键的优势，包括一个全局命名空间用来给网路档案伺服器上的档案加索引。此外，这种虚拟档案存储整合允许档案伺服器之间***享访问存储容量。档案伺服器之间实施的数据迁移对于最终用户和应用程式都是透明的。这在分层次的存储基础设施中是理想的。简言之，档案虚拟化允许企业访问网路档案伺服器上隔离的存储容量并且在上面进行无缝的档案迁移。 虚拟机 档案虚拟化可以部署为一台设备或者一台运行档案虚拟化软体的现成的伺服器。这种选择基本上是根据成本以及有关的管理和破坏水平确定的。最常用的部署选择是设备。这种设备有四种不同的架构：带外、带内、这两者的结合和分离路径(Split-Path)。并为所有的档案虚拟化部署从长远看是成功的。有些机构也许会退回(撤销)他们的部署。这对于档案伺服器和网路附加存储平台来说是一个破坏性非常大的过程。在极端的情况下，退回可能需要机构卸载数据、删除档案虚拟化层，然后重新格式化和重新装载全部数据。经销商通常能够帮助识别潜在的退回问题，提供减轻破坏的建议。用户在一般部署之前通常要测试其退回的程式。档案虚拟化受到可伸缩性的限制。可伸缩性包括档案系统、档案、伺服器或者输入/输出性能。档案虚拟化平台还必须要兼容当前的基础设施。这样，它就能够与现有的存储系统和交换机一起工作。要防止出现潜在的问题，档案虚拟化平台应该经常进行适当的可伸缩性和兼容性测试。桌面桌面虚拟化可以生成现有作业系统的全新虚拟镜像，它具有真实windows系统完全一样的功能。进入虚拟系统后，所有操作都是在这个全新的独立的虚拟系统里面进行，可以独立安装运行软体,保存数据,拥有自己的独立桌面。不会对真正的系统产生任何影响。也不会因为真正的系统出问题而影响在虚拟系统里面软体和数据。国外的产品主要有MOJOPAC，它可以让你的iPod、外置硬碟、U 盘，或者别的什么奢华存储硬体摇身变为一台“私人便携 PC”的软体。MojoPac可以把你的XP桌面、设定、账号、甚至程式和习惯设定都塞进一个便携存储设备中，可以带着你的各种私人数据和习惯设定去不同机器上自由工作，真正即插即设即用。国内的产品主要是prayaya v3，可以实现在任何非windows系统分区包括移动存储上安装大量的应用程式，当你还在为每次使用其它电脑但没有自己想用的软体而苦恼的时候，V3已经解决你的问题！我们可以在装有V3的移动存储里面装上自己常用软体，以后无论是你在公司还是在外面出差，只要带上装有V3的随身碟或者移动硬碟，就可以即插即用，并且所有的操作记录全部保留在移动存储上，不会在主机留下任何痕迹。技术分类主流虚拟技术，主流的x86虚拟机技术主要有这样几类：硬体模式虚拟硬体模型将计算机、存储和网路硬体间建立了一个抽象的虚拟化平台，使得所有的硬体被统一到一个虚拟化层中。现今，此类虚拟机的典型产品有Vmware 的Workstation、GSX Server、ESX Server和Microsoft的Virtual PC、Virtual Server以及Parallels Workstation等。虚拟硬体模式特点：虚拟了Intel x86平台，可以同时运行多个作业系统和应用程式。通过使用虚拟化层，提供了硬体级的虚拟，即虚拟机为运行于虚拟机的作业系统映像提供了一整套虚拟的Intel x86兼容硬体。这套虚拟硬体虚拟了真正伺服器所拥有的全部设备：主机板晶片、CPU、记忆体、SCSI和IDE磁碟设备、各种接口、显示和其他输入输出设备。并且，每个虚拟机都可以被独立的封装到一个档案中，可以实现虚拟机的灵活迁移。操作模式虚拟作业系统模型是基于虚拟机运行的主机作业系统创建了一个虚拟层，用来虚拟机主机的作业系统。在这个虚拟层之上，可以创建多个相互隔离的虚拟专用伺服器(Virtual Private Server, VPS)。这些VPS可以最大化的效率***享硬体、软体许可证以及管理资源。对其用户和应用程式来讲，每一个VPS平台的运行和管理都与一台独立主机完全相同，因为每一个VPS均可独立进行重启并拥有自己的root访问许可权、用户、IP位址、记忆体、过程、档案、应用程式、系统函式馆以及配置档案。对于运行着多个应用程式和拥有实际数据的产品伺服器来说，虚拟作业系统的虚拟机可以降低成本消耗和提高系统效率。现今，swsoft的virtuozzo是这一领域的成熟产品。 虚拟技术 半虚拟技术在不断增加的虚拟化技术列表中，Xen是近来最引人注目的技术之一。Xen 是在剑桥大学作为一个研究项目被开发出来的，它已经在开源社区中得到了极大的推动。Xen 是一款半虚拟化(paravirtualizing)VMM(虚拟机监视器，Virtual Machine Monitor)，这表示，为了调用系统管理程式，要有选择地修改作业系统，然而却不需要修改作业系统上运行的应用程式。Xen是一种特殊的虚拟硬体虚拟机，具有虚拟硬体虚拟机的大部分特性，其最大的不同点在于，Xen需要修改作业系统核心。如今，Xen只支持在Linux系统之上实现的Linux虚拟机。不过，其新的版本将支持Intel公司的硬体虚拟技术Intel-VT，这一个关键技术将可以用以解决Xen在虚拟化Windows系统方面的困难。 VMware仍然是虚拟技术领域的领袖，在产品的成熟度方面它比XenSource公司还是有着很明显的优势。但是很多的业内人士认为，由于开源的原因，Xen的实力将会越来越强。如今，开源领域的巨头Red Hat公司以及Novell公司都已经开始将该技术整合进入它们于Red Hat Enterprise Linux 5系统以及Novell、SuSE Linux Enterprise Server 10系统。弊端 成本高 硬体成本较高。运营和维护成本高，包括数据中心空间、机柜、网线，耗电量，冷气空调和人力成本等。 兼容性差 系统和套用迁移到新的硬体需要和旧系统兼容的系统。 可用性 可用性低，因为每个伺服器都是单机，如果都配置为双机模式成本更高。系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行，造成套用中断。 缺乏可管理性 数量太多难以管理，新伺服器和套用的部署时间长，大大降低伺服器重建和套用载入时间。硬体维护需要数天/周的变更管理准备和数小时的维护视窗。优势在虚拟架构中，用户可以把资源看成是专属于他们的，而管理员则可在企业范围内管理和最佳化整个资源。VMware的虚拟架构可以通过增加效率、灵活性和回响能力来降低企业的IT花费。管理一个虚拟架构可以让IT部门更快的连线和管理资源，以满足商业所需。其优势主要包括以下几个方面： TCO 节省 通过将整合多个物理伺服器到一个物理伺服器降低40%软体硬体成本。整合比：生产环境10-15 ：1 ，开发测试环境15-20 : 1；每个伺服器的平均利用率从5%-15%提高到60%-80%；降低70-80%运营成本，包括数据中心空间、机柜、网线，耗电量，冷气空调和人力成本。 提高服务水平 帮助您的企业建立业务和IT资源之间的关系，使IT和业务优先权对应。将所有伺服器作为大的资源统一进行管理，并按需自动进行动态资源调配。无中断的按需扩容。 提高运营效率 部署时间从小时级到分钟级，伺服器重建和套用载入时间从 20-40 hrs =>15-30 min，每年节省10,000 人/小时(300台伺服器)。以前硬体维护需要之前的数天/周的变更管理准备和1 - 3小时维护视窗，现今可以进行零宕机硬体维护和升级。套用虚拟技术早在20世纪70年代便开始将其用于培训太空人。由于这是一种省钱、安全、有效的培训方法，现今已被推广到各行各业的培训中。如今，虚拟现实已被推广到不同领域中，得到广泛套用。虚拟现实是用户可以和一个由计算机产生的三维立体空间中的对象互动,除观看外还可以在空间中随用户的意志自由操纵其中的对象,进而产生相当的融入感及参与感。虚拟技术如今被运用到科技、商业、医疗、娱乐等多个领域中。美国波音747的研制就是套用虚拟技术的典型例子。科技开发比如在科技馆中，利用虚拟现实技术，我们可以真实再现外星球星体表面的地况，演示其结构和运动过程；还可以深入到天体内部，把天体内部的情况通过模拟图像展示出来，太阳内部的结构通过其他手段是很难展示的，但通过虚拟现实技术，却可以逼真地表现出来。再比如在实验教育中，只有公众亲自动手进行探索与实践，通过实践培养创造性思维，传播科学思想和科学方法才能更好的达到实验教育的目的。以往由于科技馆各种软硬条件的限制下，这一点往往是最难实现或者代价最大的。而虚拟现实技术进行的虚拟实验，不但能产生视觉效果，还能够处理实时互动图形，具有图形以外的声间和触感。公众通过立体头盔、数据服和数据手套或三维滑鼠操作感测装置，完全可以在虚拟世界充分感知信息，并做出选择或相应的动作。而且在不同的实验间切换，只需输入不同的处置方案即可。不需大量的置换外部元件。商业虚拟技术常被用于推销。例如建筑工程投标时，把设计的方案用虚拟现实技术表现出来，便可把业主带入未来的建筑物里参观，如门的高度、窗户朝向、采光多少、屋内装饰等，都可以感同身受。它同样可用于旅游景点以及功能众多、用途多样的商品推销。因为用虚拟现实技术展现这类商品的魅力，比单用文字或图片宣传更加有吸引力。医疗业虚拟技术套用到医疗业一般有一下几个方向。 1、手术培训未来的手术医生在真正走向手术台前，需进行大量精细的训练。而虚拟现实系统可提供理想的培训平台，受训医生观察高解析度三维人体图像，并通过触觉工作台摸拟触觉，让受训者在切割组织时感受到器械的压力，使手术者操作的感觉就像在真实的人体上手术一样。既不会对病人造成生命危险，又可以重现高风险、低机率的手术病例，可供培训对象反复练习。 2、手术预演虚拟现实技术可用病人的实际数据产生虚拟图像，在计算机中建立一个模拟环境，医生借助虚拟环境中的信息进行手术预演，以合理、定量制的制定手术方案，对于选择最佳手术路径、减小手术损伤、减少对临近组织损害、提高肿瘤定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等具有十分重要的意义。 3、临床诊断利用三维重构技术开发的纯软体医学虚拟现实已经开发出许多虚拟内窥镜的软体，可以使医生的视线在病人体内甚至毛细血管中自由航行。这种动态的现实显示对临床诊断具有无比珍贵的价值。娱乐行业娱乐行业是虚拟技术最广阔的用途。英国出售的一种滑雪模拟器。使用者身穿滑雪服、脚踩滑雪板、手拄滑雪棍、头上载着头盔显示器，手脚上都装着感测器。虽然在斗室里，只要做着各种各样的滑雪动作，便可通过头盔式显示器，看到堆满皑皑白雪的高山、峡谷、悬崖陡壁，一一从身边掠过，其情景就和在滑雪场里进行真的滑雪所感觉的一样。虚拟现实技术不仅创造出虚拟场景，而且还创造出虚拟主持人、虚拟歌星、虚拟演员。日本电视台推出的歌星DiKi，不仅歌声迷人而且风采翩翩，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。美国迪斯尼公司还准备推出虚拟演员。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。虚拟演员成为电影主角后，电影将成为软体产业的一个分支。各软体公司将开发数不胜数的虚拟演员软体供人选购。固然，在幽默和人情味上，虚拟演员在很长一段时间内甚至永远都无法同真演员相比，但它的确能成为优秀演员。不久前由计算机拍成的游戏节目《古墓丽影》片中的女主角入选全球知名人物，预示著虚拟演员时代即将来临。城市规划城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一，虚拟现实技术可以广泛的套用在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利益：展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。规避设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。教育领域随着虚拟技术的发展和教育教学要求手段的不断提高，虚拟技术也开始走入教育领域，并且将成为未来的一种发展趋势。例如现今一些网路公司已经开发出“防灾减灾网上模拟体验馆”，利用游戏的方式让使用者（玩家）在欢乐之余学习防灾减灾的知识，该网上体验馆设定了“触电后如何自救？”“地震来临如何自救、逃生？”等问题，提高了安全教育的效果。未来虚拟技术将更深入、更全面的走进教育领域。使人们在虚拟的现实状况中学会生存、发展的技能。虚拟技术也将利用逼真的效果来虚拟教育场景中的方方面面，使教育更加直观，效果更好。 防灾减灾网上模拟体验馆 军事领域如今美国、俄罗斯等国家已经在利用虚拟的网路游戏来练兵，这使得新兵能够在日常游戏训练中接触到模拟的真实场景，使得新兵能够迅速掌握新式武器，随着军事技术的提高，虚拟技术将在军事领域发挥更大的作用。据美国媒体报导，美军从“红色风暴娱乐”、“互动魔力”和“时间线”等著名电脑游戏公司聘请了大批业内专家和高手，专为陆军和政府有关部门开发用于人员培训的电脑游戏，并套用于军事训练。自《美国陆军》游戏推出后，美国防部对第一个数位化师第4机步师的新兵培训情况进行了调查。结果约40%的新兵仅用两个月时间就熟练掌握了复杂的数位化主战装备。当问及原因时，新兵们回答：操作这些武器装备跟他们入伍前玩的游戏差不多。