随着计算机技术的发展和网络应用的普及,系统虚拟化技术越来越广泛地被数据中心使用,通过构建虚拟机集群的方式整合与最大化利用现有的服务器硬件资源,降低数据中心耗电量,符合绿色计算的理念。部署虚拟机集群的关键点之一是尽可能地减少因系统虚拟化而引入的性能开销。现有的虚拟化方案主要采用准虚拟化技术和硬件辅助虚拟化技术,但它们在性能上存在各自的优点和缺点。因此,优化系统虚拟化方案,提高虚拟机性能,是当前学术界和工业界对于云计算基础架构技术的研究热点之一。本文基于对各种系统虚拟化方案的分析与比较,提出混合虚拟化技术,通过对现有的准虚拟化技术和硬件辅助虚拟化技术进行融合与优化,提高虚拟机的性能。混合虚拟化技术的设计核心思想是在硬件辅助虚拟化虚拟机容器中运行准虚拟化操作系统,采用硬件辅助虚拟化方案实现CPU虚拟化和内存虚拟化,采用经优化过的准虚拟化方案实现I/O虚拟化。本文在Xen虚拟化平台上实现了混合虚拟化方案的系统原型,并使用标准化测试工具进行实验数据采集,验证了混合虚拟化技术对于虚拟机性能的提升。实验数据表明,在CPU密集型负载测试中,混合虚拟化虚拟机的性能大大高于准虚拟化虚拟机,微观性能提升约50%,宏观性能提升约30%;在I/O密集型负载测试中,混合虚拟化虚拟机在维持原有带宽的前提下,CPU效率优于原本的硬件辅助虚拟化虚拟机,最高可节省16%的CPU占用率。面向电工电子学科虚拟实验的后台仿真求解平台是虚拟实验平台的运算核心,采用分布式计算和虚拟机集群的方案,部署大规模的计算服务阵列,以满足庞大的同时在线用户的虚拟实验前端应用需求。本文研究的混合虚拟化技术优化了虚拟机的结构,提高了虚拟机集群的计算能力,更高效地完成虚拟实验后台仿真求解的运算任务。本文的研究属于虚拟实验教学平台的关键技术研究之一,具备很强的应用背景。