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什么是虚拟化
虚拟化是一个广义的术语,是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行,是一个为了简化管理,优化资源的解决方案。如同空旷、通透的写字楼,整个楼层几乎看不到墙壁,用户可以用同样的成本构建出更加自主适用的办公空间,进而节省成本,发挥空间最大利用率。这种把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率的思路,在IT领域就叫做虚拟化技术。 |
虚拟化是一个广义的术语,是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行,是一个为了简化管理,优化资源的解决方案。如同空旷、通透的写字楼,整个楼层几乎看不到墙壁,用户可以用同样的成本构建出更加自主适用的办公空间,进而节省成本,发挥空间最大利用率。这种把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率的思路,在IT领域就叫做虚拟化技术。
虚拟化技术可以扩大硬件的容量,简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行,允许一个平台同时运行多个操作系统,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。
虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行,而在虚拟化技术中,则可以同时运行多个操作系统,而且每一个操作系统中都有多个程序运行,每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上;而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能,这两个模拟出来的CPU是不能分离的,只能协同工作。
虚拟化技术也与VMware Workstation等同样能达到虚拟效果的软件不同,是一个巨大的技术进步,具体表现在减少软件虚拟机相关开销和支持更广泛的操作系统方面。
软件方案
纯软件虚拟化解决方案存在很多限制。“客户”操作系统很多情况下是通过虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor,VMM)来与硬件进行通信,由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。(注意,大多数处理器和内存访问独立于VMM,只在发生特定事件时才会涉及VMM,如页面错误。)在纯软件虚拟化解决方案中,VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位置,而操作系统的位置是传统意义上应用程序所处的位置。这一额外的通信层需要进行二进制转换,以通过提供到物理资源(如处理器、内存、存储、显卡和网卡等)的接口,模拟硬件环境。这种转换必然会增加系统的复杂性。此外,客户操作系统的支持受到虚拟机环境的能力限制,这会阻碍特定技术的部署,如64位客户操作系统。在纯软件解决方案中,软件堆栈增加的复杂性意味着,这些环境难于管理,因而会加大确保系统可靠性和安全性的困难。
VMware是提供一套虚拟机解决方案的软件,主要产品分为如下三个:
VMware-ESX-Server
这个版本并不需要操作系统的支持。它本身就是一个操作系统,用来管理硬件资源。所有的系统都安装在它的上面。带有远程web管理和客户端管理功能。
VMware-GSX-Server
这个版本就要安装在一个操作系统下了,这个操作系统叫做HOST OS.
这个HOST OS可以是Windows 2000 Server以上的Windows系统或者是Linux(官方支持列表中只有RH,SUSE,Mandrake很少的几种),和VMware-ESX-Server一样带有远程web管理和客户端管理功能。
VMware-WorkStation
这个版本和VMware-GSX-Server版本的机构是一样的。也是要安装在一个操作系统下,对操作系统的要求也是Windows 2000以上或者Linux。和Vmware的区别就是没有web远程管理和客户端管理。
VMware-ESX-Server已经成为整机虚拟化的必然选择
PS:VMware是在虚拟化网络中处领先地位。
硬件方案
而CPU的虚拟化技术是一种硬件方案,支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程,通过这些指令集,VMM会很容易提高性能,相比软件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芯片的功能,借助兼容VMM软件能够改进纯软件解决方案。由于虚拟化硬件可提供全新的架构,支持操作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,在纯软件VMM中,缺少对64位客户操作系统的支持,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操作系统之外,还支持64位客户操作系统。
虚拟化技术是一套解决方案。完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持,例如VMM软件或者某些操作系统本身。即使只是CPU支持虚拟化技术,在配合VMM的软件情况下,也会比完全不支持虚拟化技术的系统有更好的性能。
两大CPU巨头Intel和AMD都想方设法在虚拟化领域中占得先机,但是AMD的虚拟化技术在时间上要比Intel落后几个月。Intel自2005年末开始便在其处理器产品线中推广应用Intel Virtualization Technology(Intel VT)虚拟化技术。Intel已经发布了具有Intel VT虚拟化技术的一系列处理器产品,包括桌面平台的Pentium 4 6X2系列、Pentium D 9X0系列和Pentium EE 9XX系列,还有Core Duo系列和Core Solo系列中的部分产品,以及服务器/工作站平台上的Xeon LV系列、Xeon 5000系列、Xeon 5100系列、Xeon MP 7000系列以及Itanium 2 9000系列;同时绝大多数的Intel下一代主流处理器,包括Merom核心移动处理器,Conroe核心桌面处理器,Woodcrest核心服务器处理器,以及基于Montecito核心的Itanium 2高端服务器处理器都将支持Intel VT虚拟化技术。
而AMD方面也已经发布了支持AMD Virtualization Technology(AMD VT)虚拟化技术的一系列处理器产品,包括Socket S1接口的Turion 64 X2系列以及Socket AM2接口的Athlon 64 X2系列和Athlon 64 FX系列等等,并且绝大多数的AMD下一代主流处理器,包括即将发布的Socket F接口的Opteron都将支持AMD VT虚拟化技术。
技术趋势
2006年初,英特尔宣布了其初步完成的Vanderpool技术外部架构规范(EAS),并称该技术可帮助改进未来虚拟化解决方案。
英特尔表示,把Vanderpool应用于安腾架构平台,同时还计划在台式机处理器和芯片组产品中采用该技术。
微软高调推出Virtual Server 2005计划,意味着这个x86架构服务器操作系统领域的巨人也意识到了虚拟化技术的重要性。
从处理器层面的AMD和Intel到操作系统层面的微软的加入,从一大批专注于服务器虚拟化管理技术和应用技术的厂商崛起,带来虚拟化市场在更加繁荣的同时,我们看到一个趋于完整的服务器虚拟化技术生态系统正在逐渐形成。
IDC公司声称,用户正在向基于x86的服务器虚拟化技术阔步迈进,预计会在今后几年得到大规模采用。
分析师们认为,如果公司在低端系统方面没有虚拟化技术策略,那么从长远来看,硬件成本及管理方面付出的代价会更大。
Gartner的研究表明:运行单一应用(这是这些低端设备的传统部署环境)、基于x86的服务器大多数其平均利用率只有10%。使用虚拟化技术把工作负荷合并到单一设备上后有望大幅提高利用率。
虚拟化能集中并共享资源,实现降低成本、优化利用率的目的,正逐渐流行。到2008年,那些没有采用虚拟技术的企业将在IA服务器上多支出25%的费用。而在RISC服务器上的额外支出也将高达15%。这其中包括硬件、软件、劳动力和占地空间等方面的各类成本。
1/4的x86 MP服务器与虚拟化技术一起发运,而29%的企业正在使用虚拟化技术。到2009年,服务器虚拟化应用的年复合增长率将达到50%。
从主机到主流,服务器虚拟化已经是大势所趋。企业重在IT基础架构建设,将侧重于建设领先的虚拟化IT环境。
对于虚拟化这项炙手可热的技术,在2009年给予业界太多的猜想,甚至可以被认为将是影响力最大的IT趋势。不可否认,虚拟化在厂商的推动下已经取得不小的进展,不论是厂商还是企业用户已经接受了虚拟化将普及的观念。但仍有相当一部分企业表示,并不愿意在这个时候应用虚拟化技术。另外,虽然虚拟化以及云计算已成为计算机领域的重要趋势,但大家还没有很好地理解虚拟化的意义以及虚拟化将如何改变现有IT应用的环境。这些原因部分归结于虚拟化的存在有许多种形式,而云计算大肆宣传似乎也让试图触摸虚拟化的人难以捉摸。对于这样的情况,厂商们并没有感觉市场的悲观前景,毕竟部署虚拟化不是一朝一夕的事情,反而使得厂商们积极做好充分的准备,VMware、思杰、微软等厂商一直在积极地推动虚拟化,向用户灌输虚拟化思想,IBM、戴尔、惠普、浪潮等厂商也都在虚拟化服务器提供足够的支持。由此,随着各种关键组件的X86虚拟化部署的完成,在虚拟化世界中,专门针对虚拟机设计的应用软件应需而生。下面针对三大虚拟化厂商近期推出的虚拟化软件工具做简单介绍,使得用户能够更好的理解虚拟化技术所能带来的优势。
vSphere 4.0虚拟化领头羊:vSphere 4.0软件是围绕ESX Server 4.0管理程序的一款应用软件,4月21日推出,5月21日开始上市。升级版的ESX Server 4.0管理程序新增了更多特性,可以扩展到单个虚拟机的8个处理器核心,每个虚拟机可分配容量达到255GB,每个虚拟机的网络带宽增加了四倍,可以达到每秒40GB,磁盘性能已经超过200,000 IOPS。
VMware vSphere 4共有6个不同的版本,以满足不同规模客户使用状况和预算的要求。在困难的经济环境下,VMware vSphere 4为客户提供了无与伦比的价值。VMware vSphere 4相较于上一代的VMware Infrastructure 3,提高了30%以上的整合率,节省了高达50%的存储成本和20%的电力成本。另外,VMware vSphere 4 Essentials专门为小型办公室的IT环境提供的全面虚拟化解决方案。还增加了高可用性和数据保护功能,是在同等价位情况下唯一能提供内置可用性、数据保护、补丁管理以及预警和报告定制功能的全面虚拟化解决方案。
Hyper-V Server08动态迁移 :微软推出的Hyper-V R2是一款基于Hyper-Visor的独立虚拟化产品,增加了大量新特性,特别是动态迁移(Live Migration)、故障转移集群(Failover Cluster)、新版服务器配置工具等等,同时物理系统处理器、内存支持从四路/24核心、32GB扩展到了八路/64核心、1TB,另外最多可运行的虚拟系统也从192个翻番到了384个,在增加容量的同时不需要重新启动系统。Hyper-V Server 2008 R2最值得关注的就是其动态迁移(Live Migration)技术,从一台物理主机迁移虚拟机到另一台主机而不用停机。这个技术与VMware的VMotion相同,是许多公司高可用性与负载均衡产品背后的整合技术。为了支持这些技术,Hyper-V Server 2008 R2可以提供故障转移集群和使用群集共享卷技术,在相同的LUN卷上使多个虚拟机运行。另外,管理也是另一个关键点。微软将系统中心虚拟机管理器(SCVMM)2008发布给制造商,这一产品的发布使得企业的IT管理者们具备了集中管理他们的虚拟基础设施的能力。但和微软的Server 2008操作系统一样,它不是免费的。唯一的选择是安装完整的Windows Server 2008 R2的产品才可使用群集管理器和Hyper-V管理工具。
免费的思杰XenServer 5.5 :思杰在2009年第一个季度发布了突破性的新版XenServer,让免费企业级虚拟化惠及所有人,从而改变了虚拟化市场的游戏规则。XenServer 5.5是思杰免费的、功能丰富的服务器虚拟化软件,二月份发布的XenServer能帮助思杰在服务器虚拟化软件市场获取份额。新版本的功能包括Active Directory集成,能帮助管理员实施基于角色的访问控制。XenServer 5.5也添加了对SUSE Linux Enterprise Server 11和Debian 5.0的支持,还支持Red Hat、CentOS和Oracle 5.3作为子操作系统运行。另一个新功能是XenConvert,允许管理员从VMware的Virtual Machine Disk Format(虚拟机磁盘格式)迁移虚拟机到思杰和微软使用的虚拟硬盘格式。同时,思杰也为XenServer和Hyper-V发布了Citrix Essentials 5.5,这提供了额外的管理功能。
在虚拟化这个领域,微软和思杰都想与VMware争夺市场份额,因此两家公司达成了战略伙伴关系,思杰将把他们的XenServer与微软的System Center Virtual Machine Manager和Hyper-V管理程序结合在一起。微软公司2009年8月24号推出了SCVMM R2,并且准备凭借Windows Server 2008 R2操作系统和其相关的Hyper-V R2管理程序来与VMware相竞争,而正是因为这样的情况,2009的VMworld大会上,微软和思杰没有能够全面的展示其虚拟化的成果。而对于微软来说,VMware一直是虚拟化领域的最大对手,之前盛传要收购VMware公司,那么如果成立,虚拟化领域三足鼎立的格局将发生翻天覆地的变化。