淺談虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心建設中的應用

摘 要：虛擬化技術(shù)最早出現(xiàn)在 20 世紀 60 年代的 IBM 大型機系統(tǒng)，在70年代的 System 370 系列中逐漸流行起來，這些機器通過一種叫虛擬機監(jiān)控器（Virtual Machine Monitor，VMM）的程序在物理硬件之上生成許多可以運行獨立操作系統(tǒng)軟件的虛擬機（Virtual Machine）實例。隨著近年多核系統(tǒng)、集群、網(wǎng)格甚至云計算的廣泛部署，虛擬化技術(shù)在商業(yè)應用上的優(yōu)勢日益體現(xiàn)，不僅降低了 IT 成本，而且還增強了系統(tǒng)安全性和可靠性，虛擬化的概念也逐漸深入到人們?nèi)粘５墓ぷ髋c生活中。

關(guān)鍵詞：虛擬化技術(shù)；數(shù)據(jù)中心；管理及應用

虛擬化技術(shù)的分類

虛擬化技術(shù)主要分為以下幾個大類 [1]：

1.平臺虛擬化（Platform Virtualization），針對計算機和操作系統(tǒng)的虛擬化。

2.資源虛擬化（Resource Virtualization），針對特定的系統(tǒng)資源的虛擬化，比如內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡資源等。

3.應用程序虛擬化（Application Virtualization），包括仿真、模擬、解釋技術(shù)等。

我們通常所說的虛擬化主要是指平臺虛擬化技術(shù)，通過使用控制程序（Control Program，也被稱為 Virtual Machine Monitor 或 Hypervisor），隱藏特定計算平臺的實際物理特性，為用戶提供抽象的、統(tǒng)一的、模擬的計算環(huán)境（稱為虛擬機）。虛擬機中運行的操作系統(tǒng)被稱為客戶機操作系統(tǒng)（Guest OS），運行虛擬機監(jiān)控器的操作系統(tǒng)被稱為主機操作系統(tǒng)（Host OS），當然某些虛擬機監(jiān)控器可以脫離操作系統(tǒng)直接運行在硬件之上。運行虛擬機的真實系統(tǒng)我們稱之為主機系統(tǒng)。

虛擬化的數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)就是將物理的設備、網(wǎng)絡、存儲等硬件通過平臺虛擬化后將資源邏輯為一個整體，統(tǒng)一管理，并分配給最終用戶使用。它適用于任何應用和任何硬件，能夠滿足當前和未來的需求。但移動云時代為虛擬化提出了新的挑戰(zhàn)。 為了迎接這一挑戰(zhàn)，IT 組織需要對其余的數(shù)據(jù)中心進行虛擬化，使所有基礎架構(gòu)服務和虛擬機一樣成本低廉且易于調(diào)配和管理。

虛擬化的數(shù)據(jù)中心可將您所了解的虛擬化概念（抽象化、池化和自動化）擴展到所有數(shù)據(jù)中心資源和服務。 數(shù)據(jù)中心的組件可以一起部署或者分階段部署：計算虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化和虛擬存儲可以實現(xiàn)計算以及網(wǎng)絡和存儲基礎架構(gòu)服務的抽象化、池化和自動化。

1 虛擬存儲和可用性

虛擬存儲是虛擬化的數(shù)據(jù)中心的基本組件，可對存儲資源進行抽象化處理，以支持存儲的池化、復制和按需分發(fā)。 這使存儲層與虛擬化計算層非常相似：都具有聚合、靈活、高效和彈性擴展的特點。 它們的優(yōu)勢也如出一轍：全面降低了存儲基礎架構(gòu)的成本和復雜性。

虛擬存儲支持對異構(gòu)存儲池中的所有資源實施一致的策略，使存儲的使用像為每個應用或虛擬機指定容量、性能和可用性要求那樣簡單。 這種基于策略的自動化最大限度地利用了底層存儲資源，同時將管理開銷降至最低。數(shù)據(jù)服務（如快照、克隆和復制）作為虛擬數(shù)據(jù)服務在軟件中交付，并按虛擬機進行調(diào)配和管理。 獨立于底層存儲硬件使得這些服務的分配極其敏捷和靈活。隨著服務器功能的增多，虛擬存儲解決方案可讓企業(yè)利用廉價的行業(yè)標準計算硬件來擴大其存儲資源。 利用固態(tài)磁盤和硬盤作為虛擬機的共享存儲，可獲得高性能，并將存儲總體擁有成本降低 。

2 數(shù)據(jù)中心管理和自動化

虛擬化的數(shù)據(jù)中心的管理比物理基礎架構(gòu)更輕松、更高效，其敏捷性也提高到了一個全新的水平。部署過程高度自動化：應用只需數(shù)分鐘（而不是數(shù)周）即可完成準備，達到可供使用狀態(tài)，從而大大縮短業(yè)務計劃的上市時間?？梢允褂靡恢碌姆椒ê蜆藴驶芍赜玫慕M件，結(jié)合調(diào)配過程中內(nèi)置的監(jiān)控策略，以前所未有的簡單性和速度構(gòu)建新應用。

智能管理軟件是虛擬化的數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵支柱，可以簡化管理、實現(xiàn)更高的資源利用率。 策略驅(qū)動的自動化可使各項基礎架構(gòu)資源與不斷變化的業(yè)務和工作負載需求相匹配，促進客戶滿意度的提升。 容量規(guī)劃功能可以通過識別閑置和過度調(diào)配的虛擬機，以及優(yōu)化虛擬機密度，進一步提高基礎架構(gòu)的效率。

作為統(tǒng)一的標準化環(huán)境，虛擬化的數(shù)據(jù)中心使管理員能夠?qū)崿F(xiàn)更高水平的成本透明度和成本責任。 您可以跟蹤并反饋各業(yè)務部門、應用或客戶使用的 IT 服務的數(shù)量和類型明細。 您還可以利用基準測試將您的 IT 成本與同行及云計算服務提供商的成本進行比較，以制定明智的采購決策，降低開銷。

3 網(wǎng)絡虛擬化

服務器虛擬化的普及徹底改變了應用調(diào)配和管理，為企業(yè)節(jié)省了數(shù)十億美元。 但是，這些動態(tài)工作負載所連接的網(wǎng)絡卻未能跟上它們的步伐。 網(wǎng)絡調(diào)配仍然極其緩慢：甚至簡單拓撲結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建也需要數(shù)天或數(shù)周時間。 工作負載安置和移動性受制于物理網(wǎng)絡限制，并且硬件獨立性需要特定于供應商的專業(yè)技能。 網(wǎng)絡配置需要手動執(zhí)行，而且維護起來既昂貴又需要消耗大量資源。

虛擬化的數(shù)據(jù)中心通過創(chuàng)建軟件驅(qū)動型抽象層（與推動計算轉(zhuǎn)型的抽象層完全相同），提升了網(wǎng)絡連接和安全性。 除此之外，還有許多類似的優(yōu)勢：快速的編程式調(diào)配、無中斷部署、在任何通用 IP 網(wǎng)絡連接硬件上同時支持舊版應用和新應用，并使網(wǎng)絡連接服務擺脫與硬件綁定的限制條件。

虛擬網(wǎng)絡可以采用與虛擬機相似的方式，將邏輯網(wǎng)絡組件（邏輯交換機、邏輯路由器、邏輯防火墻、邏輯負載平衡器、邏輯 VPN 等）提供給已連接的工作負載。

可以利用底層物理網(wǎng)絡作為簡單的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)底板，以編程方式創(chuàng)建、調(diào)配和管理邏輯網(wǎng)絡。 對于服務器虛擬化，可將邏輯網(wǎng)絡設備和安全策略的任意組合組裝到任何拓撲結(jié)構(gòu)中。 網(wǎng)絡和安全服務綁定到每一個虛擬機，并隨虛擬機遷移，這樣無需人工干預即可大量添加或轉(zhuǎn)移工作負載。

網(wǎng)絡虛擬化通過將網(wǎng)絡連接組件與底層物理網(wǎng)絡基礎架構(gòu)完全分離，可確保硬件獨立性。 可以從終端主機的角度忠實地再現(xiàn)物理網(wǎng)絡模型，工作負載感覺不到任何差異。 在運營方面發(fā)生了革命性的變化，從網(wǎng)絡調(diào)配直到部署和維護，所有的一切都實現(xiàn)了前所有的自動化。

在虛擬化的數(shù)據(jù)中心，策略驅(qū)動的自動化支持邏輯計算、存儲和網(wǎng)絡服務的調(diào)配和持續(xù)管理。 其結(jié)果就是實現(xiàn)了前所未有的 IT 敏捷性和效率，并能靈活支持目前和未來的硬件和應用。

作者簡介

賀軍（1977-），男，湖北丹江口人，助理工程師，學歷：本科，研究方向：計算機軟件，網(wǎng)絡安全。