虛擬化技術(shù)應(yīng)用的必要性

摘 要：虛擬化是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展方向，也是“云”的基礎(chǔ)。本文對虛擬化種類進(jìn)行了分析，闡述了在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用虛擬化技術(shù)的必要性。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；虛擬化

中圖分類號(hào)：TP393.09

虛擬化是當(dāng)今最炙手可熱的IT技術(shù)之一。尤其在全球金融危機(jī)之后，虛擬化技術(shù)吸引了越來越多的企業(yè)，他們希望由此來減少企業(yè)的IT成本，降低運(yùn)維開銷以及提高信息安全水平。毫不夸張地說，虛擬化技術(shù)是IT技術(shù)中為數(shù)不多的既叫好又叫座的角色。

1 定義

虛擬化這個(gè)概念很早就有。在1970年代，彼此獨(dú)立的多個(gè)操作系統(tǒng)實(shí)例就同時(shí)在大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展，在中低端服務(wù)器上使用虛擬化技術(shù)成為可能。

但，虛擬化技術(shù)并不僅僅應(yīng)用于虛擬服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)虛擬化、CPU虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化等技術(shù)也在廣泛使用中。

虛擬化抽象的是計(jì)算機(jī)資源。不論是對應(yīng)用程序還是最終用戶，虛擬化隱藏了計(jì)算資源的物理特性，它可以將一個(gè)物理資源虛擬成多個(gè)邏輯資源，或?qū)⒍鄠€(gè)物理資源虛擬成一個(gè)邏輯資源。通俗的講，用戶看到的資源是并不是真實(shí)的硬件，而是虛擬的邏輯資源，它實(shí)現(xiàn)了真實(shí)環(huán)境中的部分或全部功能，而具體的硬件實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，用戶是看不到的或者說不用看到。

2 虛擬化的種類

虛擬化的核心是虛擬機(jī)，它可以安裝一個(gè)操作系統(tǒng)和多個(gè)應(yīng)用。由于每個(gè)虛擬機(jī)都是完全隔離和獨(dú)立的，因此一臺(tái)計(jì)算機(jī)上可以有很多虛擬機(jī)同時(shí)運(yùn)行。在其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)會(huì)覺得獨(dú)占的這臺(tái)機(jī)器，而不是和其它操作系統(tǒng)共用。

如果以宿主操作系統(tǒng)是否存在分類，虛擬機(jī)可分為原生和寄居兩種架構(gòu)。我們把直接運(yùn)行在物理資源上的虛擬機(jī)，專門為虛擬化提供服務(wù)，其上可以運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，稱為原生架構(gòu)。在已經(jīng)安裝好的操作系統(tǒng)上才能運(yùn)行的虛擬機(jī)稱為寄居架構(gòu)。

以虛擬化的程度區(qū)分，可以分為完全、硬件輔助、操作系統(tǒng)級(jí)和寄居環(huán)境等幾種。完全虛擬化的特點(diǎn)是客戶端操作系統(tǒng)不需要做任何修改，就可以在此類虛擬機(jī)上運(yùn)行。硬件輔助虛擬化的特點(diǎn)是必須靠系統(tǒng)的硬件來實(shí)現(xiàn)虛擬化。操作系統(tǒng)級(jí)虛擬化只能安裝和宿主機(jī)同類的操作系統(tǒng)。寄居環(huán)境虛擬化最常見的就是Linux下的User-Mode。

3 虛擬化技術(shù)應(yīng)用的必要性

虛擬化并不是簡單的將服務(wù)器合并就完成任務(wù)了，也不是僅僅為了節(jié)省用電和購買設(shè)備的費(fèi)用。虛擬化在IT運(yùn)維過程中還會(huì)發(fā)揮更大的作用。

3.1 降低服務(wù)器采購運(yùn)維成本，提高硬件的應(yīng)用效率

由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷膨脹，服務(wù)器占用的空間、電耗、散熱等費(fèi)用持續(xù)提高，CPU、內(nèi)存等資源利用率卻很低，造成了硬件資源的極大浪費(fèi)。

桌面應(yīng)用和企業(yè)應(yīng)用存在著根本的差別。企業(yè)環(huán)境要求安全、穩(wěn)定、可靠和管理便捷，因此“服務(wù)隔離”是一個(gè)基本原則。如將網(wǎng)站服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)安裝在同一個(gè)操作系統(tǒng)下就不明智，原因是在多個(gè)服務(wù)之間會(huì)爭搶資源，從而使所有服務(wù)都變慢，并且一個(gè)服務(wù)崩潰會(huì)導(dǎo)致操作系統(tǒng)死機(jī)。所以在一個(gè)操作系統(tǒng)上安裝一個(gè)服務(wù)是最好的。

如圖所示。采用虛擬化技術(shù)，將一臺(tái)服務(wù)器虛擬成多臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)1：15甚至更高的整合率。硬件利用率也可從5%-15%提高到80%以上，而對性能沒有影響。每臺(tái)虛擬機(jī)分配4-8G內(nèi)存、2GHz單核至強(qiáng)CPU，對大多數(shù)軟件來說是足夠的。虛擬操作系統(tǒng)在不使用時(shí)，是不會(huì)占用資源和耗電的，只有啟用以后才使用資源。同時(shí)，還可以減少空調(diào)制冷、UPS、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的費(fèi)用和機(jī)房所占用的空間等，還能大量減少碳排放量（服務(wù)器數(shù)量減少，整體電力消耗大幅降低），實(shí)現(xiàn)綠色、節(jié)能、環(huán)保。

3.2 確保業(yè)務(wù)連續(xù)性

由于發(fā)生系統(tǒng)停機(jī)或關(guān)鍵數(shù)據(jù)丟失、被盜，導(dǎo)致公司關(guān)門歇業(yè)（即便是暫時(shí)的）是很常見的。事實(shí)上，遭受災(zāi)難的49%的企業(yè)都再也沒有重新開張。

虛擬化可確保所有應(yīng)用都可以隨時(shí)訪問，從而創(chuàng)造高可用環(huán)境。如果某一節(jié)點(diǎn)或服務(wù)器發(fā)生故障，它的所有虛擬機(jī)都可在另一服務(wù)器上自動(dòng)重啟，不會(huì)發(fā)生停機(jī)或數(shù)據(jù)丟失。由于虛擬服務(wù)器的隔離性，應(yīng)用和數(shù)據(jù)可以得到更大程度的保護(hù)。這種安全性具有自適應(yīng)性，當(dāng)虛擬機(jī)在主機(jī)之間遷移時(shí)，可以保護(hù)它們免受惡意軟件和攻擊的侵?jǐn)_。

業(yè)務(wù)連續(xù)性的另一個(gè)方面是災(zāi)難恢復(fù)。除了縮短停機(jī)時(shí)間和提高安全性之外，虛擬化還為災(zāi)難恢復(fù)的規(guī)劃和準(zhǔn)備奠定了基礎(chǔ)。在虛擬環(huán)境中，操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)都是被封裝成一系列的虛擬機(jī)文件存貯在物理機(jī)上。正是這種方式，我們可以將這些文件復(fù)制到備份區(qū)域，采用非常簡單的方法就可以快速恢復(fù)整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，使通常情況下平均四十小時(shí)的恢復(fù)時(shí)間縮短為不到一小時(shí)。

3.3 簡化IT管理

維護(hù)物理環(huán)境中的服務(wù)器是非常耗時(shí)的。每十個(gè)部門就有九個(gè)需要花費(fèi)至少一半時(shí)間執(zhí)行日常管理任務(wù)，如添加和管理新服務(wù)器工作負(fù)載、添加新員工或開發(fā)和啟動(dòng)新應(yīng)用。虛擬化管理工具會(huì)提供智能自動(dòng)化功能。這些工具可以主動(dòng)檢測和解決這些問題，而無需用戶介入，員工無需在多臺(tái)物理機(jī)上手動(dòng)執(zhí)行日常的維護(hù)和故障排除。

很多已實(shí)施虛擬化的公司表示，他們的IT工作效率有所提高，73%的公司發(fā)現(xiàn)他們花費(fèi)在日常管理任務(wù)上的時(shí)間大幅縮短。

3.4 能夠?qū)T資源再分配到更具戰(zhàn)略意義的地方

借助虛擬化，以前必須手動(dòng)完成的很多任務(wù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，為IT員工騰出時(shí)間從事更加重要的任務(wù)。在一項(xiàng)調(diào)查中，66%的IT經(jīng)理表示，虛擬化能夠改進(jìn)運(yùn)維，支持和管理效率得到提高。

3.5 提高業(yè)務(wù)響應(yīng)能力

業(yè)務(wù)響應(yīng)能力對任何規(guī)模的公司都是非常關(guān)鍵的。虛擬化創(chuàng)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)架構(gòu)，幫助企業(yè)在高度競爭的環(huán)境中對變化做出更加快速的反應(yīng)。如分布式資源調(diào)度可將資源動(dòng)態(tài)分配給應(yīng)用。如果業(yè)務(wù)需要，資源可以每季度甚至每天通過這種方式進(jìn)行分配。無論對應(yīng)用的需求如何，虛擬化還有助于保持它的高可用和高性能。

很明顯，虛擬化正在迅速成為高效管理IT環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)方式。盡管削減成本仍將是虛擬化的主要?jiǎng)右?，但具有競爭?yōu)勢的公司抓住了這次機(jī)會(huì)，利用虛擬化來確保業(yè)務(wù)連續(xù)性、簡化管理、重新分配IT資源以及提高業(yè)務(wù)響應(yīng)能力。

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[4]TechTarget中國網(wǎng)站上的相關(guān)內(nèi)容

作者簡介：雷衛(wèi)（1969-），男，遼寧大連人，學(xué)士學(xué)位，教師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，虛擬化。

作者單位：大連市技師學(xué)院，遼寧大連 116100