云計(jì)算中數(shù)據(jù)中心的虛擬化技術(shù)

呂方興

【摘 要】本文著重研究和分析了在云計(jì)算中，數(shù)據(jù)中心可實(shí)施的重要虛擬化技術(shù)：服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲虛擬化、桌面虛擬化和應(yīng)用虛擬化。

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算；服務(wù)器虛擬化；網(wǎng)絡(luò)虛擬化；存儲虛擬化；桌面虛擬化；應(yīng)用虛擬化

虛擬是和真實(shí)相對的一個(gè)概念，虛擬化即將之前工作于實(shí)際環(huán)境下的系統(tǒng)或部件使其工作于虛擬的環(huán)境中。正常情況下，系統(tǒng)是由幾個(gè)不同的模塊所構(gòu)成的，從下到上依次為底層硬件、操作系統(tǒng)應(yīng)用程序編程接口和適用于系統(tǒng)的軟件應(yīng)用程序。虛擬化技術(shù)能夠在這些模塊間構(gòu)造出虛擬化層，從而實(shí)現(xiàn)和真實(shí)層次相同的功能，讓上層系統(tǒng)能夠順利的工作于中間層中。同時(shí)該中間層還能夠有效的去除上下兩層的銜接關(guān)系，讓上層的程序工作不會受到下層的影響。因?yàn)橹虚g層的加入，虛擬化必定會受到一定的性能干擾，不過伴隨虛擬化平臺的不斷成熟，在這方面的支出也會不斷的降低。按照所處的層級不同，對“虛擬化”的定義也有所差異，在它之前加上特定的前綴，就構(gòu)成了各種對應(yīng)的虛擬化技術(shù)。

在構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境中，圍繞數(shù)據(jù)中心實(shí)施虛擬化這一主題，首先包括服務(wù)器虛擬化，除此之外，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)中心離不開網(wǎng)絡(luò)和存儲等基礎(chǔ)設(shè)施。在交付應(yīng)用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲虛擬化、應(yīng)用虛擬化和桌面虛擬化也能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心的管理給予極大的幫助。

1 服務(wù)器虛擬化

這種技術(shù)顧名思義是將系統(tǒng)虛擬化使用于服務(wù)器當(dāng)中，使得同一服務(wù)器可以虛擬作為多個(gè)來運(yùn)用，提升了其處理信息的效率。在這項(xiàng)技術(shù)未出來之前，三類不同程序需要運(yùn)行于三個(gè)彼此不相關(guān)的物理服務(wù)器中；而在使用服務(wù)器虛擬化這項(xiàng)技術(shù)以后，就可以將這三類程序運(yùn)行在三個(gè)對應(yīng)的虛擬服務(wù)器中，從而只需要一個(gè)物理服務(wù)器進(jìn)行承載。也就是說，服務(wù)器虛擬化能夠讓一個(gè)物理服務(wù)器上工作多個(gè)虛擬服務(wù)器。服務(wù)器虛擬化為其提供了足夠的硬件資源抽象，如虛擬BIOS、虛擬內(nèi)存、虛擬設(shè)備和I/O接口等，并讓虛擬機(jī)安全性得到了有效的保障。

2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化即虛擬局域網(wǎng)以及虛擬專用網(wǎng)。前者能夠把一個(gè)物理局域網(wǎng)分類成幾個(gè)不同的虛擬局域網(wǎng)，還可以把幾個(gè)局域網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)分類至同一個(gè)虛擬局域網(wǎng)中，讓后者的通信模式與物理局域網(wǎng)所一致。而虛擬專用網(wǎng)則對網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)施了抽象處理，可以讓使用者直接訪問組織內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，就如同直接在現(xiàn)實(shí)中連接上該網(wǎng)絡(luò)一樣。這項(xiàng)技術(shù)能夠有效地幫助管理員去保障IT環(huán)境的安全，避免一些無效網(wǎng)段的干擾，并且可以使用戶迅速的訪問程序和內(nèi)部信息?，F(xiàn)階段這類技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到辦公中。

3 存儲虛擬化

伴隨信息技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)正逐漸的變?yōu)槠髽I(yè)集團(tuán)的關(guān)鍵平臺，很多蘊(yùn)含重要信息的數(shù)據(jù)被積淀下來，而以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用對平臺的要求也愈發(fā)嚴(yán)格，不管是在存儲內(nèi)存上，或是數(shù)據(jù)訪問速度、信息傳遞效率等各個(gè)領(lǐng)域都有了更高的要求。所以說，存儲網(wǎng)絡(luò)平臺質(zhì)量的高低，會對最終系統(tǒng)的工作情況帶來極大的影響。正是基于這方面的考慮，存儲虛擬化技術(shù)隨之出現(xiàn)。

RAID（Redundant Array of Independent Disk）技術(shù)是存儲虛擬化技術(shù)形成的基礎(chǔ)。在將多個(gè)物理磁盤采用陣列的模式進(jìn)行結(jié)合之后，給予上層一個(gè)比較大的存儲空間。對使用者而言，他們無需了解服務(wù)中存在幾塊磁盤，只知道有一個(gè)“虛擬”的磁盤，也就是邏輯存儲單元。RAID技術(shù)后逐漸興起了NAS （Network Attached Storage）以及SAN （Storage Area Network）。前者是將文件保存和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行解耦合，也就是將其集中于和網(wǎng)絡(luò)銜接的NAS存儲模塊中。和NAS所不同的是，盡管都是把存儲在本地系統(tǒng)中進(jìn)行分離，集中于局域網(wǎng)中供人們進(jìn)行應(yīng)用，但SAN大都是通過磁盤陣列光纖通道所構(gòu)成的，服務(wù)器以及客戶端采用SCSI協(xié)議實(shí)施信息傳輸，對于使用者而言這部分的存儲資源和本地系統(tǒng)中所具有的資源是相同的。兩者的主要不同就體現(xiàn)在存儲的共享級別上。

4 桌面虛擬化

桌面虛擬化把人們的桌面環(huán)境和終端設(shè)備進(jìn)行有效銜接。服務(wù)器中所囊括的是使用者的全部桌面環(huán)境。用戶能夠通過各種終端設(shè)備，如IPAD或手機(jī)等連接網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問。這項(xiàng)工作的主要優(yōu)點(diǎn)就是可以通過軟件從集中位置去搭配PC和各種他客戶端設(shè)施。系統(tǒng)管理員能夠直接在操縱中心進(jìn)行管理，而無需具體到每一個(gè)使用者的桌面上進(jìn)行操作，提升了整體的控制效率。

桌面虛擬化把各類終端資源統(tǒng)一至后臺數(shù)據(jù)中心，方便管理人員對諸多終端實(shí)施集中認(rèn)證和調(diào)節(jié)。對于用戶而言在實(shí)際使用過程中并不會與之前的操作有所差異，在經(jīng)過嚴(yán)格的身份識別之后，在任意的客戶端進(jìn)行登錄都能夠獲得自身的詳細(xì)資料，繼續(xù)之前的操作，這對整個(gè)系統(tǒng)的靈活性都有著很大的提升。

無論是桌面或是服務(wù)器虛擬化，都存在一個(gè)十分重要的問題——安全。在企業(yè)自身的信息管理中，最容易出現(xiàn)問題的就是桌面設(shè)施，許多比較重視安全問題的企業(yè)甚至直接安裝了安全管理軟件，避免終端的問題影響到局域網(wǎng)中其余設(shè)施的正常工作并預(yù)防后臺信息被他人惡意纂改。而經(jīng)過桌面虛擬化之后，全部的信息和認(rèn)證都可以實(shí)現(xiàn)策略相同、集中管理，對企業(yè)自身的信息安全有著十分重要的作用。并且，使用者還能夠把已有的終端信息資源，乃至操作系統(tǒng)都搬至后臺管理中心，前臺只存留一個(gè)用于顯示的客戶端，這樣一來就能夠更好的保障信息安全。

5 應(yīng)用虛擬化

應(yīng)用程序在運(yùn)行過程中極度依賴操作系統(tǒng)所能夠支撐的功能，例如內(nèi)存分配、服務(wù)操作等。不同的程序間也有著一定的內(nèi)在聯(lián)系。往往會共享一些程序進(jìn)程，例如動態(tài)鏈接庫。若是某段程序的運(yùn)作需要對應(yīng)的動態(tài)鏈接庫，而另一端程序的使用需要的是該鏈接庫的另一類版本，此時(shí)就不能安裝兩種不同的鏈接庫，否則就會導(dǎo)致程序的沖突，或者只有一個(gè)動態(tài)鏈接庫能夠發(fā)揮作用，致使另一個(gè)程序不能順利運(yùn)行。所以，系統(tǒng)中各類程序的更改（如進(jìn)行升級等）都可能會出現(xiàn)不兼容的情況。在企業(yè)為自己的桌面系統(tǒng)裝上新的應(yīng)用時(shí)，往往要進(jìn)行大量的驗(yàn)證，以此確保不會和原有的應(yīng)用間出現(xiàn)沖突。這項(xiàng)工作會耗費(fèi)很多的時(shí)間和資源?；谏鲜鰡栴}的分析，應(yīng)用虛擬化技術(shù)就隨之出現(xiàn)。

通俗的說應(yīng)用虛擬化就是將系統(tǒng)對應(yīng)用的支撐抽象出來。進(jìn)而讓兩者間不再存在耦合關(guān)系。把應(yīng)用程序置于本地的虛擬化環(huán)境下，它能夠有效地屏蔽可能和原有應(yīng)用出現(xiàn)不兼容情況的內(nèi)容。大大縮減了應(yīng)用程序的測試過程，并且程序在虛擬環(huán)境中工作時(shí)，不會和之前的應(yīng)用發(fā)生沖突，在之后的升級更新中也更加方便。

6 小結(jié)

虛擬化從劃分物理資源與邏輯資源的角度為系統(tǒng)管理員、軟件開發(fā)者、服務(wù)提供者創(chuàng)造了豐富的解決方案。但是前提是使用者必須了解不同的虛擬化種類、它們能帶來什么功能、具有哪些優(yōu)勢。本篇論文所闡述的幾種虛擬化技術(shù)是在數(shù)據(jù)中心中可實(shí)施的重要虛擬化技術(shù)。