据TechNavio研究公司预测,全球企业服务器虚拟化市场每年都将会有32%的增长,能够降低基础网络架构的成本是这成长的主要动力之一。现代企业通过将桌面电和服务器虚拟化以实现无限的扩充性来降低IT成本。虚拟化已经证明它能够通过服务器资源整合来节省资金。
一、服务器虚拟化技术的背景
虚拟化技术最早来自IBM大型机的分区技术,这种操作系统虚拟机技术使得用户可在一台主机上运行多个操作系统,同时运行多个独立的商业应用。随着X86架构服务器使用越来越广泛,基于X86架构服务器的虚拟化技术一经问世,便开始引导了通用服务器的虚拟化变革历程。VMWare、 XEN、微软等厂家在软件体系层面开始引领服务器虚拟化潮流。
二、服务器虚拟化技术的实现
简单来说,虚拟化就是抽象。虚拟化计算可以存在于计算机任何层面之间,从应用程序到最底硬件层,将真实层面虚拟,取代真实层面面向上一层,将上下两层的关系进行去耦合,使下层透明化,上一层面向虚拟层即可实现操作功能。
服务器虚拟化技术是将物理服务器虚拟成多台服务器,面向应用集中化处理,多台服务器处理的程序或数据,通过虚拟技术放置到一台服务器上进行处理,虚拟化技术使得存储数据能跨越物理平台而不受物理平台的限制。
虚拟化技术好比是把一台或者多台服务器整合成资源池,使其硬件性能得到大大增强,而虚拟化又能将这些资源进行分配、计算等。服务器虚拟化技术有几项关键技术:
1) CPU虚拟化。
将一个物理CPU虚拟成一个虚拟CPU,一个物理CPU只能处理一个虚拟CPU的指令,不能对应多个虚拟CPU的指令。操作系统可以使用一个或多个虚拟CPU,这些虚拟CPU在系统中是相互隔离的。
2)内存虚拟化
内存虚拟化技术就是把物理机的内存进行统一管理,虚拟封装成虚拟机所使用的虚拟内存,以提供给每个虚拟机进行使用,将虚拟内存空间独立提供给虚拟机中的进程。内存技术与CPU技术重要性同等重要,访问次数同等频繁。
3)设备、I/O和网口虚拟化
除了CPU和内存之外,整个物理机和I/0都需要虚拟化,把物理设备统一管理,封装成多个虚拟设备给虚拟机使用,以响应虚拟机的设备访问和I/0请求。
4)实时迁移技术
实时迁移技术,就是数据拷贝、传送和切换。迁移的虚拟机通过协议相互联系,首先启动原宿机操作系统相关信息和状态的拷贝,然后开始迁移,通过内存页面将拷贝移至新的宿机,最后内存传送拷贝完成,新宿机启动接管原宿机操作系统,整个迁移过程完成。
三、服务器虚拟化技术的发展趋势
虚拟化技术是软件技术,是对硬件的功能模拟,随着虚拟化技术的不断发展和基础平台性能的不断提高,特别是在在CPU性能不断增强(主频提升、多核多路)、当前各种硬件虚拟化(CPU指令级虚拟化、内存虚拟化、桥片虚拟化、网卡虚拟化) 的辅助下,物理服务器上运行的虚拟机数量会迅猛增加。一个大型IDC中运行数十万个虚拟机是可预见的,当前的云服务IDC在业务规划时,已经在考虑这些因素。
四、云计算与虚拟化
1)服务器虚拟化是云计算基础平台的核心部分。
虚拟化对任何硬件资源都可虚拟,例如,中央处理器(CPU)、内存、硬盘和输入,输出(I/O)接口;也可以对软件环境进行虚拟,例如,操作系统(文件系统和应用程序等。虚拟技术的这种内涵决定了它在云计算中的核心支撑地位。
在大规模计算资源集中的云计算数据中心,以X86架构为基准的不同服务器资源,通过虚拟化技术将整个数据中心的计算资源统一抽象出来,形成可以按一定粒度分配的计算资源池。虚拟化后的资源池屏蔽了各种物理服务器的差异,形成了统一的、云内部标准化的逻辑CPU、逻辑内存、逻辑存储空 间、逻辑网络接口,任何用户使用的虚拟化资源在调度、供应、度量上都具有一致性。
2)虚拟化是一种技术,云计算的本质在于服务
虚拟化从根本上来说就是对技术资产的最充分利用。云计算则是为用户提供使用便利,帮助其随地获取各种高度可扩展的、灵活的IT资源,并按需使用,按使用付费。云计算是一种“一切皆服务”的模式,通过该模式在网络上或“云”上提供服务。为了提供“按需使用,按使用付费”服务模式,云计算供应商必须利用虚拟化技术。
至此,我们可以说,云计算绝不仅仅是虚拟化,云计算考虑的因素远远超出了虚拟化的范畴。