随着虚拟化技术的普及,其旗下的“衍生品”层出不穷。然而,尽管到目前为止,各种虚拟化技术还没有明确区分,但随着时间的发展,五种主流虚拟化技术逐渐显露出来。这五种虚拟化技术分别是CPU虚拟化、网络虚拟化、服务器虚拟化、存储虚拟化和应用虚拟化。


虚拟化曾经是技术人员最不喜欢的词,因为对于一个从事工程科学的人来说,现实、量化和数据逻辑是工作的基础。


但现在,最前沿的IT技术工程师都疯狂地爱上了这个词,因为它代表了一系列先进的技术和产品,掀起了信息科学领域的又一轮技术高潮。虚拟化到底是什么?人们倾向于清晰和模糊,好像看到它在他们面前,但他们正在以这样或那样的方式改变。


根据流行的定义,虚拟化是将物理资源转换为逻辑上可管理的资源,以打破物理结构之间的障碍。未来所有资源将在各种物理平台上透明运行,资源的管理将按逻辑方式进行,将全面实现资源的自动分配,虚拟化技术是实现的理想工具。用一个比喻来说,虚拟化技术的奇妙之处在于,终端用户在信息应用中感受不到物理设备的差异、物理设备之间的距离以及物理设备的数量,按照自己的正常习惯进行操作,调用和交互所需的信息资源。


随着虚拟化技术的普及,其旗下的“衍生品”层出不穷。各种各样的人都想把头安在虚拟化的屁股上,然后他们可以跟着这股热潮走。然而,虽然到目前为止,各种虚拟化技术之间并没有明确的区分,但毕竟五种主流虚拟化技术是随着时间的发展而逐渐显露出来的。它们就像著名的如来大佛“五指山”,在地平线上等待人们“造访”。


这五种虚拟化技术分别是CPU虚拟化、网络虚拟化、服务器虚拟化、存储虚拟化和应用虚拟化。让我们逐渐揭开它们的面纱,看看它们各自的美丽。


中央处理器虚拟化


计算机中的虚拟化通常意味着计算元素在虚拟的基础上运行,而不是在真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩展硬件的容量,简化软件重构的过程。简单来说,CPU虚拟化技术就是单个CPU模拟多个CPU的并行性,允许一个平台同时运行多个操作系统,应用程序可以在独立的空间中运行,互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。


纯软件虚拟化解决方案有许多限制。在许多情况下,“来宾”操作系统通过VMM(虚拟机监视器)与硬件通信,VMM决定其对系统上所有虚拟机的访问。(请注意,大多数处理器和内存访问都独立于VMM,并且仅在某些事件(如页面错误)发生时才涉及VMM。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的操作系统的位置。如处理器、内存、存储器、显卡和网卡等。)来模拟硬件环境。这种转变将不可避免地增加系统的复杂性。CPU虚拟化技术是一种硬件解决方案。支持虚拟化技术的CPU有专门优化的指令集来控制虚拟进程。通过这些指令集,VMM可以很容易地提高其性能,这将大大提高其性能相比虚拟实现的软件。虚拟化技术可以提供基于芯片的功能,纯软件解决方案可以通过兼容的VMM软件进行改进。因为虚拟化硬件可以提供全新的架构,支持操作系统直接在上面运行,所以不需要二进制转换,减少了相关的性能开销,大大简化了VMM设计,进一步使得VMM按照通用标准编写,性能更强。另外,在纯软件的VMM,目前缺乏对64位来宾操作系统的支持,而随着64位处理器的不断普及,这一严重的缺点也日益凸显。CPU的虚拟化技术不仅支持广泛的传统操作系统,还支持64位来宾操作系统。


虚拟化技术是一套解决方案。一个完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持,比如VMM软件或者一些操作系统本身。即使只有CPU支持虚拟化技术,如果搭配VMM软件,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,英特尔和AMD,在虚拟化领域已经尽力领先,但是AMD的虚拟化技术在时间上落后英特尔好几个月。自2005年底以来,英特尔在其处理器产品线中推广并应用了英特尔虚拟化技术(英特尔VT)虚拟化技术。目前,英特尔已经发布了一系列采用英特尔VT虚拟化技术的处理器产品,包括台式机平台的奔腾4 6X2系列、奔腾D  9X0系列和奔腾EE  9XX系列,以及Core  Duo系列和Core  Solo系列的部分产品。以及服务器/工作站平台上的至强LV系列、至强5000系列、至强5100系列、至强MP  7000系列和安腾2 9000系列;同时,英特尔下一代主流处理器,包括Merom  core移动处理器、Conroe  core桌面处理器、Woodcrest  core服务器处理器以及基于Montecito  core的安腾2高端服务器处理器,大部分都将支持英特尔VT虚拟化技术。


AMD还发布了一系列支持AMD虚拟化技术(AMD  VT)虚拟化技术的处理器产品,包括带Socket  S1接口的Turion  64 X2系列、Athlon  64 X2系列和带Socket  AM2接口的Athlon  64 FX系列等。而且AMD的大部分下一代主流处理器,包括带有Socket  F接口的Opteron,都会支持AMD  VT虚拟化技术。网络虚拟化


目前,网络虚拟化是虚拟化细分领域中定义最少、争议最大的一个概念。在微软眼里,“网络虚拟化”指的是虚拟专用网络(VPN)。虚拟专用网抽象了网络连接的概念,允许远程用户访问组织的内部网络,就像他们物理连接到网络一样。网络虚拟化有助于保护信息技术环境,防止来自互联网的威胁,并使用户能够快速安全地访问应用程序和数据。


但互联网巨头思科不这么认为。出身名门,目前主导网络的思科公司,在考虑IT的未来时,当然是以网络为核心。它认为,理论上,网络虚拟化可以将任何基于服务的传统客户机/服务器置于“网络”上。然后,这意味着路由器和交换机可以执行更多的服务。思科在行业中的重要性和业务量自然会大大增加。思科说,网络虚拟化由三部分组成:访问控制、路径提取和服务优势。根据思科,的产品规划,公司的路由器和交换机将具备安全、存储、VoIP、移动和应用等功能。对思科,来说,他们的战略是通过扩大网络基础设施设备的销售来持续创造利润。对于用户来说,这可以帮助他们提高网络设备的价值,调整原有的网络基础设施设备。


对于网络阵营中的另一个巨头,3Com在网络虚拟化方面比思科付出了更大的努力3Com的路由器上可以插一张工作卡。该卡配备了功能齐全的Linux服务器,可以与路由器集线器连接。在这个Linux服务器上,可以安装嗅探器、VoIP、安全应用等。此外,公司还计划未来在Linux卡上运行VMware,让用户可以运行Windows  Server。3Com的这个开源网络虚拟化活动叫做3Com  ON(也叫开放网络)。


当然,王婆卖瓜自吹自擂,思科和3Com的一厢情愿永远不能作为网络虚拟化大旗真正升起的标志。如今,网络虚拟化仍处于起步阶段,但随着人类网络信息化需求的快速增长,我们有理由相信其突破和增长将是迅速的。


服务器虚拟化


与网络虚拟化不同,服务器虚拟化是虚拟化技术最早的子领域。根据Forrester  Research  2006年2月的调查,全球企业对服务器虚拟化的知晓率已经达到75%。三分之一的企业已经在使用或准备部署服务器虚拟化。这项产生于20世纪60年代的技术越来越显示出它的重要价值。由于服务器虚拟化发展时间长、应用广泛,人们几乎把服务器虚拟化等同于虚拟化。关于服务器虚拟化的概念,每个厂商都有自己不同的定义,但其核心思想是一致的,即通过对资源进行优先排序,随时随地将服务器资源分配给最需要的工作负载,从而减少为单个工作负载高峰预留的资源,是一种可以简化管理、提高效率的方法。


似乎和所有颠覆性技术一样,服务器虚拟化技术最早是悄无声息地出现,然后突然产生,最后因为节能合并计划而得到认可。如今,许多公司利用虚拟技术来提高硬件资源的利用率,进行灾难恢复,提高办公自动化水平。这组文章从服务器、存储、应用和桌面虚拟化技术三个方面介绍了如何消除物理硬件的限制。


借助虚拟化技术,用户可以动态启用虚拟服务器(也称为虚拟机),每个服务器实际上都可以使操作系统(以及其上运行的任何应用程序)将虚拟机误认为实际的硬件。运行多个虚拟机还可以充分发挥物理服务器的计算潜力,快速响应数据中心不断变化的需求。


虚拟化的概念并不是一个新概念。早在20世纪70年代,大型计算机就已经同时运行多个操作系统实例,每个实例都是相互独立的。然而,直到最近,硬件和软件的进步使得虚拟化技术有可能出现在基于行业标准的流行x86服务器上。


微软在2004年底宣布了其虚拟服务器2005计划。像其他服务器虚拟化技术一样,虚拟服务器2005允许用户对服务器进行分区,以便它们可以支持多个操作系统和应用程序。虚拟服务器计划于2005年推出,基于去年初购买Connectix获得的技术。该软件可以在Windows、Linux和Mac  OS服务器和工作站上运行。


微软宣布Windows  Server  2008的发布将包括虚拟化服务器(WSV)的测试版。Windows  Server  2008是微软,最新的服务器操作系统,可以在一台服务器上虚拟化各种操作系统,如Windows、Linux等。服务器操作系统内置的虚拟化技术和更简单灵活的授权策略在易用性和降低成本方面取得了前所未有的优势。有了终端服务网关和终端服务远程应用程序,远程访问和与本地桌面应用程序的集成变得容易,应用程序可以在没有虚拟专用网的情况下安全无缝地部署。此外,IBM、惠普等服务器厂商应该在服务器虚拟化技术上走在前列。今年以来,这两家公司在虚拟化领域也非常活跃,虚拟化技术嵌入到最新的RISC架构服务器和最新版本的操作系统中。


先说说IBM。早在p690服务器和AIX  5L操作系统首次公布时,IBM就宣布在其动态逻辑分区(LPAR)技术的支持下,一个系统中可以独立运行多个分区,每个分区运行一个独立的操作系统。此时,分区是基于CPU的。


去年p5服务器发布时,IBM大张旗鼓地拉出了虚拟技术的大旗。但与之前相比,借助虚拟化技术,IBM最新的微分区技术打破了CPU在分区上作为“颗粒”的限制,可以将单个CPU划分为10个微分区,从而创建和运行的分区数量超过了物理处理器的数量。IBM还宣布,新操作系统AIX  5.3可以支持1/10 CPU微分区。


今年,IBM进一步扩大了其服务器虚拟技术的范围,推出了由操作系统、系统技术和系统服务三部分组成的服务器虚拟引擎。其中,操作系统涉及AIX、i5/OS、z/OS和Linux,其技术目的是在单个服务器上运行多个操作系统,在异构IT基础设施中统一共享和管理资源,管理非IBM操作系统平台;系统技术包括微分区、vLan、虚拟I/O、Hypervisor等。系统服务包括服务器系统服务套件和存储系统服务套件。在服务器系统服务套件中,包括硬件监管模块VE  console虚拟引擎控制台,两个主要功能模块Launchpad和Health  Center,可用于监控资源的健康状态、诊断问题和管理系统;此外,它还包括硬件管理模块IBM  Direction  Multiplatform(DCM)来集成系统管理。

同时,IBM还推出了应用虚拟工具套件,包括应用监管模块Enterprise  Workload  Management  Enterprise  Workload  Manager(EWLM),可以自动管理异构环境下的分布式企业系统,根据业务优先级对IT服务进行分类,设置相应的性能目标,并根据这些性能目标提供端到端的性能分析和评估。通过分析,EWLM根据应用拓扑自动调整网络路由。Matching  wITh  EWLM是一个应用管理模块Tivoli  Provisioning  manager(TPM),可以实现系统部署和配置步骤的自动化,为it系统的自动部署、资源分配和激活提供解决方案。


我们对惠普最熟悉的是,惠普提供三个级别的虚拟化解决方案。其中,组件虚拟化可以优化不同类型IT资源的利用,如服务器、存储和网络资源,包括分区、集群、工作负载管理和应用虚拟化;集成虚拟化可以结合优化多个组件的虚拟化方法,自动调度资源以满足服务级别协议(SLO),包括虚拟服务器环境、连续访问存储专用服务器等。完全虚拟化可以优化所有异构资源,使资源供应能够实时满足业务需求。


惠普-UX下的分区连续性技术可以将服务器划分为物理上或逻辑上独立的分区,这为优化资源利用率和提高服务器可用性提供了坚实的基础。


硬件分区(npar)-惠普npar是单个服务器中的硬件分区。根据服务器类型,nPars提供多达16个硬件分区、完整的硬件和软件隔离能力以及在一台服务器上运行的多个操作系统实例。


虚拟分区-惠普虚拟分区具有在一个系统或硬件分区中执行多个操作系统实例的独特功能。每个vPar在服务器中可以有指定数量的内存、一个或多个物理内存区域、指定的CPU池以及一个或多个I/O卡。VPars可以使用软件命令动态创建和修改。因此,每个应用程序都可以在具有最高性能和满足操作系统配置要求的环境中运行。


资源分区-进程资源管理软件(PRM)可以通过各种方式为客户的应用程序动态分配系统资源(中央处理器、内存和磁盘输入/输出),这些方式可以基于份额、百分比和处理器组。pset允许在服务器上创建处理器组,而应用程序或用户可以被分配在指定的pset上运行。存储虚拟化


随着信息服务的不断运营和发展,存储系统网络平台成为核心平台,积累了大量高价值数据。这些数据的应用对平台的要求越来越高,不仅是在存储容量方面,在数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力等方面都是如此。可以说,存储网络平台的综合性能将直接影响整个系统的正常运行。为此,虚拟化技术的另一个子领域————虚拟存储技术应运而生。


事实上,虚拟化技术并不是一个很新的技术,它的发展,应该说是随着计算机技术的发展而发展起来的,最早始于20世纪70年代。当时的存储容量,尤其是内存容量非常昂贵,容量非常小,限制了大规模应用或多程序应用。为了克服这一局限,人们采用了虚拟存储技术,其中最典型的应用就是虚拟内存技术。


随着计算机技术和相关信息处理技术的不断发展,人们对存储的需求越来越大。这种需求刺激了各种新技术的出现,例如越来越好的磁盘性能和更大的容量。然而,在大量的大中型信息处理系统中,单个磁盘无法满足需求,于是存储虚拟化技术应运而生。在这个开发过程中,有几个阶段和应用。第一种是磁盘条带集(RAID)技术,通过一定的逻辑关系将多个物理磁盘集成到一个大容量的虚拟磁盘中。随着数据量的不断增加和对数据可用性要求的不断提高,又出现了另一种新的存储技术,即存储区域网络(SAN)技术。


广域存储区域网络旨在使存储设备成为公共设施,任何人和任何主机都可以随时随地获得他们想要的数据。目前,讨论的技术有很多,包括iSCSI、光纤通道等。由于一些相关标准尚未最终确定,存储设备的公共化和存储网络的广域化是不可逆转的趋势。


所谓虚拟存储,就是通过一定的手段对多个存储介质模块(如硬盘、RAID)进行集中管理,将所有的存储模块统一管理在一个存储池中。从主机和工作站的角度来看,不是多个硬盘,而是一个分区或卷,就像一个大容量(比如1T以上)的硬盘。这种能够管理多种存储设备,为用户提供大容量、高数据传输性能的存储系统称为虚拟存储。


应用虚拟化


以往的虚拟化技术主要关注硬件平台资源的虚拟优化配置。随着IT应用的日益增多,虚拟化作为虚拟化家族的后起之秀,其应用也走上了历史舞台。Forrester  Consulting于2006年7月在美国进行的一项研究表明,如今的组织将应用程序虚拟化视为业务的必要方式,而不是IT决策。据统计,全球至少有18万家组织正在使用应用虚拟化技术来集中IT管理、加强安全性并降低总体成本。尽管虚拟技术在过去十年发展迅速,但现实是,当我们需要使用应用系统时,我们的思维仍然局限于计算机案例。从键盘、鼠标、麦克风或扫描仪接收用户输入的设备通常是处理和存储数据并响应显示器、打印机和扬声器输出的同一设备。然而,随着虚拟化概念的发展和变化,“应用虚拟化”已经成为一个快速发展的市场。


什么是应用程序虚拟化?


简而言之,虚拟化技术的应用使组织能够以更少的投资做更多的事情,并最终节省资金。这样,企业决策者可以在IT支出和业务需求之间实现更好的平衡。——通过降低运营成本节省的资金可以再投资到能够促进增长的业务领域。


从技术角度来看,应用虚拟化可以简单描述为“以IT应用客户端的集中部署平台为核心,让用户的应用和数据以透明的方式在平台上对终端用户进行统一计算和运行,最终让用户获得与本地访问应用相同的应用体验和计算结果。"


虚拟化背后的主要驱动力是基础架构各个方面的迅猛增长,同时伴随着IT硬件和应用程序的大量增加。而且,IT系统越来越大,分布越来越复杂,使得IT难以管理,但加强IT管控的业务和监管压力持续加大。这听起来可能很专业,但对业务决策者来说很好,因为应用程序虚拟化有助于解决当今组织面临的许多驱动力。——提高业务效率,增强员工流动性,遵守安全和法规要求,扩展到新兴市场,外包业务和业务连续性。


在一系列可能的好处中,虚拟化技术的应用可以帮助企业解决三个关键问题:安全性、性能和成本。从安全角度来看,应用程序虚拟化通过其设计本身是安全的。使用客户端-服务器应用程序时,数据安全面临风险。IT人员不仅要处理数据的存储、打印和操作环境,还要考虑如何将数据迁移到网络内外,确保知识产权不被泄露,计算机病毒不被渗透。启动应用程序虚拟化项目后,公司的所有系统和数据都集成在一起,因此几乎消除了设备级别的数据被盗或数据丢失的风险。对许多公司来说,业绩提升是另一个有吸引力的因素。由于客户端-服务器应用程序依赖网络传输流量,因此会增加网络的带宽消耗。这个问题困扰着很多企业,进而会降低应用系统的性能。虚拟化技术的应用可以集中各种应用系统,通过网络传输的虚拟接口只有一个。这确保了在极低带宽下的高性能,无论设备、网络和位置如何。因此,在业务扩张或合并的情况下,企业可以在几分钟或几小时内让新用户上线,而不是像过去那样几周或几个月。因此,很容易理解为什么应用程序虚拟化是许多所谓的“业务流程外包”公司的流行方式。个人计算设备和操作系统的多样性使得客户端-服务器应用程序的测试、调试和定制开发既昂贵又耗时。借助应用程序虚拟化技术,无需在每个用户的桌面上部署和管理多个软件客户端系统。所有应用客户端系统都将在数据中心的专用服务器上部署一次,该服务器将放置在应用服务器的前面。客户无需通过网络向每个用户发送实际数据,只需虚拟客户端界面(屏幕图像更新、按键、鼠标移动等)。)将被实际传输并显示在用户的计算机上。这个过程对于终端用户来说是很清楚的,他们感觉好像实际的客户端软件正在他的桌面上运行。


客户端-服务器应用程序需要在每个用户的计算机上安装客户端软件,这导致成本更高,因为需要管理这些软件在分布式网络上的部署、修补和升级。这个问题随着用户登录每个新应用系统的需求而增加,因为IT部门需要在每个用户的桌面上部署另一个唯一的客户端设备。即使在最战术性的访问服务场景中,应用程序虚拟化带来的成本优势也非常有吸引力。通过集中管理IT系统,企业可以同时实现各种好处,从节省带宽成本到提高IT效率和员工生产力,延长过时或当前系统的寿命等等。


目前,应用虚拟化能够向用户展示的最直接的功能是应用虚拟化领域的远程应用交付,或者说远程访问。全球领先的厂商是Citrix  (思杰),其应用虚拟化平台Citrix  Delivery  Center,即Citrix应用交付基础设施解决方案,正在中国逐步进行全面国产化进程,中国最具实力的应用虚拟化领先厂商极通科技也于2008年7月向全球推出了极通eEBS  2008应用虚拟化系统。在EWEBS  2008中,产品采用了极通科技独创的AIP(应用集成协议)技术,将应用程序的输入输出逻辑(应用程序接口)与计算逻辑指令分离。当用户访问EWEBS服务器发布的应用时,在EWEBS服务器上,会为用户打开一个独立的会话,占用一个独立的内存空间,应用程序的计算逻辑指令会在这个会话空间中运行,应用程序的接口会通过AIP协议传输给用户计算机。用户电脑只需通过网络将键盘、鼠标等外设的操作传输给服务器,并从服务器接收到更改后的应用程序界面。当显示在用户端时,您可以获得与本地运行应用程序相同的访问感受。最后,用户端用户可以在任何时间、任何地点、使用任何设备、使用任何网络连接,高效、安全地访问EWEBS服务器(集群)上的各种应用软件,不受终端设备和网络带宽的限制。


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