虚拟化数据中心解决方案应注重应用

　　云计算、物联网、虚拟化、云存储、3C融合等等接踵而来，面对着这些新技术，用户难免不知所措。如何理清这些新技术概念?首先要做的就是从身边的需求入手，找到需要的技术，并加以了解、整理、深化，同时结合自身的特点，深化技术与应用的结合，把其中的技术为己所用，打造出可行方案。

　　近些年来，虚拟化技术的浪潮开始兴起，虚拟化技术在最近三年里，一直未出CIO优先考虑的技术范围。如果说云计算是一种宏观的虚拟化技术，那虚拟化技术就应该是CIO目前关注的重点技术。

　　虚拟化技术方兴未艾

　　虚拟化技术不是目前才兴起的技术，早在上世纪 60 年代，虚拟化技术就通过对大型机硬件资源进行分区证明了它在大型机环境中的价值。因为大型机的计算能力特别强，因此采用可逻辑地划分成相互隔离的小型虚拟机的设计，然后凭借虚拟技术，即可在一个大型机上同时运行多个项目。随着时间的推移，大部分行业已经从大型机转向使用小型机及PC进行计算。目前，基于X86体系结构的计算机或服务器所面临的挑战与上个世纪60年代大型机面临的挑战相同。X86架构虚拟化技术已经将大型机的分区方法应用到目前基于X86体系结构的计算机上。

　　由于服务器虚拟化的概念和技术不断成熟，IT工作者把虚拟化的目光投向了网络和存储。在网络方面，基于提高链路高可用技术的发展从来没有停歇过，目前已经开始从VRRP向多主机融合的虚拟化过渡。负载均衡器更作为七层网路交换机也早已是服务器多合一虚拟化应用的先导者。存储融合也是目前企事业单位必须要面对的问题，异构、合理的使用存储空间，以及存储的高可用性促使存储的虚拟化网关技术走向成熟，存储虚拟化也成为了数据中心不可或缺的关键技术。

　　硬件分区虚拟化　硬件虚拟技术是随着Unix服务器的发展而出现的。实际上，在Unix服务器上，不少厂商和用户习惯于将电气级的虚拟技术称为硬分区(或物理分区)，而把通过软件或固件实现的逻辑分区技术则称之为软分区。但无论如何称呼，实际上逻辑虚拟模式和硬件虚拟模式的共同点是与应用所在的操作系统无关，只与系统硬件相关。那么，它们之间的区别在哪里?先看硬件虚拟模式。HP和Sun等厂商在Unix服务器上采用的是MBB(Modular Building Block)架构。MBB由多个BB(Building Block)构成，Sun称之为Board，HP称之为Cell。每个BB可包含4路CPU、若干内存和I/O卡。不同BB内的CPU可以有不同的时钟频率。所有的BB通过一种称为Crossbar Switch的交换机制连接在一起。采用MBB技术可以比较容易地设计出拥有更多数量CPU的服务器。在这种服务器上既可以运行一个操作系统，也可以在一个或多个BB上运行多个操作系统。这就是服务器的硬分区。基于MBB技术的服务器是由多个BB构成的，所以具有物理分区的特性：即可以热插拔CPU板和内存板。这是因为每一个BB是物理分开的，每个4路CPU板可以单独从系统中隔离出来并将其下电。

　　在硬件分区虚拟化中，硬件资源被划分成数个分区，每个分区享有独立的CPU、内存，并安装独立的操作系统。在一台服务器上，存在有多个系统实例，同时启动了多个操作系统。这种分区方法的主要缺点是缺乏很好的灵活性，不能对资源做出有效调配。

　　随着技术的进步，现在对于资源划分的颗粒已经远远提升，例如在IBM AIX系统上，对CPU资源的划分颗粒可以达到0.1个CPU。这种分区方式，在目前的金融领域，比如在银行信息中心得到了广泛采用。

　　完全虚拟化　使用hypervisor在VM和底层硬件之间建立一个抽象层其代表是VMware的ESX server和Microsoft(Microsoft收购Connectix)的Virtual PC、Virtual Server。

　　hypervisor捕获CPU指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。因此，这种虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不加改动就可以安装在VM上，而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。主要缺点是，hypervisor带来处理开销。

　　准虚拟化　完全虚拟化是处理器密集型技术，因为它要求hypervisor管理各个虚拟服务器，并让它们彼此独立。减轻这种负担的一种方法就是，改动客户操作系统，让它以为自己运行在虚拟环境下，能够与hypervisor协同工作。这种方法就叫准虚拟化(Para-virtualization)。

　　Xen是开源准虚拟化技术的一个例子。操作系统作为虚拟服务器在Xen hypervisor上运行之前，它必须在核心层面进行某些改变。因此，Xen适用于BSD、Linux、Solaris及其他开源操作系统，但不适合对像Windows这些专有的操作系统进行虚拟化处理，因为它们无法改动。(在支持虚拟化技术的处理器上，由于不需要改变内核，因此，也可以支持Windows。)

典型虚拟化数据中心的整体架构部署图

　　准虚拟化技术的优点是性能高。经过准虚拟化处理的服务器可与hypervisor协同工作，其响应能力几乎不亚于未经过虚拟化处理的服务器。

　　准虚拟化与完全虚拟化相比优点明显，以至于微软和VMware都在开发这项技术，以完善各自的产品。

　　操作系统层虚拟化　实现虚拟化还有一个方法，那就是在操作系统层面增添虚拟服务器功能。Solaris Container就是这方面的一个例子，Parallels(SWsoft收购了Parallels，然后把自己的名字改成Paralles)的Virtuozzo/OpenVZ是面向Linux的软件方案。

　　就操作系统层的虚拟化而言，没有独立的hypervisor层。相反，主机操作系统本身就负责在多个虚拟服务器之间分配硬件资源，并且让这些服务器彼此独立。一个明显的区别是，如果使用操作系统层虚拟化，所有虚拟服务器必须运行同一操作系统(不过每个实例有各自的应用程序和用户账户)。虽然操作系统层虚拟化的灵活性比较差，但本机速度性能比较高。此外，由于架构在所有虚拟服务器上使用单一、标准的操作系统，管理起来比异构环境要容易。
(本文不涉密)
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