實現服務器虛擬化技術的三招
似乎與所有顛覆性技術一樣，服務器虛擬化技術先是悄然出現，然后突然迸發，最終因為節省能源的合并計劃而得到了認可。如今，許多公司使用虛擬技術來提高硬件資源的利用率，進行災難恢復、提高辦公自動化水平。本文分別從服務器、存儲、應用程序和桌面虛擬化技術三個角度介紹了如何消除物理硬件的限制。
有了虛擬化技術，用戶可以動態啟用虛擬服務器(又叫虛擬機)，每個服務器實際上可以讓操作系統(以及在上面運行的任何應用程序)誤以為虛擬機就是實際硬件。運行多個虛擬機還可以充分發揮物理服務器的計算潛能，迅速應對數據中心不斷變化的需求。
虛擬化概念并不是新概念。早在20世紀70年代，大型計算機就一直在同時運行多個操作系統實例，每個實例也彼此獨立。不過直到最近，軟硬件方面的進步才使得虛擬化技術有可能出現在基于行業標準的大眾化x86服務器上。
實際上，如今數據中心管理人員面臨的虛擬化解決方案種類繁多，有些是專有方案，而有些是開源方案。總的來說，各自都基于以下三種基本技術當中的一種，但哪種技術效果***，這取決于要進行虛擬化處理的具體工作負荷以及優先業務目標。
完全虛擬化
***的虛擬化方法使用名為hypervisor的一種軟件，在虛擬服務器和底層硬件之間建立一個抽象層。VMware和微軟的Virtual PC是代表該方法的兩個商用產品，而基于核心的虛擬機(KVM)是面向Linux系統的開源產品。
hypervisor可以捕獲CPU指令，為指令訪問硬件控制器和外設充當中介。因而，完全虛擬化技術幾乎能讓任何一款操作系統不用改動就能安裝到虛擬服務器上，而它們不知道自己運行在虛擬化環境下。主要缺點是，hypervisor給處理器帶來開銷。
在完全虛擬化的環境下，hypervisor運行在裸硬件上，充當主機操作系統;而由hypervisor管理的虛擬服務器運行客戶端操作系統(guest OS)。
準虛擬化
完全虛擬化是處理器密集型技術，因為它要求hypervisor管理各個虛擬服務器，并讓它們彼此獨立。減輕這種負擔的一種方法就是，改動客戶操作系統，讓它以為自己運行在虛擬環境下，能夠與hypervisor協同工作。這種方法就叫準虛擬化(para-virtualization)。
Xen是開源準虛擬化技術的一個例子。操作系統作為虛擬服務器在Xen hypervisor上運行之前，它必須在核心層面進行某些改變。因此，Xen適用于BSD、Linux、Solaris及其他開源操作系統，但不適合對像Windows這些專有的操作系統進行虛擬化處理，因為它們無法改動。
準虛擬化技術的優點是性能高。經過準虛擬化處理的服務器可與hypervisor協同工作，其響應能力幾乎不亞于未經過虛擬化處理的服務器。準虛擬化與完全虛擬化相比優點明顯，以至于微軟和VMware都在開發這項技術，以完善各自的產品。
操作系統層虛擬化
實現虛擬化還有一個方法，那就是在操作系統層面增添虛擬服務器功能。Solaris Container就是這方面的一個例子，Virtuozzo/OpenVZ是面向Linux的軟件方案。
就操作系統層的虛擬化而言，沒有獨立的hypervisor層。相反，主機操作系統本身就負責在多個虛擬服務器之間分配硬件資源，并且讓這些服務器彼此獨立。一個明顯的區別是，如果使用操作系統層虛擬化，所有虛擬服務器必須運行同一操作系統(不過每個實例有各自的應用程序和用戶賬戶)。
雖然操作系統層虛擬化的靈活性比較差，但本機速度性能比較高。此外，由于架構在所有虛擬服務器上使用單一、標準的操作系統，管理起來比異構環境要容易。
硬件助力軟件
不像大型機，PC的硬件在設計時并沒有考慮到虛擬化，而就在不久前，它還是完全由軟件來承擔這項重任。隨著AMD和英特爾推出了***一代的x86處理器，頭一回在CPU層面添加了支持虛擬化的功能。
遺憾的是，這兩家公司的技術各自獨立開發，這意味著它們的代碼不相兼容。不過，硬件虛擬化支持功能讓hypervisor從極其繁重的管理事務中脫離出來。 這除了提高性能外，還有操作系統不用改動就能在準虛擬化環境下運行，包括Windows環境。
CPU層虛擬化技術不會自動發揮作用。為了專門支持它，必須開發虛擬化軟件。不過，因為這種技術的優點非常誘人，預計各種類型的虛擬化軟件會源源不斷地開發出來。
對三種技術的評價
每種虛擬化方法都有各自的優點，選擇哪個則取決于用戶的具體情況。一組服務器基于同一操作系統，這非常適用于通過操作系統層實現合并。
準虛擬化技術集兩者之所長，如果與支持虛擬化技術的處理器一起部署，優點更為明顯。它不但提供了良好性能，還提供了可運行多種異構客戶端操作系統的功能。
在三種方法中完全虛擬化性能受到的影響***，但提供了這個優點：既能讓客戶端操作系統彼此完全隔離，還能讓它們與主機操作系統完全隔離。它非常適用于軟件質量保證及測試，另外還支持種類最廣泛的客戶端操作系統。
完全虛擬化解決方案提供了其他獨特功能。譬如說，它們可以對虛擬服務器拍“快照(snapshot)”，保留狀態、有助于災難恢復。這種虛擬服務器映像可以用來迅速配置新的服務器實例。越來越多的軟件公司甚至開始提供評測版產品，作為可下載、預包裝的虛擬服務器映像。
就跟物理服務器一樣，虛擬服務器需要不斷得到支持和維護。越來越流行的服務器虛擬化已為第三方工具造就了興旺的市場，無論是物理環境到虛擬環境的遷移實用程序，還是面向虛擬化技術的各大系統管理控制臺，它們都旨在簡化從傳統IT環境遷移到高效、具有成本效益的虛擬環境的過程。
【編輯推薦】
