服務(wù)器虛擬化十點(diǎn)必知
本文列出了不同虛擬化技術(shù)之間的主要差異，并給出進(jìn)行技術(shù)評(píng)估時(shí)需要主要考慮的因素。本文主要討論以下三種主流技術(shù)：硬件虛擬化、并行虛擬化和操作系統(tǒng)虛擬化。
按需選擇服務(wù)器虛擬化技術(shù)
最近幾年，服務(wù)器虛擬化技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭變得越來越激烈。
競(jìng)爭對(duì)市場(chǎng)來說總是好事，因?yàn)楦?jìng)爭促使軟件廠商以更低的價(jià)格提供更好的軟件產(chǎn)品。但對(duì)您的組織來說，了解所有軟件廠商的宣傳資料并做出正確選擇卻是件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情。下面列出了不同虛擬化技術(shù)之間的主要差異，并給出進(jìn)行技術(shù)評(píng)估時(shí)需要主要考慮的因素。本文主要討論以下三種主流技術(shù)：硬件虛擬化、并行虛擬化和操作系統(tǒng)虛擬化。
硬件虛擬化
恐怕是很多人都了解的虛擬化技術(shù)，主要產(chǎn)品有VMware和Microsoft的VirtualServer。這種技術(shù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在單臺(tái)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)多種不同操作系統(tǒng)，其特征是對(duì)硬件資源進(jìn)行虛擬化，使之成為可管理的和獨(dú)立的“虛擬機(jī)”。
并行虛擬化
和硬件虛擬化是類似的，因?yàn)樵诟拍钌纤С衷谝慌_(tái)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)多種操作系統(tǒng)。目前只有Xen的開源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了這種技術(shù)，而XenSource會(huì)跟著發(fā)布對(duì)應(yīng)的商業(yè)化產(chǎn)品。與硬件虛擬化相比，Xen的獨(dú)特之處在于對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行修改，以降低額外損耗，從而提供比硬件虛擬化技術(shù)更高的效率。
操作系統(tǒng)虛擬化
是虛擬化技術(shù)的第三種實(shí)現(xiàn)方式，SWsoft的Virutozzo和Sun的SolarisContainer是這種技術(shù)的兩種實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)虛擬化的概念是基于共用操作系統(tǒng)，由于不包含額外的(虛擬化)處理層，所以它提供了一個(gè)更瘦的架構(gòu)體系。這項(xiàng)技術(shù)的主要限制在于它不支持在一臺(tái)物理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)多種操作系統(tǒng)。如果某個(gè)組織希望在單臺(tái)Linux、Windows或SunSolaris物理服務(wù)器集成或部署多種不同操作系統(tǒng)的虛擬服務(wù)器，它可能不太傾向于選擇虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)。SolarisContainers顯然只支持Solaris，而Virtuozzo同時(shí)支持Linux和Windows。SWsoft的Linux版Virtuozzo服務(wù)器支持在虛擬服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)同版本內(nèi)核的不同Linux發(fā)行版。
需要考慮的因素
1、性能
為什么處理損耗如此重要？因?yàn)樗绊憫?yīng)用程序的性能，并最終影響終端客戶的滿意程度。
如果虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)的處理損耗較高，那只能運(yùn)行非產(chǎn)品級(jí)或不太重要的應(yīng)用服務(wù)。由于產(chǎn)品不同，虛擬化解決方案的處理損耗從1%到最多60%。虛擬化的應(yīng)用程序的運(yùn)行效率差異很大，有的能夠做到接近原始物理環(huán)境下運(yùn)行的效率，有的則低劣到終端用戶所難以接受的程度。同一虛擬化技術(shù)路線的不同產(chǎn)品性能也有很大差異，但通常來說，虛擬化硬件會(huì)造成較大的性能損耗，但操作系統(tǒng)虛擬化性能損耗極低，幾乎可以忽略不計(jì)。
2、管理工具
許多組織采用虛擬化項(xiàng)目是因?yàn)樗麄兛梢越档陀布杀荆驗(yàn)檫@些數(shù)據(jù)中心的硬件僅有15%—20%的利用率。雖然硬件和環(huán)境的成本本身已經(jīng)相當(dāng)可觀，但管理成本中更大的部分仍然是來自于服務(wù)器的管理成本。管理性任務(wù)包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序更新、打補(bǔ)丁、備份、安裝、開通和應(yīng)用管理等等。因此對(duì)于虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的管理而言，管理工具就更加重要，只有很好地進(jìn)行資源的管理和監(jiān)控才能真正做到有效地利用虛擬服務(wù)器的資源。
每種虛擬化解決方案能提供的管理工具都很不相同。一些虛擬化解決方案幾乎沒有什么管理工具，而且使用非常受限制。某些特定的虛擬化解決方案提供很多優(yōu)秀的工具集，并和產(chǎn)品放在一起以優(yōu)惠價(jià)打包促銷。但某些工具卻非常的貴，常常是按可選擇的產(chǎn)品組件的價(jià)格進(jìn)行銷售。
將物理服務(wù)器遷移到虛擬服務(wù)器是非常復(fù)雜的工作，以至于經(jīng)常令管理人員望而卻步，特別涉及到企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)更是如此。大多數(shù)虛擬化軟件廠商提供遷移工具，而且某些廠商不僅提供從物理服務(wù)器到虛擬服務(wù)器的遷移工具，他們還提供虛擬環(huán)境間甚至從虛擬服務(wù)器遷移到物理服務(wù)器的遷移工具。在物理服務(wù)器到虛擬服務(wù)器的遷移過程中，預(yù)估物理服務(wù)器的資源使用率趨勢(shì)并以此為基礎(chǔ)配置夠用的虛擬服務(wù)器是非常重要的，其重要性甚至要高于將數(shù)據(jù)遷移到可靠的虛擬服務(wù)器時(shí)的要求。僅有非常有限的P2V(PhysicaltoVirtual的簡稱)工具具有預(yù)估資源使用趨勢(shì)的能力。
3、平臺(tái)支持
虛擬化技術(shù)將虛擬服務(wù)器從其下的硬件中抽象出來，但這并不意味著虛擬基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以支持任何硬件。需要特別注意的是，硬件虛擬化和并行虛擬化必須支持從CPU芯片到顯卡等計(jì)算機(jī)的所有硬件。而操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)建立在標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)之上，因此自然而然的支持操作系統(tǒng)支持的所有硬件，所以操作系統(tǒng)虛擬化產(chǎn)品部署過程更容易。某些虛擬化技術(shù)除了支持基本的硬件，還有充分利用所有硬件的能力，包括支持SMP、64位處理器，直到16路CPU和64GB的內(nèi)存。
4、遷移
虛擬化技術(shù)將虛擬服務(wù)器從硬件中抽象出來，這樣做最大好處是虛擬服務(wù)器可以在不同物理服務(wù)器中來回遷移。遷移能力允許將虛擬服務(wù)器克隆出來，或從一臺(tái)物理服務(wù)器遷移到另外一臺(tái)。遷移的好處包括：
消除由于硬件升級(jí)或出現(xiàn)問題時(shí)造成的宕機(jī)時(shí)間
避免軟件更新時(shí)的宕機(jī)時(shí)間
可以按需求將虛擬服務(wù)器遷移到更強(qiáng)或更弱的服務(wù)器上
許多虛擬化解決方案擁有克隆或遷移能力，但他們?cè)谲浖δ堋⑾拗坪统杀痉矫嬗邢喈?dāng)大的差異。
高端的零宕機(jī)解決方案遷移成本極高且需要SAN集中存儲(chǔ)設(shè)備的支持，而遷移作為Virtuozzo虛擬化操作系統(tǒng)軟件的基本功能，提供了另外一種可以在任何聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器之間進(jìn)行的低成本零宕機(jī)遷移解決方案。在做服務(wù)器遷移時(shí)，您需要評(píng)估遷移的重要性，明確怎樣遷移才能更適應(yīng)您的企業(yè)應(yīng)用環(huán)境。
5、資源管理
三類不同的虛擬化技術(shù)對(duì)服務(wù)器資源分配采用不同的處理方式。硬件虛擬化技術(shù)和并行虛擬化技術(shù)將虛擬出的硬件資源分配給不同的虛擬服務(wù)器使用。這兩種技術(shù)在分配和更換硬件資源方面的靈活性有所不同。某些資源是動(dòng)態(tài)的可以實(shí)時(shí)更新，而其他資源可能需要重起服務(wù)器或至少中斷虛擬服務(wù)器。實(shí)際上這兩種技術(shù)為虛擬服務(wù)器分配的是虛擬資源，虛擬的資源會(huì)有很多的限制，比如可以用于分配的CPU和內(nèi)存資源總是有限的。
對(duì)資源的管理是非常靈活的，允許在不中斷應(yīng)用服務(wù)或虛擬服務(wù)器情況下實(shí)時(shí)更新資源。特別需要指出的是SWsoft的Virtuozzo允許任何臨時(shí)需要更多資源的虛擬服務(wù)器猝發(fā)性使用服務(wù)器中未被占用的資源。
6、隔離和安全
對(duì)于隔離和安全問題，每種虛擬化技術(shù)的處理方式都不同。虛擬化解決方案最基本的組件就是分區(qū)。所有虛擬計(jì)算機(jī)必須完全的隔離，這樣進(jìn)程、動(dòng)態(tài)連接庫及應(yīng)用程序才不會(huì)影響同一臺(tái)服務(wù)器的其他虛擬服務(wù)器上的應(yīng)用。
相對(duì)于普通服務(wù)器，由于虛擬化技術(shù)改變了訪問節(jié)點(diǎn)和不同的組件，所以不太可能對(duì)于虛擬服務(wù)器的實(shí)施常規(guī)性攻擊。同隔離一樣，對(duì)于同一臺(tái)物理服務(wù)器上的兩個(gè)虛擬服務(wù)器來說，彼此之間的安全同樣重要。
每種技術(shù)在處理隔離和安全問題時(shí)采用不同的方式，除了XEN和SolarisContainer外，已經(jīng)有大量的客戶對(duì)現(xiàn)有的虛擬化技術(shù)作了廣泛的試驗(yàn)確保這些技術(shù)隔離和安全的級(jí)別是可靠的。
7、服務(wù)器利用率
許多客戶采用虛擬化項(xiàng)目是因?yàn)榉?wù)器的使用率經(jīng)常只有15%—50%。提升服務(wù)器的利用率可以顯著降低數(shù)據(jù)中心的資源總擁有成本。在服務(wù)器合并項(xiàng)目中主要考慮的成本因素有數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)、電力和年復(fù)一年的硬件維護(hù)成本。
在評(píng)估不同虛擬化解決方案的資源利用率時(shí)，需要考慮在一臺(tái)物理服務(wù)器上能夠運(yùn)行的虛擬服務(wù)器的數(shù)量限制。盡管所有的虛擬化技術(shù)對(duì)虛擬服務(wù)器的數(shù)量都沒有限制，但在過去由于過高的額外損耗，根本就不能支持更多的虛擬服務(wù)器數(shù)量。
技術(shù)在處理服務(wù)器利用率方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)在一臺(tái)物理服務(wù)器上沒有限制虛擬服務(wù)器的數(shù)量，高效的架構(gòu)使得在單個(gè)服務(wù)服務(wù)器上在硬件條件允許的情況下可以支持更多的虛擬服務(wù)器，這無疑極大的提高了服務(wù)器的實(shí)際使用率，同時(shí)最大化服務(wù)器的性價(jià)比和投資回報(bào)率。
8、開通效率
在2005年，IdeasInternational公司完成了一項(xiàng)針對(duì)服務(wù)器虛擬化的研究。
這一研究的主要目的是研究回顧選擇服務(wù)器虛擬化項(xiàng)目的原因是否和實(shí)際從該項(xiàng)目中獲益的結(jié)果是一致的。研究人員驚奇的發(fā)現(xiàn)，最意想不到的好處居然是在服務(wù)器開通方面節(jié)約了大量時(shí)間。
每個(gè)虛擬化解決方案的服務(wù)器開通能力是不同的。某些解決方案提供了模板和預(yù)先設(shè)置工具或定制配置提前縮短了開通時(shí)間。不同處理方法的開通時(shí)間從30秒到1小時(shí)有很大的差別。與獨(dú)立服務(wù)器來比，虛擬服務(wù)器急劇的縮短了服務(wù)器的開通時(shí)間。
9、預(yù)期的虛擬化部署
排名前3位的服務(wù)器虛擬化部署情景分別是：測(cè)試和研發(fā)，服務(wù)器合并和災(zāi)難恢復(fù)。
排名第一位的部署情景是測(cè)試和研發(fā)項(xiàng)目，因?yàn)檠邪l(fā)人員需要使用許多不同的操作系統(tǒng)環(huán)境，這使得相關(guān)成本的很難估計(jì)。研發(fā)組織需要不同的操作系統(tǒng)，較好的選擇是硬件虛擬化。
virtualization計(jì)劃支持多操作系統(tǒng)，但卻遲遲沒有發(fā)布相關(guān)功能。SWsoft的Linux版Virtuozzo同樣支持在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行同一版本內(nèi)核的不同Linux發(fā)布版本的虛擬服務(wù)器。對(duì)于需要快速創(chuàng)建大量服務(wù)器來進(jìn)行壓力測(cè)試的組織來說大多數(shù)虛擬化技術(shù)已經(jīng)夠用，但有的虛擬化技術(shù)可以更快地開通服務(wù)器。
服務(wù)器合并(涉及到現(xiàn)有應(yīng)用或新應(yīng)用)通常發(fā)生在支持在線應(yīng)用和數(shù)據(jù)的生產(chǎn)型服務(wù)器中。服務(wù)器合并需要考慮的兩個(gè)因素是處理損耗和服務(wù)器利用率。對(duì)服務(wù)器合并來說最好的解決方案是操作系統(tǒng)虛擬化，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)虛擬化擁有更低的服務(wù)器損耗，因此能夠顯著的提升服務(wù)器的利用率。
災(zāi)難恢復(fù)解決方案是一個(gè)非常常見的虛擬化服務(wù)器部署方案。許多組織發(fā)現(xiàn)允許實(shí)時(shí)訪問和提供冗余系統(tǒng)的災(zāi)難恢復(fù)方案是極其昂貴的。由于虛擬化服務(wù)器可以被激活、重起且可在限定的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建重要服務(wù)器，所以虛擬化服務(wù)器在短時(shí)間內(nèi)快速成為經(jīng)濟(jì)高效且具有更高管理性能的災(zāi)難恢復(fù)解決方案之一。
10、總擁有成本
最后一個(gè)需要考慮的因素是對(duì)比每種虛擬化技術(shù)的總擁有成本。具有更多的功能和管理工具的解決方案價(jià)格也會(huì)更高。有的廠商要求為附加的功能和管理工具付費(fèi)，這就使比較各種虛擬化技術(shù)的總擁有成本變得更加困難。其他軟件廠商將主要的管理工具和其他附加功能作為基本的管理組件或服務(wù)器產(chǎn)品組件。考慮到基本產(chǎn)品所提供的性能和功能，再來進(jìn)行總體擁有成本的比較，您會(huì)驚奇的發(fā)現(xiàn)各種解決方案能提供的價(jià)值具有顯著的差別。
結(jié)論
現(xiàn)有的三種主流服務(wù)器虛擬化技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)和局限，這是其軟件架構(gòu)所固有的。每一種技術(shù)都最適合于特定的虛擬服務(wù)器場(chǎng)景。對(duì)于每種虛擬化技術(shù)類型，每個(gè)軟件廠商所能提供的解決方案和工具也有很大的差別。希望這個(gè)評(píng)估表格能幫助您評(píng)估現(xiàn)有的服務(wù)器虛擬化技術(shù)，并幫助您選擇滿足您需求的最佳虛擬化解決方案。
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