虛擬化是上個(gè)世紀(jì)60年代由IBM創(chuàng)造的古老話題了。最初，其目的是為了更好的提高大型主機(jī)硬件利用率而為其分區(qū)。主要原因是為了平衡大型機(jī)和其主要程序運(yùn)行所需要的容量。

　　現(xiàn)在我們使用的是日益強(qiáng)大的x86處理器和被開(kāi)發(fā)的各種硬件環(huán)境。日益復(fù)雜的應(yīng)用也增加了我們對(duì)在同一環(huán)境下運(yùn)行多種應(yīng)用的恐懼，導(dǎo)致的結(jié)果就是每個(gè)服務(wù)器只能運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用。這致使利用率非常的低下。

　　虛擬化就好比把每個(gè)應(yīng)用保護(hù)在容器中，這樣多種應(yīng)用就可以在同一服務(wù)器下運(yùn)行了，看起來(lái)像是服務(wù)器和應(yīng)用之間的直接連接被切斷了。同時(shí)，這也讓同一應(yīng)用可以在不同的硬件環(huán)境下運(yùn)行。

　　但很明顯虛擬化環(huán)境很耗費(fèi)計(jì)算容量。對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)這并不是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楦鶕?jù)麥肯錫的調(diào)研，虛擬化數(shù)據(jù)中心可以把利用率從5% — 10%提高到30% — 35%。

　　那些有大量計(jì)算需求的公司通常被稱(chēng)作是高性能計(jì)算，他們并不傾向使用虛擬化，因?yàn)楹ε绿摂M化層會(huì)增加延遲時(shí)間。

　　我們需要虛擬化嗎?

　　虛擬化把應(yīng)用從特定的服務(wù)器中屏蔽了出來(lái)，所以應(yīng)用可以很容易從一個(gè)服務(wù)器移到另一個(gè)服務(wù)器。虛擬化還讓不同的工作量可以在同一個(gè)物理CPU下同時(shí)運(yùn)行而不相互影響。

　　目前已有幾項(xiàng)舉措正在進(jìn)行中來(lái)建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化硬件環(huán)境，這樣虛擬化就不再被需要了。Facebook正在嘗試開(kāi)源云硬件。這是一個(gè)很有意思的想法，但我認(rèn)為如果這個(gè)方法成功的話將會(huì)毀了很多的硬件創(chuàng)新。

　　Facebook這一方法的優(yōu)勢(shì)是綁定基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化，這樣就不需要在應(yīng)用和服務(wù)器之間互相屏蔽了。如果我們加入到那個(gè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化中，就可以不需要虛擬化了，至少那些基于此標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的新應(yīng)用不再需要虛擬化了。

　　所以，虛擬化還需不需要是個(gè)很好的問(wèn)題。惠普正在研究一個(gè)非常不同的云架構(gòu)，該架構(gòu)也許會(huì)減少對(duì)虛擬化的依賴(lài)。這項(xiàng)工作叫做Project Moonshot，該項(xiàng)目采取了一個(gè)非常不同的方法。

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　　用極低功耗計(jì)算來(lái)改變游戲

　　現(xiàn)在讓我們來(lái)想一下。我們虛擬化x86環(huán)境就像我們有非常強(qiáng)大的CPU來(lái)運(yùn)行應(yīng)用一樣，從根本上來(lái)說(shuō)其實(shí)并不需要所有的功率，這讓我們花費(fèi)很多時(shí)間等待IO接口或內(nèi)存。所以說(shuō)，通過(guò)在那些系統(tǒng)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)劃分開(kāi)來(lái)的應(yīng)用我們可以大大提高其使用率。但如果我們用更小和更低功率的CPU會(huì)怎樣呢?這種情況下我們可以為每個(gè)應(yīng)用配一個(gè)專(zhuān)屬CPU。

　　這樣的芯片存在嗎?其實(shí)我們每天的手持設(shè)備上都在使用這樣的芯片。它們不僅能量低，而且消耗的能量也非常少。所以轉(zhuǎn)移到這些設(shè)備上讓我們可以建立一個(gè)更加環(huán)保的數(shù)據(jù)中心。

　　您也許會(huì)說(shuō)這樣的系統(tǒng)造價(jià)會(huì)很高，因?yàn)閷?shí)際處理器只是整個(gè)環(huán)境全部成本的一部分。確實(shí)，每個(gè)處理器都是由IO控制器，內(nèi)存等所包圍的。而且，每個(gè)服務(wù)器都有自己的處理器，芯片組，管理，存儲(chǔ)，散熱，電源和網(wǎng)絡(luò)接口。但這些真的都需要嗎?

　　我們目前在芯片的內(nèi)核上共享所有的功能，但并不在芯片之間共享。如果我們可以把所有處理器級(jí)別以上的部分在所有服務(wù)器之間共享會(huì)怎樣呢?我們可以把網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整合到系統(tǒng)中并且將其共享來(lái)減少布線。我們可以在底部架構(gòu)級(jí)別實(shí)施一個(gè)管理框架，并且研發(fā)一個(gè)聯(lián)合機(jī)架管理，為整個(gè)系統(tǒng)建立一個(gè)單一的管理。這將導(dǎo)致功率和成本共享，但同樣重要的是，這在相對(duì)沒(méi)有增加復(fù)雜性和管理的開(kāi)銷(xiāo)下極大的擴(kuò)大了其規(guī)模和使用尺度。這就是Project Moonshot真正要做的事情。

　　所以，結(jié)果是什么呢? 我們模擬了一個(gè)類(lèi)似x86的環(huán)境，并且跟Project Moonshot在功耗、空間和成本上進(jìn)行了比較。下面是比對(duì)結(jié)果。模擬的x86系統(tǒng)在10個(gè)機(jī)柜中包括400雙插槽1U服務(wù)器。這需要20個(gè)網(wǎng)絡(luò)切換器和1600根布線。每小時(shí)耗費(fèi)91千瓦，并將花費(fèi)330萬(wàn)美元。

　　惠普的Project Moonshot服務(wù)器技術(shù)能夠用1600個(gè)服務(wù)器承載同樣的工作量，但只占用一個(gè)半機(jī)柜，需要兩個(gè)轉(zhuǎn)換器和41根布線，僅耗費(fèi)9.9千瓦并花費(fèi)120萬(wàn)美元。這意味著節(jié)省89%的功耗，94%的空間，63%的成本和減少97%的復(fù)雜性。不可思議吧，有沒(méi)有?

　　有了這樣的系統(tǒng)，我還需要虛擬化嗎?坦白說(shuō)我覺(jué)得未必。

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　　也許不適用于所有的工作負(fù)載

　　主流的IT工作負(fù)載(就像您在傳統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行的那些一樣)也許看不到同樣的成本和功耗節(jié)省，因?yàn)樗麄冃枰嗟奶幚砥鱽?lái)執(zhí)行類(lèi)似的工作。這些應(yīng)用和計(jì)算密集型應(yīng)用比如科學(xué)和技術(shù)計(jì)算更加適用于傳統(tǒng)工作方法。我們常常討論是否應(yīng)該使用云來(lái)為您已有的應(yīng)用轉(zhuǎn)型，還是要研發(fā)新的應(yīng)用。一個(gè)像Project Moonshot這樣的環(huán)境最適用于新型的，基于SOA和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，這也是未來(lái)的趨勢(shì)所在。

　　結(jié)論

　　今天的討論我們是從一個(gè)問(wèn)題開(kāi)始的，即我們需要虛擬化嗎?它的花費(fèi)也許很高;還增加了復(fù)雜性并且耗費(fèi)CPU功率。這個(gè)情況開(kāi)始發(fā)生變化了。70和80年代中虛擬化沒(méi)那么流行因?yàn)楹芏喙ぷ鞫急灰频搅诵⌒蜋C(jī)上。后來(lái)虛擬化又隨著處理器的大幅增加而流行了起來(lái)。

　　也許是時(shí)候重新思考一下了。2011年，數(shù)據(jù)中心使用了全世界1.3%的電，盡管這個(gè)增長(zhǎng)幅度不大，但仍在增長(zhǎng)。大數(shù)據(jù)為這些數(shù)字增加了額外的負(fù)擔(dān)。所以現(xiàn)在也許真的是時(shí)候來(lái)看看我們的計(jì)算架構(gòu)并且重新設(shè)計(jì)來(lái)降低功耗了。