[转]服务器虚拟化技术

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Power 秘籍: 看服务器虚拟化如何降低大成本秘籍 1：最大化实现服务器整合，数据中心运作成本平均下降超过 72%！

PowerVM? 虚拟化技术可实现大规模服务器整合：单一整合的服务器性能相当于某些厂商 39台同级别服务器的效能总和，2台 Power 570 即可成功整合其它厂商 15台甚至 30台服务器，更能节省 86-94% 服务器维护成本、82-84% 软件支持成本，以及 36-50% 人员管理成本 1。 秘籍 2：虚拟化对系统利用率的提高可高达 60%-80%！

与传统的服务器使用率只能达到 20% 相比，IBM Power 通过以下虚拟化技术，可显著提高利用率：

微分区：微分区允许多个分区共享一组物理处理器的处理资源。一个分区可以以 1/10 的物理处理器资源来分配。微分区最主要的优点是通过自动分配每个分区需要的处理器资源而增加了整个系统资源的利用率。 虚拟 I/O 服务器和虚拟 LAN 适配器：可同时运行多项应用软件，共享昂贵的磁盘，光学设备及通信和光纤通道适配器，降低复杂性和管理成本 多个共享处理池技术：最新开发的多个共享处理器池技术可在不中断业务的情况下，均衡分配处理能力，提高吞吐量并降低软件许可成本。 共享专用容量：可以在保证某分区对专用CPU资源的绝对优先权的条件下，将空闲资源放置资源池中充分共享。 秘籍 3：以最高效的资源部署，可节省能源开销高达 65%

据 IDC 分析，供电和冷却的费用相当于新增服务器费用的 50%，通过虚拟化技术，IBM Power 能够大规模降低服务器数量，从而降低能耗。 秘籍 4：Power 虚拟化实时分区迁移技术创造零停机成本，整体宕机成本可降低 59%。

Power 的虚拟化技术独创了实时分区迁移（Live Partition Mobility, LPM）技术，能够将正在运行的分区不间断地从一台物理服务器移到另一台上，避免计划中和计划外的应用程序中断。这项技术大幅降低了单台设备宕机对整个系统的影响和迁移的高成本，更提高应用可用性，系统迁移过程中所造成的混乱将从此与您隔绝。

虚拟化是一个抽象层，它将物理硬件与操作系统分开，从而提供更高的 IT 资源利用率和灵活性。

虚拟化允许具有不同操作系统的多个虚拟机在同一物理机上独立并行运行。每个虚拟机都有自己的一套虚拟硬件（例如 RAM、CPU、网卡等），可以在这些硬件中加载操作系统和应用程序。无论实际采用了什么物理硬件组件，操作系统都将它们视为一组一致、标准化的硬件。

" 在未来的几年中，虚拟机不再局限于进行简单的资源部署和作为机房使用，它们将提供一个基本构造块，以提高台式机的可移动性、安全性和可用性。 "

— VMware Inc. 的首席科学家 Mendel Rosenblum 虚拟机封装在文件中，因此可以快速对其进行保存、复制和部署。可在几秒钟内将整个系统（完全配置的应用程序、操作系统、BIOS 和虚拟硬件）从一台物理服务器移至另一台物理服务器，以实现零停机维护和连续的工作负载整合。

虚拟化的概念在 20 世纪 60 年代首次出现，利用它可以对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。随着时间的推移，微型计算机和 PC 可提供更有效、更经济的方法来分配处理能力。因此到 20 世纪 80 年代，虚拟技术已不再广泛使用。

到了 20 世纪 90 年代，研究人员开始探索如何利用虚拟化解决与廉价硬件激增相关的一些问题，例如，利用率不足、管理成本不断攀升和易受攻击等。

现在，虚拟化技术处于时代前沿，可以帮助企业升级和管理他们在世界各地的 IT 基础架构并确保其安全。

虚拟化的好处

分区

在一个物理系统中可以支持多个应用程序和操作系统

可在扩展或扩张体系结构中将服务器整合到虚拟机中

计算资源被视为以可控方式分配给虚拟机的统一池

隔离

虚拟机与主机和其他虚拟机完全隔离。如果一个虚拟机崩溃，所有其他虚拟机不会受到影响

虚拟机之间不会泄露数据，而且应用程序只能通过配置的网络连接进行通信

封装

完整的虚拟机环境保存为单个文件；便于进行备份、移动和复制

为应用程序提供标准化的虚拟硬件，可保证兼容性

整合多余硬件和提高服务器利用率

VMware 是公认的虚拟化技术解决方案专家，可为服务器整合提供业界最强大的软件套件 VMware Infrastructure 3。通过使用 VMware Infrastructure 3 整合您的服务器硬件，贵组织可以：

将现有硬件利用率从 10-15% 提高到 80%

以 10:1 或更高的比率减少硬件需求

按需选择服务器虚拟化技术

　　最近几年，服务器虚拟化技术领域的竞争变得越来越激烈。竞争对市场来说总是好事，因为竞争促使软件厂商以更低的价格提供更好的软件产品。但对您的组织来说，了解所有软件厂商的宣传资料并做出正确选择却是件费时费力的事情。下面列出了不同虚拟化技术之间的主要差异，并给出进行技术评估时需要主要考虑的因素。本文主要讨论以下三种主流技术：硬件虚拟化、并行虚拟化和操作系统虚拟化。

　

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　硬件虚拟化

　　硬件虚拟化恐怕是很多人都了解的虚拟化技术，主要产品有VMware和Microsoft 的Virtual Server。这种技术的设计目标是在单台服务器上实现多种不同操作系统，其特征是对硬件资源进行虚拟化，使之成为可管理的和独立的“虚拟机”。

　　并行虚拟化

　　并行虚拟化和硬件虚拟化是类似的，因为在概念上它支持在一台服务器上实现多种操作系统。目前只有Xen的开源项目实现了这种技术，而XenSource会跟着发布对应的商业化产品。与硬件虚拟化相比，Xen的独特之处在于对操作系统进行修改，以降低额外损耗，从而提供比硬件虚拟化技术更高的效率。

　　操作系统虚拟化

　　操作系统虚拟化是虚拟化技术的第三种实现方式，SWsoft 的Virutozzo和Sun的 Solaris Container是这种技术的两种实现。操作系统虚拟化的概念是基于共用操作系统，由于不包含额外的(虚拟化)处理层，所以它提供了一个更瘦的架构体系。这项技术的主要限制在于它不支持在一台物理服务器实现多种操作系统。如果某个组织希望在单台Linux、Windows或Sun Solaris物理服务器集成或部署多种不同操作系统的虚拟服务器，它可能不太倾向于选择虚拟操作系统技术。Solaris Containers 显然只支持Solaris，而Virtuozzo同时支持Linux和Windows。SWsoft的Linux版Virtuozzo服务器支持在虚拟服务器上实现同版本内核的不同Linux发行版。

　　需要考虑的因素

　　1、性能

　　为什么处理损耗如此重要?因为它影响应用程序的性能，并最终影响终端客户的满意程度。如果虚拟化

　　基础架构的处理损耗较高，那只能运行非产品级或不太重要的应用服务。由于产品不同，虚拟化解决方案的处理损耗从1%到最多60%。虚拟化的应用程序的运行效率差异很大，有的能够做到接近原始物理环境下运行的效率，有的则低劣到终端用户所难以接受的程度。同一虚拟化技术路线的不同产品性能也有很大差异，但通常来说，虚拟化硬件会造成较大的性能损耗，但操作系统虚拟化性能损耗极低，几乎可以忽略不计。

　　2、管理工具

　　许多组织采用虚拟化项目是因为他们可以降低硬件成本，因为这些数据中心的硬件仅有15%—20%的利用率。虽然硬件和环境的成本本身已经相当可观，但管理成本中更大的部分仍然是来自于服务器的管理成本。管理性任务包括操作系统和应用程序更新、打补丁、备份、安装、开通和应用管理等等。因此对于虚拟化基础设施的管理而言，管理工具就更加重要，只有很好地进行资源的管理和监控才能真正做到有效地利用虚拟服务器的资源。

　　每种虚拟化解决方案能提供的管理工具都很不相同。一些虚拟化解决方案几乎没有什么管理工具，而且使用非常受限制。某些特定的虚拟化解决方案提供很多优秀的工具集，并和产品放在一起以优惠价打包促销。但某些工具却非常的贵，常常是按可选择的产品组件的价格进行销售。

　　将物理服务器迁移到虚拟服务器是非常复杂的工作，以至于经常令管理人员望而却步，特别涉及到企业的关键业务系统时更是如此。大多数虚拟化软件厂商提供迁移工具，而且某些厂商不仅提供从物理服务器到虚拟服务器的迁移工具，他们还提供虚拟环境间甚至从虚拟服务器迁移到物理服务器的迁移工具。在物理服务器到虚拟服务器的迁移过程中，预估物理服务器的资源使用率趋势并以此为基础配置够用的虚拟服务器是非常重要的， 其重要性甚至要高于将数据迁移到可靠的虚拟服务器时的要求。仅有非常有限的P2V(Physical to Virtual的简称)工具具有预估资源使用趋势的能力。

3、平台支持

　　虚拟化技术将虚拟服务器从其下的硬件中抽象出来，但这并不意味着虚拟基础结构可以支持任何硬件。需要特别注意的是，硬件虚拟化和并行虚拟化必须支持从CPU芯片到显卡等计算机的所有硬件。而操作系统虚拟化技术建立在标准的操作系统之上，因此自然而然的支持操作系统支持的所有硬件，所以操作系统虚拟化产品部署过程更容易。某些虚拟化技术除了支持基本的硬件，还有充分利用所有硬件的能力，包括支持SMP、64位处理器，直到16路CPU和64GB的内存。

　　4、迁移

　　虚拟化技术将虚拟服务器从硬件中抽象出来，这样做最大好处是虚拟服务器可以在不同物理服务器中来回迁移。迁移能力允许将虚拟服务器克隆出来，或从一台物理服务器迁移到另外一台。迁移的好处包括：

　　消除由于硬件升级或出现问题时造成的宕机时间

　　避免软件更新时的宕机时间

　　可以按需求将虚拟服务器迁移到更强或更弱的服务器上

　　许多虚拟化解决方案拥有克隆或迁移能力，但他们在软件功能、限制和成本方面有相当大的差异。高端的零宕机解决方案迁移成本极高且需要SAN集中存储设备的支持，而迁移作为Virtuozzo虚拟化操作系统软件的基本功能，提供了另外一种可以在任何联网的服务器之间进行的低成本零宕机迁移解决方案。在做服务器迁移时，您需要评估迁移的重要性，明确怎样迁移才能更适应您的企业应用环境。

　　5、资源管理

　　三类不同的虚拟化技术对服务器资源分配采用不同的处理方式。硬件虚拟化技术和并行虚拟化技术将虚拟出的硬件资源分配给不同的虚拟服务器使用。这两种技术在分配和更换硬件资源方面的灵活性有所不同。某些资源是动态的可以实时更新，而其他资源可能需要重起服务器或至少中断虚拟服务器。实际上这两种技术为虚拟服务器分配的是虚拟资源，虚拟的资源会有很多的限制，比如可以用于分配的CPU和内存资源总是有限的。

　　操作系统虚拟化对资源的管理是非常灵活的，允许在不中断应用服务或虚拟服务器情况下实时更新资源。特别需要指出的是SWsoft的Virtuozzo允许任何临时需要更多资源的虚拟服务器猝发性使用服务器中未被占用的资源。

　　6、隔离和安全

　　对于隔离和安全问题，每种虚拟化技术的处理方式都不同。虚拟化解决方案最基本的组件就是分区。所有虚拟计算机必须完全的隔离，这样进程、动态连接库及应用程序才不会影响同一台服务器的其他虚拟服务器上的应用。

　　相对于普通服务器，由于虚拟化技术改变了访问节点和不同的组件，所以不太可能对于虚拟服务器的实施常规性攻击。同隔离一样，对于同一台物理服务器上的两个虚拟服务器来说，彼此之间的安全同样重要。

　　每种技术在处理隔离和安全问题时采用不同的方式，除了XEN和Solaris Container外，已经有大量的客户对现有的虚拟化技术作了广泛的试验确保这些技术隔离和安全的级别是可靠的。

7、服务器利用率

　　许多客户采用虚拟化项目是因为服务器的使用率经常只有15%—50%。提升服务器的利用率可以显著降低数据中心的资源总拥有成本。在服务器合并项目中主要考虑的成本因素有数据中心的存储、电力和年复一年的硬件维护成本。

　　在评估不同虚拟化解决方案的资源利用率时，需要考虑在一台物理服务器上能够运行的虚拟服务器的数量限制。尽管所有的虚拟化技术对虚拟服务器的数量都没有限制，但在过去由于过高的额外损耗，根本就不能支持更多的虚拟服务器数量。

　　操作系统虚拟化技术在处理服务器利用率方面有着得天独厚的优势。操作系统虚拟化技术在一台物理服务器上没有限制虚拟服务器的数量，高效的架构使得在单个服务服务器上在硬件条件允许的情况下可以支持更多的虚拟服务器，这无疑极大的提高了服务器的实际使用率，同时最大化服务器的性价比和投资回报率。

　　8、开通效率

　　在2005年，Ideas International公司完成了一项针对服务器虚拟化的研究。这一研究的主要目的是研究回顾选择服务器虚拟化项目的原因是否和实际从该项目中获益的结果是一致的。研究人员惊奇的发现，最意想不到的好处居然是在服务器开通方面节约了大量时间。

　　每个虚拟化解决方案的服务器开通能力是不同的。某些解决方案提供了模板和预先设置工具或定制配置提前缩短了开通时间。不同处理方法的开通时间从30秒到1小时有很大的差别。与独立服务器来比，虚拟服务器急剧的缩短了服务器的开通时间。

　　9、预期的虚拟化部署

　　排名前3位的服务器虚拟化部署情景分别是：测试和研发，服务器合并和灾难恢复。

　　排名第一位的部署情景是测试和研发项目，因为研发人员需要使用许多不同的操作系统环境，这使得相关成本的很难估计。研发组织需要不同的操作系统，较好的选择是硬件虚拟化。

　　Paravirtualization计划支持多操作系统，但却迟迟没有发布相关功能。SWsoft的Linux版Virtuozzo同样支持在一台服务器上运行同一版本内核的不同Linux发布版本的虚拟服务器。对于需要快速创建大量服务器来进行压力测试的组织来说大多数虚拟化技术已经够用，但有的虚拟化技术可以更快地开通服务器。

　　服务器合并(涉及到现有应用或新应用)通常发生在支持在线应用和数据的生产型服务器中。服务器合并需要考虑的两个因素是处理损耗和服务器利用率。对服务器合并来说最好的解决方案是操作系统虚拟化，因为操作系统虚拟化拥有更低的服务器损耗，因此能够显著的提升服务器的利用率。

　　灾难恢复解决方案是一个非常常见的虚拟化服务器部署方案。许多组织发现允许实时访问和提供冗余系统的灾难恢复方案是极其昂贵的。由于虚拟化服务器可以被激活、重起且可在限定的时间内创建重要服务器，所以虚拟化服务器在短时间内快速成为经济高效且具有更高管理性能的灾难恢复解决方案之一。

　　10、总拥有成本

　　最后一个需要考虑的因素是对比每种虚拟化技术的总拥有成本。具有更多的功能和管理工具的解决方案价格也会更高。有的厂商要求为附加的功能和管理工具付费，这就使比较各种虚拟化技术的总拥有成本变得更加困难。其他软件厂商将主要的管理工具和其他附加功能作为基本的管理组件或服务器产品组件。考虑到基本产品所提供的性能和功能，再来进行总体拥有成本的比较，您会惊奇的发现各种解决方案能提供的价值具有显著的差别。

　　结论

现有的三种主流服务器虚拟化技术都有各自的优势和局限，这是其软件架构所固有的。每一种技术都最适合于特定的虚拟服务器场景。对于每种虚拟化技术类型，每个软件厂商所能提供的解决方案和工具也有很大的差别。希望这个评估表格能帮助您评估现有的服务器虚拟化技术，并帮助您选择满足您需求的最佳虚拟化解决方案。

数据中心虚拟化的六个不利因素及对策

【IT专家网独家】对数据中心不进行任何修改肯定是一件很有把握的事情。随着虚拟化成为新的和翻新的企业系统中的永久的成分，必须承认有一些需要谨慎的事情。我们提供了在计划实施虚拟化的时候需要考虑的警示红旗列表。

　　虚拟化一台台式电脑、服务器、存储阵列或者一个整个数据中心以获得更好的效率和节省耗电量肯定是很有意义的。随着更多的企业完成了自己的测试和质量保证计划，这些企业正在把虚拟化技术应用到生产中，无论这种虚拟化技术是市场领先的VMware、Citrix公司的XenSource、微软的Hyper-V，还是不太知名的治理软件。

　　数据中心的服务器虚拟化逻辑是很诱人的。企业正在对自己的整个数据中心和远程站点中没有进行虚拟化的Windows、Linux和Solaris系统进行整合。这样做能够让企业节省珍贵的地面空间和减少耗电量。随着时间的推移，这些效率将为企业的盈亏底线增加具有实际意义的节省。

　　下一代IT基础设施管理公司Opengear的首席执行官Bob Waldie说，现实是，基本的管理技术是成熟的、强大的和有效率的，与人们零星表示的安全担心正好相反。

　　Waldie说，一般来说，虚拟服务器现在是在可靠的硬件平台上托管的。这些硬件平台按照设计能够满足虚拟化所需要的密集的网络通讯、性能和安全需求。由于硬件和软件现在已经准备好了用于主要的应用，数据中心的服务器虚拟化正在增长。然而，一个虚拟化层增加了复杂性。这种整合增加了密度。

　　这两种属性有许多隐形成本和不利因素以及风险。因此，虚拟化诱人的价值前提不适用于所有的情况。对于较小的数据中心和计算机室来说，虚拟化技术一般是完全不适用的。

　　

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基于上述想法，Waldie总结了IT管理员和首席技术管在实施数据中心系统和部分系统的虚拟化之前应该考虑的一些关键的“警示红旗”。

警示红旗1：你确认虚拟化实际上能够为你提供积极的投资回报吗?

　　事实是当你考虑数据中心的拥有总成本的时候，你要考虑两个因素：1.系统的购买成本正在下降。2.电源和冷却成本正在上升。然而，这是管理和执行成本在增加。

　　管理虚拟化引起的这个新的复杂的层面需要增加大量的成本。这个成本可能远远超过节省电源和空间的费用。这是每一个虚拟化项目中都必须要考虑的因素。

　　警示红旗2：你有IT人员处理这种增加的复杂性吗?

　　整合给人一种印象，以为你减少了工作量，因为需要管理的物理服务器的数量少了。但是，事实是你增加了服务器的数量。这是因为你仍需要同样数量的服务器运行同样的应用程序，但是，这些服务器现在虚拟化了并且管理更复杂了。你不能使用串行工作台/KVM等简单的工具进行管理。此外，你的IT人员需要现在需要管理一层新的管理软件。

　　警示红旗3：你需要管理日益增长的需求吗?

　　虚拟化更容易让企业增加更多的IT功能。你可以运行更多的应用程序，不用经过企业复杂的采购新硬件的过程。这些应用程序能够更快地安装和运行，不用等待交付和安装。减少这些障碍的不利方面是虚拟化总是增加企业对新的和扩展的服务的需求，因此，你需要为此做好准备。

 

警示红旗4：你的数据中心布局以及电源和冷却设施/管理的高级程度足以管理这个整合吗?

　　事实：只有少量的数据中心监视耗电量和每一个机架的温度。许多甚至在数据中心中都没有计划的布局。这种有计划的布局能让他们管理整合产生的“热点”。

　　虽然这种缺陷使位于巴黎的Schneider Electric公司的股东感到高兴，但是，这确实是管理人员在实施虚拟化之前听取专家意见的地方。虚拟化经常会引进更节能的刀片式服务器和保证高可用性的硬件。这将导致每个机架的耗电量增加10倍和更多的热点。

　　警示红旗5：虚拟化将对你的服务水平产生什么影像?

　　当你把多个工作量集中在一台服务器上时候，保持你的物理服务器运行将更重要。因此，规划实施一个高可用性的解决方案是非常重要的。从开始实施的时候就要规划多个网络和电源容错措施。

　　如果你在运行VMware ESX，你需要有一些计划，安排如何使用VMotion等工具转移你执行最重要的任务的服务器/服务，以便实施维护和灾难恢复。

　　警示红旗6：你有工具(在机架旁/远程)监视/管理你的新的敏感的复杂环境吗?

　　事实是：在虚拟化的服务器中，你不能依靠你过去一直使用的串行控制台、KVM交换机、LCD抽屉等简单的工具。这些工具对于控制配置物理键盘鼠标端口和真正的操作系统环境的老式服务器是很好的，但是，这些工具对于访问无头的刀片式服务器中的服务处理器或者在管理程序上运行的虚拟Linux/Windows服务器是没有任何价值的。

　　此外，你的机柜电源插座和不间断电源现在是这个基础设施的重要组成部门，需要在每个机架进行控制。因此，你需要考虑Opengear KCS等新的工具。你需要不依赖于厂商的工具，因为虽然目前VMware在虚拟化领域占统治地位，但是，在未来几年里，Sun微系统公司、Red Hat和微软也将是重要的厂商。你需要能够在机架旁和远程监视和管理所有这些设备。