企業(yè)虛擬化平臺建設(shè)解決方案

企業(yè)虛擬化平臺建設(shè)

解決方案

目錄

一、虛擬化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢................................................4

1、虛擬化的定義........................................................4

2、虛擬化的發(fā)展歷史....................................................4

3、虛擬化的優(yōu)勢.......................................................11

4、虛擬化技術(shù)的發(fā)展趨勢?云計算........................................11

二、現(xiàn)有虛擬化技術(shù)的分析與對比...............................................17

1、服務(wù)器虛擬化.......................................................17

1.1基于CPU的虛擬化................................................17

1.2基于硬件的虛擬化.................................................20

13基于操作系統(tǒng)的虛擬化..............................................22

1.4服務(wù)器虛擬化主要產(chǎn)品-VMware..................................................................23

1.5服務(wù)器虛擬化主要產(chǎn)品-MicrosoftHyper-V.................................................42

1.6服務(wù)器虛擬化的技術(shù)比較...........................................47

2、網(wǎng)絡(luò)虛擬化.........................................................51

3、存儲虛擬化.........................................................53

4、應(yīng)用虛擬化.........................................................58

5、虛擬化技術(shù)的比較...................................................62

三、虛擬化建設(shè)的方法論.......................................................63

2

四、虛擬化介紹...........................................................65

1、虛擬化簡介............................................................65

1.1虛擬化入門.......................................................66

1.2為什么要虛擬化...................................................67

1.3虛擬基礎(chǔ)架構(gòu).....................................................68

1.4虛擬機...........................................................70

1.5虛擬化的歷史.....................................................72

2、為何選擇VMware..................................................................................................73

3、云計算和虛擬化........................................................74

3.1、云計算概念......................................................74

3.2、私有云計算......................................................75

3.3、共有云計算......................................................77

4、節(jié)約成本..............................................................78

4.1、概述............................................................78

4.2、節(jié)約資金開銷和運營開銷..........................................80

4.3、降低服務(wù)器成本..................................................80

5、能效..................................................................81

5.1、提高能效........................................................81

5.2、降低桌面能耗....................................................82

五、解決方案簡介.............................................................83

1云計算方案..............................................................83

1.1概述.............................................................83

3

1.2適用場景.........................................................84

1.3功能及優(yōu)勢.......................................................84

1.4架構(gòu)組成.........................................................85

1.5基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)：虛擬化和聚合硬件資源...............................86

1.6應(yīng)用程序服務(wù)：內(nèi)置的應(yīng)用程序服務(wù)級別控制.........................87

1.7vApp:確保云計算之間無縫的應(yīng)用程序移動和選擇...................88

2數(shù)據(jù)整合與基礎(chǔ)架構(gòu)優(yōu)化方案..............................................89

2.1整合IT基礎(chǔ)服務(wù)器................................................90

2.2整合重要應(yīng)用服務(wù)器節(jié)約費用.......................................90

2.3基礎(chǔ)架構(gòu)優(yōu)化方案.................................................91

3業(yè)務(wù)連續(xù)性解決方案.....................................................91

3.1業(yè)務(wù)連續(xù)性的重要性...............................................91

3.2基于虛擬化的系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化——先進(jìn)的業(yè)務(wù)連續(xù)性解決方案..........92

4虛擬化容災(zāi)備份解決方案.................................................94

4.1客戶需求.........................................................94

4.2數(shù)據(jù)容災(zāi)的等級和技術(shù).............................................95

4.3虛擬化架構(gòu)實現(xiàn)容災(zāi)備份...........................................96

5桌面虛擬化解決方案.....................................................98

6針對虛擬化的管理......................................................101

6.1VMwarevCenter........................................................................................101

6.2Vizioncore加強虛擬基礎(chǔ)結(jié)構(gòu).....................................102

六、陜西XXXXX集團虛擬化方案..............................................111

4

1、現(xiàn)狀與需求分析.......................................................111

1.1現(xiàn)狀與問題......................................................111

1.2需求說明與分析..................................................111

2、項目建設(shè)目標(biāo).........................................................111

3、技術(shù)方案設(shè)計.........................................................111

3.1系統(tǒng)設(shè)計原則....................................................111

1、先進(jìn)性...............................................................111

2、可用性...............................................................111

3、可擴展性和兼容性.....................................................112

4、可管理性和易用性.....................................................112

5、經(jīng)濟適用性...........................................................112

3.2系統(tǒng)架構(gòu)........................................................112

3.3基礎(chǔ)平臺設(shè)備要求................................................115

4、項目投資估算.........................................................115

七、附錄：虛擬化術(shù)語........................................................115

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一、虛擬化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1、虛擬化的定義

虛擬化(Virtualization)是一個廣義的術(shù)語，簡單來說，是指計算機相關(guān)模塊在虛擬的

基礎(chǔ)上而不是真實的獨立的物理硬件基礎(chǔ)上運行，這種把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進(jìn)

行重新規(guī)劃以達(dá)到最大利用率的思路，從而實現(xiàn)簡化管理，優(yōu)化資源等目的的解決方案，就

叫做虛擬化技術(shù)。

以下是一些業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)組織對虛擬化的定義。

"虛擬化是以某種用戶和應(yīng)用程序都可以很容易從中獲益的方式來表示計算機資源的過

程，而不是根據(jù)這些資源的實現(xiàn)、地理位置或物理包裝的專有方式來表示它們。換句話說，

它為數(shù)據(jù)、計算能力、存儲資源以及其他資源提供了一個邏輯視圖，而不是物理視圖?！币?/p>

JonathanEunice,IlluminataInco

"虛擬化是表示計算機資源的邏輯組(或子集)的過程，這樣就可以用從原始配置中獲

益的方式訪問它們。這種資源的新虛擬視圖并不受實現(xiàn)、地理位置或底層資源的物理配置的

限制?！薄猈ikipedia

"虛擬化：對一組類似資源提供一個通用的抽象接口集，從而隱藏屬性和操作之間的差

異，并允許通過一種通用的方式來查看并維護(hù)資源J—OpenGridServices

ArchitectureGlossaryofTerms

6

虛擬化概念并不是新概念。早在20世紀(jì)70年代，大型計算機就一直在同時運行多個操

作系統(tǒng)實例，每個實例也彼此獨立。不過直到最近，軟硬件方面的進(jìn)步才使得虛擬化技術(shù)逐

漸出現(xiàn)在基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的中低端服務(wù)器上。

然而，虛擬化技術(shù)的內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于虛擬服務(wù)器。目前，我們已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)虛擬化、CPU

虛擬化、和存儲虛擬化等技術(shù)。如果我們在一個更廣泛的環(huán)境中或從更高級的抽象來思考虛

擬化技術(shù)，虛擬化技術(shù)就變成了一個非常強大的概念，可以為最終用戶、應(yīng)用程序和企業(yè)提

供很多幫助。

2、虛擬化的發(fā)展歷史

1.虛擬化技術(shù)的萌芽

上世紀(jì)60年代開始，美國的計算機學(xué)術(shù)界就有了虛擬技術(shù)思想的萌芽。1959年克里斯

托弗(ChristopherStrachey)發(fā)表了一篇學(xué)術(shù)報告，名為《大型高速計算機中的時間共享》

(TimeSharinginLargeFastComputers),他在文中提出了虛擬化的基本概念，這篇文章也

被認(rèn)為是虛擬化技術(shù)的最早論述。

L.W.Comeau和RJ.Creasy創(chuàng)造性地設(shè)計了一種名為CP-40的新型操作系統(tǒng)，該

操作系統(tǒng)實現(xiàn)了虛擬內(nèi)存和虛擬機。

2.20世紀(jì)60-70年代：虛擬化技術(shù)在大型機上的實現(xiàn)

虛擬化技術(shù)在20世紀(jì)60年代首次出現(xiàn)，由IBM率先實施：對大型機進(jìn)行邏輯分區(qū)

以形成若干獨立虛擬機的一種方式。這些分區(qū)允許大型機進(jìn)行"多任務(wù)處理"：同時運行多

個應(yīng)用程序和進(jìn)程。原因是當(dāng)時大型機是十分昂貴的資源，因此設(shè)計了虛擬化技術(shù)來進(jìn)行分

區(qū)，作為一種充分利用投資的方式，解決了大型機的僵化和使用率不足的情況。

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1965年8月，IBM推出System/360Model67和TSS分時共享系統(tǒng)(Timesharing

System),通過虛擬機監(jiān)視器(VirtualMachineMonitor)虛擬所有的硬件接口，允許很多

遠(yuǎn)程用戶共享同一高性能計算設(shè)備的使用時間。在IBM內(nèi)部，Model67與另一個被稱為CP

-67的系統(tǒng)配合使用，以保證使用一臺360/67模仿多臺不同型號的計算機。同年還發(fā)布

了M44/44X計算機項目，定義了虛擬內(nèi)存管理機制，用戶程序可以運行在虛擬的內(nèi)存中，

對于用戶來說，這些虛擬內(nèi)存就好像一個個虛擬機，為多個用戶的程序提供了獨立的計算環(huán)

境。

1972年，IBM發(fā)布用于創(chuàng)建靈活大型主機的虛擬機(VM)技術(shù)，該技術(shù)可根據(jù)動態(tài)

的需求快速而有效地使用各種資源。一批新的擁有虛擬化功能的產(chǎn)品涌現(xiàn)了出來，這些機器

在當(dāng)時都具有虛擬機功能，通過一種叫VMM(虛擬機監(jiān)控器)的技術(shù)在物理硬件之上生成

了很多可以運行獨立操作系統(tǒng)軟件的虛擬機實例。

3.20世紀(jì)80-90年代：虛擬化技術(shù)在小型機上的實現(xiàn)

在20世紀(jì)80年代和90年代，由于客戶端-服務(wù)器應(yīng)用程序以及價格低廉的x86服

務(wù)器和臺式機組成了分散的計算機架構(gòu)，大型機上的虛擬化技術(shù)處于停滯不前的狀態(tài)。由于

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虛擬化技術(shù)技術(shù)在商業(yè)應(yīng)用上的優(yōu)勢，RISC服務(wù)器與小型機成為了虛擬化技術(shù)第二代受益

者。，IBM公司在AS/400上提出了上邏輯分區(qū)（LPAR）技術(shù)和新的高可用性集群解決方案。

在POWER管理程序上運行的AS/400LPAR令單臺服務(wù)器工作起來如同12個獨立的服務(wù)

器。隨后這項技術(shù)還應(yīng)用在了IBMRS/6000服務(wù)器（后來的pSeries服務(wù)器）上。

4.21世紀(jì)：虛擬化技術(shù)在X86服務(wù)器上的實現(xiàn)

20世紀(jì)90年代Windows的廣泛使用以及Linux作為服務(wù)器操作系統(tǒng)的出現(xiàn)奠定

了x86服務(wù)器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地位。x86服務(wù)器和桌面部署的增長帶來了新的IT基礎(chǔ)架構(gòu)和

運作難題。這些難題包括：

基礎(chǔ)架構(gòu)利用率低：根據(jù)市場調(diào)研公司美國國際數(shù)據(jù)集團（InternationalData

Corporation,IDC）的報告，典型的x86服務(wù)器部署平均達(dá)到的利用率僅為總?cè)萘康?0%

到15%。組織通常在每臺服務(wù)器上運行一個應(yīng)用程序，以避免出現(xiàn)一個應(yīng)用程序中的漏洞影

響同一服務(wù)器上其他應(yīng)用程序的可用性的風(fēng)險。

物理基礎(chǔ)架構(gòu)成本日益攀升：為支持不斷增長的物理基礎(chǔ)架構(gòu)而需要的運營成本穩(wěn)步攀

升。大多數(shù)計算基礎(chǔ)架構(gòu)都必須時刻保持運行，因此耗電量、制冷和設(shè)施成本不隨利用率水

平而變化。

IT管理成本不斷攀升：隨著計算環(huán)境日益復(fù)雜，基礎(chǔ)架構(gòu)管理人員所需的專業(yè)教育水平

和經(jīng)驗以及此類人員的相關(guān)成本也隨之增加。組織在與服務(wù)器維護(hù)相關(guān)的手動任務(wù)方面花費

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過多的時間和資源，因而也需要更多的人員來完成這些任務(wù)。

故障切換和災(zāi)難保護(hù)不足：關(guān)鍵服務(wù)器應(yīng)用程序停機和關(guān)鍵最終用戶桌面不可訪問對組

織造成的影響越來越大。安全攻擊、自然災(zāi)害、流行疾病以及恐怖主義的威脅使得對桌面和

服務(wù)器進(jìn)行業(yè)務(wù)連續(xù)性規(guī)劃顯得更為重要。

最終用戶桌面的維護(hù)成本高昂：企業(yè)桌面的管理和保護(hù)帶來了許多難題。在不影響用戶

有效工作的能力的情況下控制分布式桌面環(huán)境并強制實施管理、訪問和安全策略，實現(xiàn)起來

十分復(fù)雜且成本高昂。必須不斷地對桌面環(huán)境應(yīng)用數(shù)目眾多的修補程序和升級以消除安全漏

洞。

在早期，由于x86計算機性能的低下和推廣程度有限，以上問題并未突出。隨著技術(shù)的

發(fā)展，以上矛盾日益尖銳，基于x86體系結(jié)構(gòu)的計算機開始出現(xiàn)了20世紀(jì)60年代大型

機經(jīng)歷過的同樣問題：缺乏靈活性和未得到充分利用以及上述提到的一系列問題。

針對以上問題，VMware公司在1999年推出了針對x86系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)，旨在解

決上述很多難題，并將x86系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成通用的共享硬件基礎(chǔ)架構(gòu)，以便使應(yīng)用程序環(huán)境在

完全隔離、移動性和操作系統(tǒng)方面有選擇的空間。

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Howmuchdoyoucurrentlyusevirtualization

technologiesinrelationtoth?following?

5.今天：百花齊放的虛擬化技術(shù)

在20世紀(jì)，虛擬化技術(shù)基本上都是服務(wù)器虛擬化，進(jìn)入了21世紀(jì)，隨著IT的發(fā)展，

虛擬化的思路被借用到服務(wù)器以外的領(lǐng)域（包括存儲，網(wǎng)絡(luò)，桌面應(yīng)用等），形成了各種各樣

的虛擬化技術(shù)。

存儲虛擬化技術(shù)：

所謂虛擬存儲技術(shù)，就是把各種不同的存儲設(shè)備有機的結(jié)合起來使用，從而得到一個容

量很大的"存儲池”，可以給各種服務(wù)器進(jìn)行靈活的使用，并且數(shù)據(jù)可以在各存儲設(shè)備間靈活

轉(zhuǎn)移，這就稱之為虛擬存儲。

存儲虛擬化的基本概念是將實際的物理存儲實體與存儲的邏輯表示分離開來，應(yīng)用服

務(wù)器只與分配給它們的邏輯卷（或稱虛卷）打交道，而不用關(guān)心其數(shù)據(jù)是在哪個物理存儲實

體上。邏輯卷與物理實體之間的映射關(guān)系，是由安裝在應(yīng)用服務(wù)器上的卷管理軟件（稱為主

機級的虛擬化），或存儲子系統(tǒng)的控制器（稱為存儲子系統(tǒng)級的虛擬化），或加入存儲網(wǎng)絡(luò)SAN

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的專用裝置（稱為網(wǎng)絡(luò)級的虛擬化）來照管的。

主流的虛擬存儲技術(shù)廠商和產(chǎn)品有EMC的Invista,IBM的SVC,HDS的UPS等。

服務(wù)器虛擬化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展：

就算是在歷史悠久的服務(wù)器硬件虛擬化方面，在RISC領(lǐng)域，IBM還更進(jìn)一步，其2002

年發(fā)布的AIX5LV5.2還首次包括了IBM實現(xiàn)的動態(tài)邏輯分區(qū)（DLPAR）。DLPAR允許在無

需重啟系統(tǒng)的情況下，將包括處理器、內(nèi)存和其它組件在內(nèi)的系統(tǒng)資源分配給獨立的分區(qū)。

這種在不中斷運行的情況下進(jìn)行資源分配的能力不僅令系統(tǒng)管理變得更加輕松，而且因為能

夠更好地使用資源而幫助降低總擁有成本。

應(yīng)用虛擬化技術(shù)：

在桌面應(yīng)用來看，開始出現(xiàn)了應(yīng)用虛擬化（也稱為桌面虛擬化）的技術(shù)，該技術(shù)把應(yīng)用程

序的人機交互邏輯（應(yīng)用程序界面、鍵盤及鼠標(biāo)的操作、音頻輸入輸出、讀卡器、打印輸出

等）與計算邏輯隔離開來，客戶端無需安裝軟件，通過網(wǎng)絡(luò)連接到應(yīng)用服務(wù)器上，計算邏輯

從本地遷移到后臺的服務(wù)器完成，實現(xiàn)應(yīng)用的快速交付和統(tǒng)一管理。

DeliveryProtocoUCA

Hypervisor

ServerHardware

UsersDataCenter

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)：

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在網(wǎng)絡(luò)方面，虛擬設(shè)備，如虛擬交換的出現(xiàn)就是網(wǎng)絡(luò)虛擬化最好的體現(xiàn)。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理

者通過在交換機上開啟虛擬交換機，從而實現(xiàn)虛擬化共享IT資源并將它們按需求分配給特定

的任務(wù)，使用戶可以用更少的物理資源滿足應(yīng)用需求。同時很多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)諸如幀中繼、邏輯

分區(qū)和RAID等都可使用虛擬化。虛擬化正在通過新的方式被用于數(shù)據(jù)中心，使網(wǎng)絡(luò)功能得

以鞏固自動完成。

對以上各種虛擬化技術(shù)在后文中將會詳細(xì)介紹。

VCE聯(lián)盟：

值得一提的是，2009年11月9日，思科、

EMC、VMware三家共同組成，英特爾公司參股的

Acadia公司正式成立，而三家主要合作公司更建立

了虛擬計算環(huán)境聯(lián)盟VCE(VirtualComputing

Environment),當(dāng)然這個聯(lián)盟的首字母縮寫也是這

三個IT巨頭的縮寫，并推出了其類似于虛擬化架構(gòu)

基礎(chǔ)軟件包的Vblock基礎(chǔ)架構(gòu)包，其整合了思科的統(tǒng)一計算系統(tǒng)(UCS)的和交換機，EMC

存儲和安全以及VMware虛擬化技術(shù)。

Vblock基礎(chǔ)架構(gòu)包是一個完全集成、經(jīng)過測試和驗證的、整裝待發(fā)和蓄勢成長的基礎(chǔ)架

構(gòu)包，它融合了思科、EMC和VMware提供的業(yè)內(nèi)最強的虛擬化、網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、安

全和管理技術(shù)，并且具備端到端的供應(yīng)商可靠性。通過思科的統(tǒng)一計算系統(tǒng)、EMC的虛擬化

數(shù)據(jù)中心概念機存儲系統(tǒng)以及控制著絕大部分X86環(huán)境下虛擬化應(yīng)用的VMware虛擬化產(chǎn)

品，將通過Vblock基礎(chǔ)架構(gòu)包一這是“虛擬計算環(huán)境聯(lián)盟”所推出的產(chǎn)品，以整合的概

念推廣到用戶中。這三家虛擬化巨頭的結(jié)盟，將會給虛擬化產(chǎn)業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響。

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Vblock基礎(chǔ)架構(gòu)包

提升IT基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化

Vblock2（300056000+虛擬機）

?完全地可擴展的高端配置

?為大型和綠色虛擬化而設(shè)計

?思科UCS,Nexus1000V,多層導(dǎo)向交換機:EMCSymmetrixV-

Max:VMwarevSphere

Vblock1（800至3000虛擬機）

?中型配逍

?為集中和優(yōu)化而設(shè)計

?思科UCS.Nexus1000v.MDS：EMCCLARiiONCX-4：

VMwarevSphere

3、虛擬化的優(yōu)勢

和傳統(tǒng)IT資源分配的應(yīng)用方式相比，虛擬化有以下優(yōu)勢：

?虛擬化技術(shù)可以大大提高資源的利用率

為了達(dá)到資源的最大利用，虛擬化把一個硬件虛擬成多個硬件，這里的一個硬件

指的不是一個個體，而是有多個個體組成的一組資源，例如可以將多個硬盤組成

陣列，將多個硬盤視為計算機的硬盤部分。用戶將許多資源組成一個龐大的、計

算能力十分巨大的“巨型計算機”，再將這個巨型計算機虛擬成多個獨立的系統(tǒng),

這些系統(tǒng)相互獨立，但共享資源，這就是虛擬化的精髓。傳統(tǒng)的IT企業(yè)為每一

項業(yè)務(wù)應(yīng)用部署一臺單獨的服務(wù)器，服務(wù)器的規(guī)模通常是針對峰值配置，服務(wù)器

規(guī)模（處理能力）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于服務(wù)器的平均負(fù)載，服務(wù)器在大部分時間處于空閑狀

態(tài)，資源得不到最大利用。虛擬化技術(shù)能夠動態(tài)調(diào)用空閑資源，減小服務(wù)器規(guī)模,

提高資源利用率。

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?提供相互隔離、安全、高效的應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境

用戶可以在一臺計算機上模擬多個系統(tǒng)，多個不同的操作系統(tǒng)，虛擬系統(tǒng)下的各

個子系統(tǒng)相互獨立，即使一個子系統(tǒng)遭受攻擊而崩潰，也不會對其他系統(tǒng)造成影

響，而且，在使用備份機制后，子系統(tǒng)可以被快速的恢復(fù)。同時，應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境

簡單易行，大大提高了工作效率，降低總體投資成本。

?采用虛擬化技術(shù)后，虛擬化系統(tǒng)能夠方便的管理和升級資源

傳統(tǒng)的IT服務(wù)器資源是硬件相對獨立的個體，對每一個資源都要進(jìn)行相應(yīng)的維

護(hù)和升級，會耗費企業(yè)大量的人力和物力，虛擬化系統(tǒng)將資源整合，在管理上十

分方便，在升級時只需添加動作，避開傳統(tǒng)企業(yè)進(jìn)行容量規(guī)劃、定制服務(wù)器、安

裝硬件等工作，提高了工作效率。

4、虛擬化技術(shù)的發(fā)展趨勢-云計算

?從IT市場角度看虛擬化發(fā)展趨勢：

在2009年，國際知名信息技術(shù)研究和咨詢公司Gartner一份有關(guān)虛擬化趨勢報告指出，

在未來五年內(nèi)，將有60%的服務(wù)抵部屬虛擬化解決方案。同時Gartner也認(rèn)為在2009年，

服務(wù)器虛擬化和桌面虛擬化銷售額將增長43%,實現(xiàn)產(chǎn)值27億美元，比2008年19億美元

的市場銷售總額有一定提升。

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cloudcomputing■1oosoa162virtualization-36cwebservices2D.2

而且，Gartner市場研究機構(gòu)總監(jiān)戴利表示目前虛擬化仍處于起步發(fā)展階段，一切均是

剛剛開始。戴利認(rèn)為，到2013年將有60%以上的服務(wù)器采用虛擬化技術(shù)。屆時通過對物

理服務(wù)器的整合，可以將物理服務(wù)器數(shù)量縮減到原先的10%,而經(jīng)過整合后的服務(wù)器平均配

比將為10至11個虛擬機。戴利同時還表示在2013年，桌面虛擬化應(yīng)用率將達(dá)到

10%—15%。

在服務(wù)器虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)方面，2009年也將有望達(dá)到11億美元的銷售業(yè)績，比9.17

億美元的2008年銷售額增長22.5%。桌面虛擬化市場的銷售額在2009年將會達(dá)到2.986

億美元，是2008年市場銷售總額的3倍。在虛擬化管理軟件方面，2009年的銷售額也將增

長至13億美元，相比2008年，銷售增長率高達(dá)42%。

?從技術(shù)角度來看虛擬化趨勢：

今天的虛擬化可以用來進(jìn)行服務(wù)器，存儲，網(wǎng)絡(luò)，桌面應(yīng)用程序的整合，提高系統(tǒng)資源

利用率，提高管理靈活性，節(jié)省服務(wù)器空間和電耗成本，但下一步的發(fā)展趨勢會是什么？答

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案是：云計算。

云計算是一種新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)的方法，通常為一些大型服務(wù)器集群，包括計算服務(wù)

器、存儲服務(wù)器、寬帶資源(硬件、平臺、軟件)等等。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云它可

以將巨大的系統(tǒng)池連接在一起以提供各種IT服務(wù)。云計算將所有的計算資源集中起來，并由

軟件實現(xiàn)自動管理，無需人為參與。這使得企業(yè)無需為繁瑣的細(xì)節(jié)而煩惱，能夠更加專注于

自己的業(yè)務(wù)，有利于創(chuàng)新?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時

獲取。這種特性經(jīng)常被比喻為像水電一樣使用硬件資源，按需購買和使用。

云計算(CloudComputing)是分布式處理(DistributedComputing)、并行處理

(ParallelComputing)和網(wǎng)格計算(GridComputing)的發(fā)展，或者說是這些計算機科學(xué)概念

的商業(yè)實現(xiàn)。

硬件為中心軟件為中心

云計算的特征是：

■數(shù)據(jù)在云端：不怕丟失，不必備份，可以任意點的恢復(fù)；

■軟件在云端：不必下載自動升級；

■無所不在的計算：在任何時間，任意地點，任何設(shè)備登錄后就可以進(jìn)行計算服務(wù)；

■無限強大的計算：具有無限空間的，無限速度。

云計算按照服務(wù)類型大致可以分為三類：將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)laaS、將平臺作為服務(wù)

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PaaS和將軟件作為服務(wù)SaaS

■laaS將硬件設(shè)備等基礎(chǔ)資源封裝成服務(wù)供用戶使用，如Amazon云計算

AWS(AmazonWebServices)的彈性計算云EC2和簡單存儲服務(wù)S3。在laaS

環(huán)境中，用戶相當(dāng)于在使用裸機和磁盤，既可以讓它運行Windows,也可以讓

它運行Linux,因而幾乎可以做任何想做的事情，但用戶必須考慮如何才能讓多

臺機器協(xié)同工作起又。AWS提供了在節(jié)點之間互通消息的接口簡單隊列服務(wù)

SQS(SimpleQueueService).,laaS最大優(yōu)勢在于它允許用戶動態(tài)申請或釋放節(jié)

點，按使用量計費。運行l(wèi)aaS的服務(wù)器規(guī)模達(dá)到幾十萬臺之多，用戶因而可以

認(rèn)為能夠申請的資源幾乎是無限的。而laaS是由公眾共享的，因而具有更高的

資源使用效率。

■PaaS對資源的抽象層次更進(jìn)一層，它提供用戶應(yīng)用程序的運行環(huán)境，典型的如

微軟的云計算操作系統(tǒng)也可

GoogleAppEngine0MicrosoftWindowsAzure

大致歸入這一類。PaaS自身負(fù)責(zé)資源的動態(tài)擴展和容錯管理，用戶應(yīng)用程序不

必過多考慮節(jié)點間的配合問題,但與此同時，用戶的自主權(quán)降低，必須使用特定

的編程環(huán)境并遵照特定的編程模型。這有點像在高性能集群計算機里進(jìn)行MPI編

程，只適用于解決某些特定的計算問題。例如，GoogleAppEngine只允許使

用Python和Java語言、基于稱作Django的Web應(yīng)用框架、調(diào)用Google

AppEngineSDK來開發(fā)在線應(yīng)用服務(wù)。

■SaaS的針對性更強，它將某些特定應(yīng)用軟件功能封裝成服務(wù)，如Salesforce公

司提供的在線客戶關(guān)系管理CRM(ClientRelationshipManagement)服務(wù)。

SaaS既不像PaaS一樣提供計算或存儲資源類型的服務(wù)，也不像laaS一樣提供

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運行用戶自定義應(yīng)用程序的環(huán)境，它只提供某些專門月途的服務(wù)供應(yīng)用調(diào)用。

云計算從可見性來區(qū)分可以分為三種形式：公共云(Publiccloud),混合云(Hybrid

cloud),私有云(Privatecloud)。

OnPremises/InternalOffPremises/ThirdParty

CloudComputingTypes”—。出皿而由

1.)公共云

公共云的實現(xiàn)形式一般是在互聯(lián)網(wǎng)上的基礎(chǔ)上，多個用戶通過第三方提供商提供的web

服務(wù)來獲得IT服務(wù)。用戶本身無需構(gòu)建云計算平臺。

2.)私有云

私有云是為某個特定組織單獨使用而構(gòu)建的，因而提供對數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的最

有效控制，一般來說，該組織擁有基礎(chǔ)設(shè)施，并可以控制在此基礎(chǔ)設(shè)施上部署應(yīng)用程序的方

式。隨著服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用軟件等資源都虛擬之后，企業(yè)的整個數(shù)據(jù)中心就變成了

可以動態(tài)調(diào)配的資源池，并進(jìn)一步形成了"私有云、

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3.）混合云

混合云是為公共云和私有云的混合體，某些關(guān)鍵業(yè)務(wù)和服務(wù)使用私有云技術(shù)，某些其他非關(guān)

鍵和對安全性要求不好的業(yè)務(wù)和IT服務(wù)使用公共云，兩種云的混合實現(xiàn)的方式稱為混合云。

一般來說，在企業(yè)實現(xiàn)了私有云之后，再后來企業(yè)私有云和外部公共云聯(lián)合起來，形成更大

的資源池，分享給外面更多的人使用。最終可以通過種種終端設(shè)備隨時隨地接入云，根據(jù)使

用量來付費。

從業(yè)界趨勢來看，虛擬化將從三個方面繼續(xù)擴展：

1.基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)（稱為InfrastructureServices）,可以將服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)無縫

聚合為"按需使用"云資源池，并將其分配給最需要它們的應(yīng)用程序。

2.應(yīng)用程序服務(wù)（稱為ApplicationServices）,可以充分確保所有應(yīng)用程序的可用性、

安全性和擴展性保持在合適的級別，無論這些應(yīng)用程序是針對哪些操作系統(tǒng)、開發(fā)框架或架

構(gòu)所設(shè)計運行。

3.云服務(wù)（稱為CloudServices）,可以混合多個內(nèi)部云和外部云，形成統(tǒng)一的計算力

資源池，實現(xiàn)基于計算力的按需使用，按需收費，最終實現(xiàn)云計算C

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TheVirtualDataCenterEMC

TrustedDynamic

ControlEfficient

ReliableOn-demand

SecureFlexible

雖然云計算是虛擬化基礎(chǔ)上的一個理所當(dāng)然的演進(jìn)過程，但沒有虛擬化就沒有云計算，

虛擬化是云計算的基礎(chǔ)，云計算的實現(xiàn)，是需要整個IT業(yè)界協(xié)同發(fā)展的結(jié)果，在虛擬化科技

中，還有相當(dāng)多的空白需要填補，比如虛擬化實施標(biāo)準(zhǔn)，虛擬化管理標(biāo)準(zhǔn)等等，但虛擬化的

高級階段：云計算必將到來。所以，陜西XXXX集團在目前階段，先部署虛擬化，為未來的

云計算打下堅實的基礎(chǔ)，是正確的IT部署戰(zhàn)略。

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二、現(xiàn)有虛擬化技術(shù)的分析與對比

現(xiàn)有的較成熟的虛擬化技術(shù)主要分為服務(wù)器虛擬化（也稱為操作系統(tǒng)虛擬化），存儲虛擬

化，網(wǎng)絡(luò)虛擬化，應(yīng)用虛擬化（也稱為桌面虛擬化）四種。

T、服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化是虛擬化技術(shù)最早細(xì)分出來，最成熟的領(lǐng)域。在2006年2月Forrester

Research的調(diào)查，全球范圍的企業(yè)對服務(wù)器虛擬化的認(rèn)知率就達(dá)到了75%。三分之一的企

業(yè)已經(jīng)在使用或者準(zhǔn)備部署服務(wù)器虛擬化。這個產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代的技術(shù)日益顯示出

其重要價值。由于服務(wù)器虛擬化發(fā)展時間長，應(yīng)用廣泛，所以很多時候人們幾乎把服務(wù)器虛

擬化等同于虛擬化。

關(guān)于服務(wù)器虛擬化的概念，各個廠商有自己不同的定義，然而其核心思想是一致的，即

它是一種方法，能夠通過區(qū)分資源的優(yōu)先次序并隨時隨地能將服務(wù)器資源分配給最需要它們

的工作負(fù)載來簡化管理和提高效率，從而減少為單個工作負(fù)載峰值而儲備的資源。

有了虛擬化技術(shù)，用戶可以動態(tài)啟用虛擬服務(wù)器（又叫虛擬機），每個服務(wù)器實際上可以

讓操作系統(tǒng)（以及在上面運行的任何應(yīng)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(fā)揮物理服務(wù)器的計算潛能，迅速應(yīng)對數(shù)據(jù)中心不斷變化的需求。

服務(wù)器虛擬化按實現(xiàn)原理來分，主要分為基于CPU的虛擬化，基于硬件的虛擬化，以及

基于操作系統(tǒng)的虛擬化，詳述如下：

L1基于CPU的虛擬化

在Intel,AMD等廠商的設(shè)計藍(lán)圖中，CPU的虛擬化技術(shù)的最終目標(biāo)是可以單CPU模

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擬多CPU并行，允許一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨立的空

間內(nèi)運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。在處理器硬件角度就實現(xiàn)了服務(wù)器

（操作系統(tǒng)）級別虛擬化，而且效率更加高。

Intel*WlrhMttiationTechnology

WithVirtualization

WithoutVirtualization

InterVirtualization

Technology、

PlatformHardwarePlatformHardware

在設(shè)計藍(lán)圖中，支持虛擬技術(shù)的CPU帶有特別優(yōu)化過的指令集來控制虛擬過程，通過這

些指令集，VMM（VirtualMachineMonitor,也就是虛擬機軟件）會很容易提高性能，相比

軟件的虛擬實現(xiàn)方式會很大程度上提高性能。虛擬化技術(shù)可提供基于芯片的功能，借助兼容

VMM軟件能夠改進(jìn)純軟件解決方案。由于虛擬化硬件可提供全新的架構(gòu)，支持操作系統(tǒng)直

接在上面運行，從而無需進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，減少了相關(guān)的性能開銷，極大簡化了VMM設(shè)計,

進(jìn)而使VMM能夠按通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫，性能更加強大。另外，在純軟件VMM中，缺少對

64位客戶操作系統(tǒng)的支持，而隨著64位處理器的不斷普及，這一嚴(yán)重缺點也日益突出。而

CPU的虛擬化技術(shù)除支持廣泛的傳統(tǒng)操作系統(tǒng)之外，還支持64位客戶操作系統(tǒng)。

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.

i3

S

i3

串

S5

R-OSumMnMunuKS8

康0

VirtualBOS/Dnert

SMred

Devccs

Intel自2005年末開始便在其處理器產(chǎn)品線中推廣應(yīng)用IntelVirtualization

Technology(IntelVT)虛擬化技術(shù)。Intel已經(jīng)發(fā)布了具有IntelVT虛擬化技術(shù)的一系列處理

器產(chǎn)品，包括桌面平臺的Pentium46X2系列、PentiumD9X0系列和PentiumEE9XX

系列，還有CoreDu。系列和CoreSol。系列中的部分產(chǎn)品，以及服務(wù)器/工作站平臺上的

XeonLV系歹kXeon5000系列、Xeon5100系歹ij、XeonMP7000系列以及Itanium2

9000系列;同時絕大多數(shù)的Intel下一代主流處理器，包括Merom核心移動處理器，

Conroe核心桌面處理器，Woodcrest核心服務(wù)器處理器，以及基于Montecito核心的

Itanium2高端服務(wù)器處理器都將支持IntelVT虛擬化技術(shù)。

而AMD方面也已經(jīng)發(fā)布了支持AMDVirtualizationTechnology(AMDVT)虛擬化技

術(shù)的一系列處理器產(chǎn)品，包括SocketS1接口的Turion64X2系列以及SocketAM2接口

的Athlon64X2系列和Athlon64FX系列等等，并且絕大多數(shù)的AMD下一代主流處理器,

包括即將發(fā)布的SocketF接口的Opteron都將支持AMDVT虛擬化技術(shù)。

但虛擬化技術(shù)是一套解決方案。完整的情況需要CPU、主板芯片組、BIOS和軟件的支

持，例如虛擬化軟件或者某些操作系統(tǒng)本身。但截至至目前為止，這套解決方案還沒完全落

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地和實現(xiàn)。目前CPU虛擬化技術(shù)，暫時還停留在CPU對服務(wù)器（操作系統(tǒng)）級別虛擬化優(yōu)化

這個層面。

1.2基于硬件的虛擬化

基于硬件的服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品走得比較靠前的應(yīng)該是IBM和HP等服務(wù)器硬件的廠商。

這兩家公司在最新的RISC架構(gòu)服務(wù)器及最新版的操作系統(tǒng)中，都嵌入了虛擬化技術(shù)。

IBM的硬件虛擬化

IBM早在p690服務(wù)器和AIX5L操作系統(tǒng)首次公布的時候，IBM就宣布在其動態(tài)邏輯

分區(qū)（LPAR）技術(shù)的支持下，一個系統(tǒng)內(nèi)可獨立的運行多個分區(qū)，每個分區(qū)運行獨立的操作

系統(tǒng)。這時候的分區(qū)，是以CPU為"顆粒"的。

到發(fā)布p5服務(wù)器時，IBM最新的微分區(qū)技術(shù)打破了分區(qū)上以CPU為"顆粒"的限制，可

以將單個CPU劃分為10個微分區(qū)，從而創(chuàng)建和運行比物理處理器數(shù)量更多的分區(qū)。IBM

同時宣布，新版操作系統(tǒng)AIX5.3可以支持1/10CPU顆粒的微分區(qū)。

POWERHypervisor

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微分區(qū)源自大型主機技術(shù)，是基于服務(wù)器虛擬化領(lǐng)域的二項主要突破：1）物理處理器虛

擬化；2）I/。設(shè)備虛擬化。二項虛擬化都可實現(xiàn)分區(qū)對這類計算資源的共享?？蓪崿F(xiàn)以下3

大功能：1）可精細(xì)調(diào)整的資源分配；2）更大分區(qū)數(shù)量的承載能力；3）更高資源利用效率。

從成本角度看，用戶現(xiàn)有UNIX系統(tǒng)的利用率常常只有10~25%,一味地通過增加服務(wù)

器和處理器數(shù)量來滿足應(yīng)用，勢必使成本上升而收效甚微。而常見的分區(qū)技術(shù)往往是以大于

或者等于1顆物理處理器為單位實現(xiàn)的，在實際應(yīng)用中這一界限有時并不夠精細(xì)，尤其是隨

著單位CPU的處理能力的不斷提高，就更是如此。

如果采用微分區(qū)技術(shù)，效果十分顯著。因為這意味著用戶在服務(wù)器整合中，不再需要買

那么多的處理器及其處理能力，資源的劃分和共享也將更為精細(xì)。

席級POWER虛擬化特件

高級POWER虛擬化特性

虛擬I/O服務(wù)器

我享以京網(wǎng)S8配導(dǎo)公電船SCSI

分區(qū)負(fù)戲管理器（PLM）

PIN代件雌護(hù)

后來，IBM進(jìn)一步拓展了其服務(wù)器虛擬技術(shù)的范

muiiiinumiiiiiinmDVNdut2

lSMI,SXlVItf.*IUU

疇，推出了由操作系統(tǒng)、系統(tǒng)技術(shù)和系統(tǒng)服務(wù)三部分

組成的服務(wù)器虛擬引擎。其中，操作系統(tǒng)涉及AIX、

i5/OS、z/OS和Linux,其技術(shù)宗旨是單臺服務(wù)器內(nèi)

運行多種操作系統(tǒng)、在異構(gòu)IT基礎(chǔ)架構(gòu)中以統(tǒng)一的方

式實現(xiàn)資源的共享和管理以及管理非IBM操作系統(tǒng)

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平臺；系統(tǒng)技術(shù)包括微分區(qū)、vLan、虛擬I/O、Hypervisor■等；而系統(tǒng)B艮務(wù)則包括一個服務(wù)

器系統(tǒng)服務(wù)套件和一個存儲系統(tǒng)服務(wù)套間。在服務(wù)器系統(tǒng)服務(wù)套間中，包括硬件監(jiān)督模塊

VEconsole虛擬引擎控制臺，可以利用兩個主要的功能模塊Launchpad和Health

Center,監(jiān)控資源的健康狀態(tài)、進(jìn)行問題診斷和系統(tǒng)管理；另外還包括硬件管理模塊IBM

DirectionMultiplatform(DCM)整合系統(tǒng)管理。

同時，IBM還推出了應(yīng)用虛擬工具套件，包括應(yīng)用監(jiān)督模塊EnterpriseWorkload

Management企業(yè)負(fù)載管理器(EWLM),可以在異構(gòu)環(huán)境下自動管理分布式企業(yè)級系統(tǒng)，

根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級將IT服務(wù)分類，并設(shè)立相應(yīng)的性能目標(biāo)，并根據(jù)這些性能目標(biāo)，提供端到端

的性能分析和評估，通過分析，EWLM自動按照應(yīng)用拓?fù)湔{(diào)整網(wǎng)絡(luò)路由。與EWLM相配合

的是一個應(yīng)用管理模塊TivoliProvisioningManger(TPM),該模塊與EWLM配合，可以

實現(xiàn)系統(tǒng)部署和配置步驟的自動化，為口系統(tǒng)的自動部署、資源分配和啟用提供解決方案。

HP的硬件虛擬化

除了IBM以外，HP的分區(qū)連續(xù)技術(shù)能夠把服務(wù)器劃分成物理或邏輯獨立的分區(qū)，為優(yōu)

化資源利用、提高服務(wù)器的可用性提供堅實的基礎(chǔ)。

硬件分區(qū)(nPars)-HPnPars是單個服務(wù)器中的硬件分區(qū)。nPars根據(jù)服務(wù)器類型

最多提供16個硬件分區(qū)、完全的硬件和軟件隔離能力以及在一個服務(wù)器上運行多個OS實

例。

虛擬分區(qū)(vPars)-HPvPars具有在一個系統(tǒng)或硬件分區(qū)內(nèi)實現(xiàn)執(zhí)行多個OS實例的

獨特特性。每個vPar能夠擁有規(guī)定的內(nèi)存量、一個或多個物理內(nèi)存區(qū)域、一個規(guī)定的CPU

池、服務(wù)器內(nèi)一個或多個I/O卡。vPars能夠使用軟件命令動態(tài)地創(chuàng)立和修改。因此，每個

應(yīng)用能夠在性能最大、OS配置要求得到滿足的環(huán)境中運行。

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資源分區(qū)--進(jìn)程資源管理軟件(PRM)能夠動態(tài)地以多種方式把系統(tǒng)資源(CPU,

內(nèi)存和磁盤I/O)分配給客戶的應(yīng)用，分配的方式可以是根據(jù)份額、百分比和處理器組

(pSets)opSets允許在服務(wù)器上創(chuàng)立處理器組，而應(yīng)用或用戶可以被分配到在規(guī)定的pSet

上運行。

1.3基于操作系統(tǒng)的虛擬化

基于操作系統(tǒng)的虛擬化允許多個虛擬機通過分用時間和資源帶寬的方式，共享同一個底

層物理服務(wù)器及其資源。由于目前硬件的處理能力一直高于其上運行的應(yīng)用程序，