什么是虚拟化技术，为什么要虚拟化技术？

一什么是虚拟化？
简单来讲，虚拟化就是为一些组件创建虚拟（而不是物理）版本的过程。虚拟化可以应用到计算机、 *** 作系统、存储设备、应用或网络。但是，服务器虚拟化才是虚拟化的核心。 现如今的 x86 服务器的设计存在局限性，每次只能运行一个 *** 作系统和应用，这为 IT 部门带来了挑战。因此，即使是小型数据中心也必须部署大量服务器，而每台服务器的容量利用率只有 5% 到 15%，无论以哪种标准来衡量，都十分的低效。
虚拟化使用软件来模拟硬件并创建虚拟计算机系统。这样一来，企业便可以在单台服务器上运行多个虚拟系统，也就是运行多个 *** 作系统和应用，而这可以实现规模经济以及提高效益。
二为什么要虚拟化？
虚拟化技术能为我们解决很多以前解决不了的技术：
1、服务器整合技术：这个技术在没有虚拟化技术之前是很难完成的。因为什么东西都是实际存在的，想把两个工作相对较少的服务器整合到一起是很困难的。然而当有了虚拟化技术以后使这种服务器整合技术变得非常容易。而这个技术需要借助我下面介绍的2、3条技术。
2、负载均衡技术：
负载均衡技术是只在每台服务器上安装一个负载均衡器，然后设置很多的调度算法及临界值。来判断此时此刻服务器的压力是轻还是重。然后根据轻重来完成服务器的合并，而合并又依据了第三条技术。
3、动态迁移技术：这个技术是前两个技术的根基，但是却不只仅仅限于前两个技术。它的目的是可以在服务器开启的状态下，把其上面的虚拟机迁移到其他的服务器上面。工作原理大体是先将目标服务器上模拟出此服务器的硬件状态，然后迁移数据，最后释放此服务器的信息。
4、克隆技术：这个技术说起来和上面那个技术很像，但是却不一样。克隆技术是把一台服务器的环境配置好了后可以通过克隆技术使其他的机子都达到和这台机子一样的效果，假如要配置100台甚至1000台服务器的话这种克隆技术是非常可观的。它和动态迁移的区别是在服务器不停机的状态下，动态迁移要求迁移的彼此必须是共享内存的，但是克隆并没有这个限制。
5、灾难恢复技术：灾难恢复是所有大型公司必须考虑的问题，因为当一些意外发生时，比如：突然断电，硬件损坏，洪水，地震，等一系列情况是，如何把灾难所造成的数据损失降到最低甚至是不损失。这要依靠第六条技术。
6、虚拟快照技术：虚拟快照技术是将虚拟机此时的状态像照片一样保存下来，当然我说的很容易，其实现原理需要非常复杂，包括cpu运行状态，内存中的数据等等。这样保存下这些虚拟技术当发生灾难或者某些失误导致虚拟机出问题时，可以很快恢复。
7、改善系统可用性。这里的可用性只得是零 down机，在这种情况下我们才可以使得效率最大化。而零down机的前提是每台服务器必须要有一个镜像，在主虚拟机和次虚拟机之间有一条心跳线来维持两者之间的关系，当心跳线停止时，次虚拟机立马启动，代替主虚拟机。
8、安全性：我们直到虚拟化在硬件层上都有一层VMM来时时刻刻侦测每台虚拟机的动向，包括捕获异常，解决门事件，完成调度等等。所以当一些危险因素来临时由于VMM的存在使得我们可以非常快的侦测到这个问题并解决它。这能比以前的硬件层上面直接是 *** 作系统快速很多。

看了一些虚拟化的博客，还有文章，发现很多人对于虚拟化技术到底是什么,为什么要使用虚拟化技术还不是很明白。绝大多数人目前理解的虚拟化技术就是把 *** 作系统和硬件分离，一个硬件能够同时运行多个 *** 作系统认为就是虚拟化技术，其实这只是虚拟化技术中很小的一个部分，和很初级的阶段。

什么是虚拟化技术？

百度百科中给出的解释其实也是相对片面的：

“　虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个 *** 作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。

虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个 *** 作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个 *** 作系统，而且每一个 *** 作系统中都有多个程序运行，每一个 *** 作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上；而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。”

虽然其强调广义概念，但是在后面的描述上也都是在强调 *** 作系统与硬件的隔离。

gartner给过一个相对简单但是很准确的定义（记不住原文，大概含义）：将不同的资源和逻辑单元剥离，形成松耦合的关系的技术。

其实根据计算过程中的逻辑组成部分，将他们的紧耦合，变为松耦合（耦合大家学过软件工程的都应该懂什么意思了吧）。其实“耦合”的概念是计算机领域一直研究的内容：

面向对象的设计讲，不同的类应该是松耦合的，而类内部的信息应该是紧耦合的，这样可以更好地应对需求变化，快速动态地调整，构建新的系统；

web service其实也是将传统的紧耦合功能，转变为可以灵活组织的，像搭积木一样的松耦合关系，使得我们可以将很多大家都需要的功能通用化，我们可以利用不同的服务组合构建我们的应用。

而虚拟化，只是对计算环境这个更高层次的概念进行“松耦合化”，让我们的IT应用就像我们攒机器一样，几个通用的标准模块搭起来就能够成一个满足特定需求的计算环境。

我们可以看到，“松耦合化”是很多很热的技术的主线，之所以它是计算机研究中的重要元素之一，就是因为它会给我们提供更多的灵活性！

举个简单的比喻：计划经济时代，我们都是每个工厂有自己的食堂，自己的澡堂，托儿所，幼儿园，学校等等，这就好比我们的计算环境，或者是一个软件，所有的组成部分都紧紧的配合在一起，是比较全，对于自己工厂的员工来说很方便；但是对于工厂来说，这个很不经济，成本很高，因为什么都要做，什么都做不好，而且没有规模经济，自然就不好，对于社会来说，浪费非常多。后来市场经济，所有的都专业化了，于是我们一个写字楼的所有人都可以去楼下的食堂吃饭，也可以去别的地方吃饭；洗澡也有专业澡堂了，托儿所与学校也分出去了。这样我们的选择性多了，可以选好的地方或者合适的地方，另外专业化也提高了效率，社会浪费也少了，这就跟我们的web service或者虚拟化一样，每个公司或者个体都是提供一个专业服务，效率高，成本低；而你要做一种事情，可以有多种选择，选择最合适你的，也让你整体成本地，而且更好地完成任务。对于社会来说，浪费少了，而且更灵活了。

世间诸多事情都一脉相通，而诸多厂商所谓的“敏捷IT”，本质上就是利用“松耦合”带来的灵活性来实现的，实现“IT系统的计划经济向市场经济的过渡！”。而这就是为什么，在计算环境层面，我们需要“虚拟化”技术的原因。

但是，计算环境的虚拟化可不仅仅指的是 硬件与 *** 作系统的松耦合，它是更大的一个概念，包含更广泛的内容。

如果您是一个系统的管理员，在该系统中，用户需要与原始服务器彼此分开，那么一种便宜有效的方法是通过称为“服务器虚拟化”的过程创建专用服务器。

服务器虚拟化是采用物理服务器的想法，然后借助虚拟化软件对服务器进行分区或分割，以使其看起来像多个“虚拟服务器”，每个虚拟服务器都可以运行其 *** 作系统副本。这样，它可以以多种不同的方式使用，而不是整个服务器专用于一件事。

服务器虚拟化的优势

节省IT成本。将一台物理服务器划分为多个虚拟机时，可以在该一台物理服务器上一次部署， *** 作和管理多个 *** 作系统实例。更少的物理服务器意味着更少的钱花在这些服务器上。减少公司必须在其场所中拥有的物理服务器的数量。无论公司规模大小，节省空间始终是一个好主意。由于更少的物理服务器消耗电能，因此降低了能耗。考虑到绿色IT计划和实施的趋势，这一点尤其重要。创建独立的用户环境。将所有内容分开对于进行软件测试等目的特别有用（这样程序员可以在一个虚拟服务器上运行应用程序而不会影响其他虚拟服务器）。提供负担得起的虚拟主机。当数十台服务器可以安装在同一台计算机上时，服务器的供应量几乎没有任何增加的增加。

服务器虚拟化的类型

虚拟机模型（或“完全虚拟化”）：基于主机/来宾范例，使用一种称为管理程序的特殊软件。管理员可以使用不同的 *** 作系统创建来宾。准虚拟机（PVM）：类似于完全虚拟化，也基于主机/来宾范式。也可以运行多个 *** 作系统。 *** 作系统级别：不基于主机/来宾范例。来宾系统必须使用与管理员/主机相同的 *** 作系统，并且分区彼此完全分开（因此一个分区中的问题不会影响其他任何分区）。

从硬件的角度来看，虚拟化的好处有一点背景-虚拟化允许在相同的硬件上运行更多的应用程序，从而节省了成本。如果购买更少的服务器，则将减少资本支出和维护成本。

虚拟化的好处是什么？

减少所需的物理设备数量；轻松分割网络；允许快速更改/可伸缩性和敏捷部署；物理设备销毁的安全性；故障转移模式_有缺陷的磁盘可以快速切换到备份，并且可以修复发生故障的组件，同时系统可以继续运行；组织虚拟网络相对容易，并可以立即提高网络效率。

您可以设计网络，以便将局域网（LAN）细分为虚拟网络和VLAN。这样做会大大改善负载平衡。您还可以通过分段网络并建立基于角色和基于位置的权限和过程来提高安全性。在虚拟环境中执行此 *** 作可使您变得敏捷并根据需要调整网络体系结构，以管理不断变化的网络负载和需求。

更大的网络可见性非常宝贵，可以节省大量的资本支出和运营支出，并减少停机时间。要了解有关虚拟化优势的更多信息，请下载此免费白皮书。

目前，OT网络往往比IT网络小很多，但这正在改变中，尤其是在向工业物联网迫在眉睫的转变中。当这种情况发生时，并且有业内专家表示，这种情况将在不久的将来大规模实现，网络连接设备的数量绝对会迅速增加。因此，很可能在两年内，网络监视在该行业中将与在IT中一样重要。

云计算特点如下：\x0d\(1) 超大规模\x0d\“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器， Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。\x0d\(2) 虚拟化\x0d\云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。\x0d\(3) 高可靠性\x0d\“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。\x0d\(4) 通用性\x0d\云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。\x0d\(5) 高可扩展性\x0d\“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。\x0d\(6) 按需服务\x0d\“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以像自来水，电，煤气那样计费。\x0d\(7) 极其廉价\x0d\由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。\x0d\云计算可以彻底改变人们未来的生活，但同时也要重视环境问题，这样才能真正为人类进步做贡献,而不是简单的技术提升。\x0d\(8) 潜在的危险性\x0d\云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供了存储服务。但是云计算服务当前垄断在私人机构（企业）手中，而他们仅仅能够提供商业信用。对于政府机构、商业机构（特别像银行这样持有敏感数据的商业机构）对于选择云计算服务应保持足够的警惕。一旦商业用户大规模使用私人机构提供的云计算服务，无论其技术优势有多强，都不可避免地让这些私人机构以“数据（信息）”的重要性挟制整个社会。对于信息社会而言，“信息”是至关重要的。另一方面，云计算中的数据对于数据所有者以外的其他用户云计算用户是保密的，但是对于提供云计算的商业机构而言确实毫无秘密可言。所有这些潜在的危险，是商业机构和政府机构选择云计算服务、特别是国外机构提供的云计算服务时，不得不考虑的一个重要的前提。

摘 要十堰日报社通过虚拟化技术构建了服务器技术运维平台，提高了整体的可靠性。关键词虚拟化技术；虚拟服务器一、背景报社经过多年的信息化建设，大批业务系统相继上线，服务器数量逐年增多，产生了一些问题：（1）成本高。硬件成本较高，运营和维护成本高，包括数据中心空间、机柜、空调、耗电量等。（2）可用性低。因为每个服务器都是单机，如果配置为双机模式的话，造价成本会更高。（3）系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行，造成应用中断。（4）缺乏可管理性，系统数量太多难以管理，新服务器和应用的部署时间长，大大降低服务器重建和应用加载时间。（5）兼容性差，系统和应用迁移到新的硬件需要和旧系统兼容的系统。对于这些情况，利用虚拟化技术能得到很好的解决。使用虚拟化技术，可以节约硬件的投资，简化硬件维护 *** 作。实现了虚拟化还可以为各种系统的实验提供方便的硬件平台。将来如果构建云平台，虚拟化是必要的基础。
二、服务器虚拟化技术
1．服务器虚拟化概念。关于服务器虚拟化的概念，各个厂商都有自己不同的定义，然而其核心思想是一致的，能够通过区分资源的优先次序，并随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。
2．服务器虚拟化的技术特性。虚拟化技术不但可以解决数据管理的难题，还可灵活更新软件、数据和硬件 *** 作平台。有了虚拟化技术，一台物理服务器可以被“划分”成数台“虚拟”的机器，每台都能独立运行自己的 *** 作系统，从而避免传统的“一台服务器+一种应用”的孤岛模式。分区。在单一物理服务器上运行多个虚拟机。隔离。在同一服务器的虚拟机之间相互隔离。封装。整个虚拟机都保存在文件中，而且可以通过移动和复制这些文件的方式来移动和复制该虚拟机。相对一间独立。无需修改即可在任何服务器上运行虚拟机。
3．服务器虚拟化的优越性。一是减少服务器的数量，提供一种服务器整合的方法，减少初期硬件采购成本。二是简化服务器的部署、管理和维护工作，降低管理费用。三是提高服务器资源的利用率，提高服务器计算能力。四是通过降低空间、散热以及电力消耗等途径压缩数据中心成本。五是通过动态资源配置提高IT对业务的灵活适应力。六是提高可用性，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。七是支持异构 *** 作系统的整合，支持老应用的持续运行。八是在不中断用户工作的情况下进行系统更新。九是支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案。
三、方案选择
业界比较主流的虚拟化方案为VMware 公司的vSphere、微软公司的Hyper-V和Critx公司的XenServer。我们首先排除了Critx公司的XenServer。因为这个产品主要优势在LINUX系统平台上，而我们主要的信息系统运行现在WINDOWS系统上。据了解，XenServe的市场份额占有比较低，采用市场份额不高的产品对信息系统本身就是一个风险。根据厂商提供的产品参数，我们就vSphere和Hyper-V的产品性能做了比较认真做了比较。虽然觉得vSphere在技术指标上比Hyper-V更优越些，但综合考虑，还是决定采用Hyper-V，原因如下：（1）高级内存管理：虽然vSphere虚拟机内存动态可以节约资源，但会降低虚拟系统的性能；（2）高级储存管理：因暂时不考虑虚拟化数据库服务器，此项可以暂不考虑；（3）高I/O 可扩展性、主机资源管理、灵活的资源分配：主要考虑的是虚拟化轻负载服务器，影响不大；（4）虚拟化安全技术：对于非文件服务器，这个问题影响比较小。我们的技术人员对于微软的产品比较熟悉，Hyper-V对于经验丰富的WINDOWS管理员来说是非常易于部署和管理的。而vSphere则需要进行培训，这将是增大时间和经费成本。因此，我们认为采用低成本的Hyper-V基本可以达到项目实施的要求。
四、项目执行
（一）项目目标
报社内部的应用系统主要有采编业务、广告业务、发行管理、财务等各种应用系统。各系统基本使用单独的服务器，关键业务还有备份服务器。各系统基本为应用服务器加数据库的架构。项目的目标是将轻负荷的应用服务器虚拟化，将数据库统一。这样既可减少硬件的的支出，也可保证系统性能和数据的安全。
（二）实现步骤
1．建立虚拟机域，安装虚拟机服务器。为了管理方便和安全性，我们新建了一个独立的虚拟机宿主服务器的域。微软有一个虚拟机宿主机的管理程序Virtual Machine Manger Server(VMM)，可以对多台虚拟宿主机和其上运行的虚拟机进行统一管理，并可以将虚拟机在不同的宿主机之间进行迁移，还可以定义一系列的任务实现系统维护的自动化。
微软的的Hyper-V服务器安装可以采用：单纯的MS Hyper-V Server安装，这种方法占用内存最小，但设置麻烦，而且很难使用本地界面管理虚拟机服务；使用Window 2008 Server的Hyper-V服务器角色。这种方法会多占用内存，但管理非常方便，并且可以使用Window 2008 Server的许多其他功能。因此，我们采用了Window 2008 Server的Hyper-V服务的形式建立了虚拟机。
2．转化物理机。使用微软解决方案最大的便利是可以使用其物理机转化Agent，方便实现原有物理服务器的转化。VMM2008提供了自动流程，可以以设定虚拟机，远程安装转化Agent，自动转化，自动删除Agent，自动部署虚拟机，自动关闭物理机，并启动虚拟机，且所有的参数完全保持一致。从用户的角度只是感到服务器有一段宕机时间，完全不会感觉到服务器的迁移。
3．实施效果。我们使用一台域控制服务器，三台虚拟化宿主机，一台数据库服务器，共虚拟化了8台服务器。包括广告管理系统服务器、发行管理系统服务器、杀毒软件服务器、SNMP监控服务器等物理服务器。三台虚拟机的CPU使用率基本维持在10％之下，系统运行稳定。
五、结论
我社通过虚拟化技术构建了高可用性的技术运维平台，用有限的资金实现了对当前服务器系统的升级，同时又具有灵活的、可变拓展空间，留足了扩展空间，为报社事业发展做好了技术准备。
参 考 文 献
[1]董嘉男．Windows Server 2008 Hyper-V配置与管理[J]．清华大学出版社
[2]胡嘉玺．虚拟智慧：VMware vSphere运维实录[J]．清华大学出版社
[3][美]吕斯特等著．陈奋译．虚拟化技术指南[J]．机械工业出版社
[4]王春海．中小企业虚拟机解决方案大全[J]．电子工业出版社

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