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1、效劳器虚拟化技术在企业信息化中的应用摘 要 随着企业信息化建立步伐的加快目前，分散于数据机房中的效劳器数量不断增加，数据大量集中，将无法了解效劳器的负荷情况，无法调整负荷，难以充分利用效劳器资源。本文将从效劳器虚拟化的角度探讨效劳器CPU、内存、硬盘等资源根据应用负荷进展动态分配。改善硬件资源利用率，降低硬件采购与管理本钱，改善灾难恢复与业务持续性。关键词 资源动态调度；虚拟化引言 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展分区。虚拟化技术又在小型机上进展了应用，如IBM、HP 的小型机，把一台小型机虚拟成几台小型机使用。随着时间的推移，微型
2、计算机与 X86 效劳器不断开展，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，研究人员开场探索如何利用虚拟化解决及廉价硬件激增相关的一些问题，例如，利用率缺乏、管理本钱不断攀升与易受攻击等。虚拟化技术再次得到了广泛认可，作为一项新技术领域被研究了。为此，x86 平台上虚拟化技术的出现，首次向人们展示了虚拟化应用的广阔前景，因为x86 平台可以提供廉价的、高性能与高可靠的效劳器群，可以将物理效劳虚拟化。一 虚拟化技术概述在计算领域， 虚拟化是一个广泛的术语，指的是对计算机资源的抽象，本质上讲是一种方法，是指从逻辑角
3、度而不是物理角度来对资源进展配置，是从单一的逻辑角度来对待不同的物理资源的方法。虚拟化对其用户，不管是应用程序还是终端用户，隐去计算资源的物理特性，呈现为一个物理的资源表现为多个虚拟资源，或多个物理资源表现为一个单一的虚拟资源。也就是说虚拟化的对象是各种各样的计算资源，经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了具体的硬件实现细节，用户可以在虚拟化中实现真实计算环境中的局部或全部功能。虚拟化技术常用的大致分类： 1根底设备虚拟化。包括网络虚拟化、存储虚拟化等作为支撑计算环境的根底设施。网络虚拟化是指将网络的硬件与软件资源进展整合，向用户提供虚拟网络连接的技术，例如现在成熟的VLAN 技术与VPN 技术等
4、。存储虚拟化是指为物理存储设备提供一个逻辑视图，通过这个视图的统一逻辑接口来访问被整合的存储硬件资源的技术，例如广泛使用的RAID 技术、S A N 、N A S 技术等。(2)系统虚拟化技术。这里主要指效劳器虚拟化，它是被广泛承受与认识的一种虚拟化技术，通过虚拟化可以实现操作系统与物理计算机的别离，使得在一台物理计算机上可以同时安装与运行一个或多个虚拟的客户机操作系统Guest OS实例。在这种虚拟化技术的背后，其核心是虚拟化平台Hypervisor的概念。虚拟化平台负责对虚拟机提供硬件资源抽象与虚拟机的管理，为客户机操作系统提供虚拟硬件运行环境。根据虚拟化平台的运行方式，又可分为寄宿型虚拟
5、化与原生型虚拟化。寄宿型虚拟化的虚拟化平台表现形式为运行在宿主操作系统Host OS之上的应用程序，利用宿主操作系统的功能来实际硬件资源的抽象与虚拟机的管理，而原生型虚拟化的虚拟化平台表现形式那么是直接运行在硬件平台之上，不需要宿主操作系统的支持。二 虚拟化技术原理 所有的IT设备，不管是PC、效劳器还是存储，都有一个共同点：它们被设计用来完成一组特定的指令。这些指令组成一个指令集。对于虚拟技术而言，“虚拟实际上就是指的虚拟这些指令集。 虚拟机有许多不同的类型，但是它们有一个共同的主题就是模拟一个指令集的概念。每个虚拟机都有一个用户可以访问的指令集。虚拟机把这些虚拟指令“映射到计算机的实际指令
6、集。三、 虚拟化技术的类型 虚拟化技术之所以会被广泛的采用，都有其应用背景，当前虚拟化技术大致看来主要有以下几种类型:拆分、整合、迁移。拆分某台计算机性能较高，而工作负荷小，资源没有得到充分利用。这种情况适用于拆分虚拟技术，可以将这台计算机拆分为逻辑上的多台计算机，同时供多个用户使用。这样可以使此效劳器的硬件资源得到充分的利用。适用面：性能较好的大型机、小型机或效劳器。目的：提高计算机的资源利用率。拆分形式的虚拟化示意图如下整合当前有大量性能一般的计算机，但在气象预报、地质分析等领域，数据计算往往需要性能极高的计算机，此时可应用虚拟整合技术，将大量性能一般的计算机整合为一台计算机，以满足客户对
7、整体性能的要求。适用面：性能一般的计算机目的：通过整合，获得高性能，满足特定数据计算要求。整合形式的虚拟化示意图如下：迁移1、将一台逻辑效劳器中的闲置的一局部资源动态的参加到另一台逻辑效劳器中，提高另一方的性能。2、通过网络将本地资源供远程计算机使用。Windows下的共享目录，Linux下的NFS等，还包括远程桌面等等。目的：实现资源共享，实现跨系统平台应用等。迁移形式的虚拟化示意图如下：四、虚拟化的实现形式硬件虚拟化不需要操作系统支持，可直接实现对硬件资源进展划分，任一分区内的操作系统与硬件故障不影响其他分区。应用应用操作系统操作系统虚拟层硬件分区硬件分区逻辑虚拟化不需要操作系统支持。在系
8、统硬件与操作系统之间以软件与固件的形式存在，任一分区的操作系统故障不影响其他分区。应用应用操作系统操作系统虚拟层软件或固件硬件分区硬件分区相对硬件虚拟模式而言，逻辑虚拟模式会占用一定比例的系统资源。目前大型主机的虚拟效率一般在95%以上，虚拟化损耗大约为2%3%；AIX与HP-UX上的虚拟效率在90以上，虚拟化损耗约为5；而x86架构上的虚拟效率那么在80%左右，虚拟化损耗大约为20%。 软件虚拟化需要主操作系统支持。在主操作系统上运行一个虚拟层软件，可以安装多种客户操作系统，任何一个客户系统的故障不影响其他用户的操作系统代表： 应用应用客户操作系统客户操作系统虚拟层软件主操作系统硬件分区硬件
9、分区 应用虚拟化需要主操作系统支持。在单一操作系统上使用，在操作系统与应用之间运行虚拟层，任何一个应用包的故障不影响其他软件包。应用包应用包虚拟层软件主操作系统硬件分区硬件分区虚拟化的实现形式的比照功能特性硬件虚拟逻辑虚拟软件虚拟应用虚拟文件系统独立独立独立不独立网络地址独立独立独立不独立OS数量多个多个多个单个主OS不需要不需要需要需要实施周期慢较慢中等快应用隔离程度完全强强弱硬件故障隔离无无无无实施本钱高较高较低低六、效劳器虚拟化的优势1、维护运行在早期操作系统上的业务应用对于某些早期操作系统，发行厂商已经停顿了系统的维护，不再支持新的硬件平台，而重写运行在这些系统上的业务应用又不现实。为
10、此，可以将这些系统迁移到新硬件平台上运行的虚拟系统上，实现业务的延续。2、提高效劳器的硬件利用率 “多数用户成认，系统平均利用率只有25%30%之间 。这对效劳器硬件资源是一种浪费。将多种低消耗的业务利用整合到一台效劳器上，可以充分发挥效劳器的性能，从而提高整个系统的整体利用效率。效劳器虚拟化前效劳器虚拟化后3、动态资源调配，提升业务应用整体的运行质量可在一台计算机内部的虚拟机之间或是集群系统的各个业务之间进展动态的的资源调配，进而提升业务应用的整体运行质量。在实际应用上，这一优势更偏重于集群系统。4、提供相互隔离的，平安的应用执行环境虚拟系统下的各个子系统相互独立，即使一个子系统遭受攻击而崩
11、溃也不会对其他系统造成影响。而且在使用备份机制后，子系统可被快速的恢复。5、提供软件调试环境，进展软件测试，保证软件质量采用虚拟技术后，用户可以在一台计算机上模拟多个系统，多种不同操作系统，使调试环境搭建简单易行，大大提高工作效率，降低测试本钱。6、快速统一部署效劳器 采用虚拟技术整合前所需要做的工作是： 310天的硬件采购 2040小时，为一台效劳器安装操作系统与应用程序 硬件上架安装 安装操作系统及补丁 配置平安策略，域与用户权限 配置网络IP，DNS 配置存储DAS，SAN，NAS 安装必要的系统管理代理，备份代理与其它的必要的系统软件 安装配置应用软件 测试应用 安排宕机时间，数据迁移
12、整个周期长达数周时间，过程中完全依赖硬件的可用性，且由于过程繁琐易发生人为错误，标准化及审核也相当困难。而通过虚拟技术整合后那么只需要2个步骤即可完成，周期也缩短至数小时。 530分钟，用模板与自动部署向导或拷贝虚拟机，启动即可 把虚拟机拷贝然后重新启动 工具已经安装 应用已经安装，配置7、节约本钱 降低效劳器投资本钱约50%，降低效劳器电源开销50%。七、效劳器虚拟化技术存在的问题1、虚拟技术的认知用户对虚拟技术不了解，不明确虚拟技术在提升用户现有系统效率与降低总体运营本钱上的优势，这是阻碍虚拟技术推广的最大障碍。2、虚拟系统的可靠性客户采用效劳器，很大程度上是为了保障业务的稳定性。如果用户
13、在一台效劳器上运行多个业务，类似于多个鸡蛋放在一只篮子，一旦出现重大硬件故障势必会影响到所有的应用，这种威胁很难消除。而对于用户，这种潜在的业务危险往往也是不可承受的。3、虚拟系统的运行效率使用虚拟技术的目的在于提高用户效劳器的整体利用效率，如果虚拟系统的运行效率太低，也就失去了它在效劳器上应用的价值。4、平台支持硬件支持方面，需要虚拟系统能够不断更新，以兼容新的硬件平台。操作系统支持，需要能够支持老操作系统。这样对于某些使用早期操作系统的客户才有意义。对于这两方面，虚拟化平台都需要不断更新，这些都依赖虚拟化提供商的维护。5、迁移能力高端应用需要做到零宕机，迁移本钱较高，且需要SAN集中存储设
14、备的支持；低端应用，虽然可以使用系统备份复原的迁移模式，以降低系统迁移本钱，但迁移效率低。6、部署效率与易用性当前虚拟化标准尚不统一，移植与管理工具还不够成熟，这也影响到虚拟化的大面积普及。特别是远程管理功能需要配合虚拟化标准工作大力开展，以使得不同的虚拟化平台可以通过网络进展统一管理。八、效劳器虚拟化技术存在的实现九、 VMware 虚拟化产品介绍随着x 8 6 效劳器虚拟化市场的日益开展, 众多厂商参加该领域， 包括VMware 、Xen、Redhat、Microsoft 等。作为x86 虚拟化领域具有主导地位的厂家，VMware产品可以帮助用户实现虚拟化根底设施、整合资源、提高资源利用率
15、、在降低运行维护本钱的同时，增强业务的灵活性、可用性与平安性。VMware 的虚拟化产品可以运行在Windows、Linux 与Mac OS 平台上。目前V M w a r e 主要有三条虚拟化产品线：数据中心产品主要面对企业效劳器市场；桌面与应用产品面向企业桌面用户或个人用户以及虚拟化辅助管理产品。下面我们就对常用的V M a r e 产品组件进展介绍。(1VMware ESX Server：是VMare公司最重要的企业级虚拟化平台产品，也是VMare infrastructure 虚拟化套件最重要的组成局部。它是数据中心虚拟化的根底，能够整合数据中心的计算资源，网络资源，与存储资源，并将它
16、们动态地分配给虚拟机。ESX Server 直接运行在效劳器硬件裸机上， 不需要任何操作系统的支撑。比VMware Server 的性能更好，系统资源开销更小。(2VMware ESXi server：是免费的效劳器虚拟化平台，在保持ESC server 功能的前提下，对原有的虚拟化平台进展了缩减，使得ESXi 的平安性有所提高，成为固件虚拟化平台适宜的选择。ESXi 上所运行的虚拟机性能接近于物理机的性能。(3VMware Server：也是免费的效劳器虚拟化平台前身是GSX server。及ESX server 不同，VMware server 是作为一个应用程序安装在宿主操作系统W i
17、n -d o w s 或L i n u x 上， 而虚拟机那么运行在VMware server 上。由于没有直接安装在物理机上，因此VMware server 的性能不如ESX server。(3VMware WorkStation 相当于个人版的虚拟化平台，与VMware Server 类似，也是要安装在一个宿主操作系统下，操作系统可以是Windows 或Linux，区别在于没有w e b 远程管理与客户端管理功能。(4VMware Player 也是一款免费的运行在Windows 与Linux 上的虚拟化软件应用程序。它本身不能创立与管理虚拟机，但能够运行多种虚拟机，这些虚拟机可以来自：V
18、Mware workstation、VMwarefusion、VMware server、VMware ESXserver。(5Vmware vCenter server 是一个可扩展的虚拟化平台管理工具集，使用户能够对数据中心的数量庞大的物理机与虚拟机进展集成管理。(6VMware vCenter Converter 是一款物理机到虚拟机转换P 2 V软件。可以将安装有W i n d o w s 的物理机转换为VMware 格式的虚拟机。还可以在两个不同VMware 平台之间进展虚拟机的转换。十、 虚拟化技术的应用实例虚拟化技术除了具有在企业数据中心降低投资运营本钱，提高设备利用率，减轻管理
19、负担，快速部署应用等优点外，作为个人用户也能够在产品测试，学习培训方面发挥着较大作用。在不具备物理硬件设备的情况下，我们可以利用虚拟机技术进展软件功能测试与学习培训之用。为了更直观地了解虚拟化技术， 下面通过利用VMware server1.0 虚拟化软件在工作站创立两台操作系统虚拟机，并安装oracle10g 数据库与Sun cluster3.2 高可用性软件，完成虚拟化环境下的模拟测试， 10.1 虚拟化环境(1工作站硬件配置：1台IBM X61 笔记本、内存3GB、硬盘空间250GB(2VMware 虚拟机配置：使用VMware server 1.0.10 版本软件创立2 台虚拟机；每台虚拟机1 块本地硬盘、1 块bridged 模式网卡、2 块host only模式网卡，用于心跳线网卡；2 块共享阵列硬盘。(3虚拟客户机软件配置：Solaris 10 U3 for x86、Sun Cluster3.2 for x86、Oracle 10g (10.2.0.1.0)forsolaris x8610.2 虚拟设备创立按照V M w a r e 虚拟机创立向导来创立两台虚拟机。虚拟机类型选择Solaris1064bit，每台虚拟机内存使用1GB、本地硬盘12GB。第 14 页