伺服器虛擬化概念
伺服器虛擬化是通過企業級伺服器虛擬化技術和雲計算作業系統來實現,在單個物理伺服器實體上,利用伺服器強大的處理能力,生成多個虛擬伺服器,而每一個虛擬伺服器,從功能、性能和操作方式上,等同於傳統的單台物理伺服器,在每個虛擬伺服器上,再通過遷移或重新安裝配置作業系統,進而遷移或重新安裝現有的應用軟體,這樣以前的每個物理伺服器就變身成為物理伺服器上的虛擬機器,從而大大提高資源利用率,降低成本,增強了系統和應用的可用性,提高系統的靈活性和快速回應,完美的實現了伺服器虛擬架構的整合。
根據統計,對於傳統的伺服器應用方式,通常伺服器的平均利用率在5-15%之間,而採用虛擬架構整合後,伺服器的平均利用率可達到60%-80%。我們完全可以通過在8台高配置的核伺服器上創建幾十個虛擬伺服器的方式,來替代以前低配置的物理伺服器才能完成的工作,使用者在降低成本的方式,還大大減少了環境的複雜性,降低了對機房環境的需求,同時具有更靈活穩定的管理特性。
採用雲計算虛擬架構相比於傳統單台伺服器部署單一應用方式的另外一個好處是,可以充分滿足不同應用對系統資源的不同要求,如有的應用只需要一個3.0 GHz CPU,512MB的記憶體就可以很好的運行,而有的高訪問率、高輸送量的應用則需要2個甚至是4個雙核的CPU,8GB的記憶體才能保證穩定的運行,在傳統方式下,往往不可能針對每一種應用來採購伺服器,而是用一種或幾種標準配置的伺服器來統一採購,這樣,勢必會造成某些應用資源富裕,而另一些應用面臨資源緊張的情況,且應用之間不能互相調配資源。採用虛擬架構後,由於每個虛擬機器所需使用的系統資源都是由虛擬架構軟體統一調配,這種調配可以在虛擬機器運行過程中線上的發揮作用,使得任何一個應用都可以有充分保證的資源來穩定運行,同時,該應用在此時用不到的資源又可以被其他更需要資源的應用臨時借用過去,最大限度的提高了整體系統的資源利用率。
伺服器虛擬化主要技術
硬體虛擬技術是隨著Unix伺服器的發展而出現的。在硬體分區虛擬化中,硬體資源被劃分成數個分區,每個分區享有獨立的CPU、記憶體,並安裝獨立的作業系統。在一台伺服器上,存在有多個系統實例,同時啟動了多個作業系統。這種分區方法的主要缺點是缺乏很好的靈活性,不能對資源做出有效調配。隨著技術的進步,現在對於資源劃分的顆粒已經遠遠提升,例如在IBM AIX系統上,對CPU資源的劃分顆粒可以達到0.1個CPU。
完全虛擬化
Hypervisor —— 一種運行在基礎物理伺服器和作業系統之間的中間軟體層,可允許多個作業系統和應用共用硬體。也可叫做VMM( virtual machine monitor ),即虛擬機器監視器。
Hypervisors是一種在虛擬環境中的“元”(給每一台虛擬機器劃分一個單元的記憶體、CPU、網路和磁片)作業系統。他們可以訪問伺服器上包括磁片和記憶體在內的所有物理設備。Hypervisors不但協調著這些硬體資源的訪問,也同時在各個虛擬機器之間施加防護。當伺服器啟動並執行Hypervisor時,它會載入所有虛擬機器用戶端的作業系統同時會分配給每一台虛擬機器適量的記憶體,CPU,網路和磁片。
使用hypervisor在VM和底層硬體之間建立一個抽象層(如VMware Virtualization Layer),其代表是VMware的ESX server和Microsoft(Microsoft收購Connectix)的Virtual PC、Virtual Server。 hypervisor捕獲CPU指令,為指令訪問硬體控制器和外設充當仲介。因此,這種虛擬化技術幾乎能讓任何一款作業系統不加改動就可以安裝在VM上,而它們不知道自己運行在虛擬化環境下。
準虛擬化
完全虛擬化是處理器密集型技術,因為它要求hypervisor管理各個虛擬伺服器,並讓它們彼此獨立。減輕這種負擔的一種方法就是,改動客戶作業系統,讓它以為自己運行在虛擬環境下,能夠與hypervisor協同工作。準虛擬化技術的優點是性能高。經過準虛擬化處理的伺服器可與hypervisor協同工作,其回應能力幾乎不亞於未經過虛擬化處理的伺服器。
作業系統層虛擬化
實現虛擬化還有一個方法,那就是在作業系統層面增添虛擬伺服器功能。 就作業系統層的虛擬化而言,沒有獨立的hypervisor層。相反,主機作業系統本身就負責在多個虛擬伺服器之間分配硬體資源,並且讓這些伺服器彼此獨立。一個明顯的區別是,如果使用作業系統層虛擬化,所有虛擬伺服器必須運行同一作業系統(不過每個實例有各自的應用程式和使用者帳戶)。 雖然作業系統層虛擬化的靈活性比較差,但本機速度性能比較高。此外,由於架構在所有虛擬伺服器上使用單一、標準的作業系統,管理起來比異構環境要容易。
共用的作業系統虛擬化允許多個不同應用在一份作業系統拷貝的控制下隔離運行。單一的根操作系統,或曰宿主作業系統(是原生作業系統,例如windows linux 等,是把虛擬機器安裝在什麼作業系統上),通過劃分其特定部分,成為一個個隔離的操作執行環境,供程式運行。實際達到的效果和虛擬機器技術類似,同樣將一台物理伺服器劃分成了多個“虛擬”的作業系統實例,從而達到分區的目的,可以應用於伺服器整合、測試研發、業務連續性等標準虛擬化應用場景,以及一系列作業系統虛擬化更擅長的商業和企業內部託管等獨特的應用場景。
作業系統虛擬化技術並不是完美的,也無法全面替代虛擬機器技術。在使用者需要一個相對完整的虛擬環境進行研發,或整合多種作業系統,或整合多個處於不同作業系統版本和補丁級別的傳統應用於同一伺服器時,只有虛擬機器技術能夠充分滿足這種需求。
伺服器虛擬化好處
採用虛擬化技術,能夠帶來的有以下幾點好處:
1.降低能耗
整合伺服器通過將物理伺服器變成虛擬伺服器減少物理伺服器的數量,可以在電力和冷卻成本上獲得巨大節省。據中心裡伺服器和相關硬體的數量,企業可以從減少能耗與製冷需求中獲益,從而降低IT成本。
2.節省空間
使用虛擬化技術大大節省了所佔用的空間,減少了資料中心裡伺服器和相關硬體的數量。避免過多部署在實施伺服器虛擬化之前,管理員通常需要額外部署一下伺服器來滿足不時之需。利用伺服器虛擬化,可以避免這種額外部署工作。
3.節約成本
使用虛擬化技術大大削減了採購伺服器的數量,同時相對應的佔用空間和能耗都變小了,每台伺服器大約可節約500到600美金每年。
4.提高基礎架構的利用率
通過將基礎架構資源池化並打破一個應用一台物理機的藩籬,虛擬化大幅提升了資源利用率。通過減少額外硬體的採購,企業可以獲得大幅成本節約。
5.提高穩定性
提高可用性,帶來具有透明負載均衡、動態遷移、故障自動隔離、系統自動重構的高可靠伺服器應用環境。通過將作業系統和應用從伺服器硬體設備隔離開,病毒與其他安全威脅無法感染其他應用。
6.減少當機事件
遷移虛擬機器伺服器虛擬化的一大功能是支持將運行中的虛擬機器從一個主機遷移到另一個主機上,而且這個過程中不會出現當機事件。有助於虛擬化伺服器實現比物理伺服器更長的執行時間。
7.提高靈活性
通過動態資源配置提高IT對業務的靈活適應力,支援異構作業系統的整合,支援老應用的持續運行,減少遷移成本。支援異構作業系統的整合,支援老應用的持續運行,支援快速轉移和複製虛擬伺服器,提供一種簡單便捷的災難恢復解決方案。

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