服务器热门技术解析之虚拟化

虚拟化是一个广义的术语，是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。如同现在空旷、通透的写字楼，整个楼层几乎看不到墙壁，用户可以用同样的成本构建出更加自主适用的办公空间，进而节省成本，发挥空间最大利用率。这种把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率的思路，在IT领域就叫做虚拟化技术。

　　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操作系统，并且应用程序都可以在相互**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。多任务是指在一个操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操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操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。

　　虚拟化技术也与目前VMware Workstation等同样能达到虚拟效果的软件不同，是一个巨大的技术进步，具体表现在减少软件虚拟机相关开销和支持更广泛的操作系统方面。　　

软件方案　　纯软件虚拟化解决方案存在很多限制。“客户”操作系统很多情况下是通过虚拟机监视器（Virtual Machine Monitor，VMM）来与硬件进行通信，由VMM来决定其对系统上所有虚拟机的访问。(注意，大多数处理器和内存访问**于VMM，只在发生特定事件时才会涉及VMM，如页面错误。)在纯软件虚拟化解决方案中，VMM在软件套件中的位置是传统意义上操作系统所处的位置，而操作系统的位置是传统意义上应用程序所处的位置。这一额外的通信层需要进行二进制转换，以通过提供到物理资源(如处理器、内存、存储、显卡和网卡等)的接口，模拟硬件环境。这种转换必然会增加系统的复杂性。此外，客户操作系统的支持受到虚拟机环境的能力限制，这会阻碍特定技术的部署，如64位客户操作系统。在纯软件解决方案中，软件堆栈增加的复杂性意味着，这些环境难于管理，因而会加大确保系统可靠性和安全性的困难。

　　VMware是提供一套虚拟机解决方案的软件，主要产品分为如下三个:

　　VMware-ESX-Server

　　这个版本并不需要操作系统的支持。它本身就是一个操作系统，用来管理硬件资源。所有的系统都安装在它的上面。带有远程web管理和客户端管理功能。

　　VMware-GSX-Server

　　这个版本就要安装在一个操作系统下了，这个操作系统叫做HOST OS.

　　这个HOST OS可以是Windows 2000 Server以上的Windows系统或者是Linux(官方支持列表中只有RH,SUSE,Mandrake很少的几种)，和VMware-ESX-Server一样带有远程web管理和客户端管理功能。

　　VMware-WorkStation

　　这个版本和VMware-GSX-Server版本的机构是一样的。也是要安装在一个操作系统下，对操作系统的要求也是Windows 2000以上或者Linux。和Vmware的区别就是没有web远程管理和客户端管理。

　　VMware-ESX-Server已经成为整机虚拟化的必然选择

　　PS:VMware是目前在虚拟化网络中处领先地位。

硬件方案　　而CPU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM会很容易提高性能，相比软件的虚拟实现方式会很大程度上提高性能。虚拟化技术可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM软件能够改进纯软件解决方案。由于虚拟化硬件可提供全新的架构，支持操作系统直接在上面运行，从而无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大简化了VMM设计，进而使VMM能够按通用标准进行编写，性能更加强大。另外，在纯软件VMM中，目前缺少对64位客户操作系统的支持，而随着64位处理器的不断普及，这一严重缺点也日益突出。而CPU的虚拟化技术除支持广泛的传统操作系统之外，还支持64位客户操作系统。

　　虚拟化技术是一套解决方案。完整的情况需要CPU、主板芯片组、BIOS和软件的支持，例如VMM软件或者某些操作系统本身。即使只是CPU支持虚拟化技术，在配合VMM的软件情况下，也会比完全不支持虚拟化技术的系统有更好的性能。

　　两大CPU巨头Intel和AMD都想方设法在虚拟化领域中占得先机，但是AMD的虚拟化技术在时间上要比Intel落后几个月。Intel自2005年末开始便在其处理器产品线中推广应用Intel Virtualization Technology(Intel VT)虚拟化技术。目前，Intel已经发布了具有Intel VT虚拟化技术的一系列处理器产品，包括桌面平台的Pentium 4 6X2系列、Pentium D 9X0系列和Pentium EE 9XX系列，还有Core Duo系列和Core Solo系列中的部分产品，以及服务器/工作站平台上的Xeon LV系列、Xeon 5000系列、Xeon 5100系列、Xeon MP 7000系列以及Itanium 2 9000系列；同时绝大多数的Intel下一代主流处理器，包括Merom核心移动处理器，Conroe核心桌面处理器，Woodcrest核心服务器处理器，以及基于Montecito核心的Itanium 2高端服务器处理器都将支持Intel VT虚拟化技术。

　　而AMD方面也已经发布了支持AMD Virtualization Technology(AMD VT)虚拟化技术的一系列处理器产品，包括Socket S1接口的Turion 64 X2系列以及Socket AM2接口的Athlon 64 X2系列和Athlon 64 FX系列等等，并且绝大多数的AMD下一代主流处理器，包括即将发布的Socket F接口的Opteron都将支持AMD VT虚拟化技术。

虚拟化的现状和趋势　　2006年初，英特尔宣布了其初步完成的Vanderpool技术外部架构规范(EAS)，并称该技术可帮助改进未来虚拟化解决方案。

　　英特尔表示，将在今年把Vanderpool应用于安腾架构平台，同时还计划在台式机处理器和芯片组产品中采用该技术。

　　微软高调推出Virtual Server 2005计划，意味着这个x86架构服务器操作系统领域的巨人也意识到了虚拟化技术的重要性。

　　从处理器层面的AMD和Intel到操作系统层面的微软的加入，从一大批专注于服务器虚拟化管理技术和应用技术的厂商崛起，带来虚拟化市场在更加繁荣的同时，我们看到一个趋于完整的服务器虚拟化技术生态系统正在逐渐形成。

　　IDC公司声称，用户正在向基于x86的服务器虚拟化技术阔步迈进，预计会在今后几年得到大规模采用。

　　分析师们认为，如果公司在低端系统方面没有虚拟化技术策略，那么从长远来看，硬件成本及管理方面付出的代价会更大。

　　Gartner的研究表明：运行单一应用（这是这些低端设备的传统部署环境）、基于x86的服务器大多数其平均利用率只有10%。使用虚拟化技术把工作负荷合并到单一设备上后有望大幅提高利用率。

　　虚拟化能集中并共享资源，实现降低成本、优化利用率的目的，正逐渐流行。到2008年，那些没有采用虚拟技术的企业将在IA服务器上多支出25%的费用。而在RISC服务器上的额外支出也将高达15%。这其中包括硬件、软件、劳动力和占地空间等方面的各类成本。

　　目前，1/4的x86 MP服务器与虚拟化技术一起发运，而29%的企业正在使用虚拟化技术。到2009年，服务器虚拟化应用的年复合增长率将达到50%。

　　从主机到主流，服务器虚拟化已经是大势所趋。过去企业重在IT基础架构建设，现在和未来将侧重于建设领先的虚拟化IT环境。