熊俊

摘 要：云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)式增長，給各行各業(yè)帶來了重大變革。在這場技術(shù)與信息、思維與決策、方法與實(shí)踐的博弈中，只能化繁為簡、順勢而為。圍繞傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化遷移技術(shù)變革中的若干問題進(jìn)行深入研究，充分發(fā)揮服務(wù)器虛擬化在其中的優(yōu)勢。同時(shí)，詳細(xì)闡述該技術(shù)的不足，并提出對應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；服務(wù)器虛擬化；數(shù)據(jù)中心

DOIDOI：10.11907/rjdk.161896

中圖分類號：TP3-0

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號文章編號：16727800（2016）011020602

0 引言

數(shù)據(jù)中心（DC）是企業(yè)或單位的智力支持部門，其重要性毋庸置疑。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，存放著大量服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；一整套完備的制冷、消防、環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)控等系統(tǒng)，對整個(gè)企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)揮著重要作用。數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)增長日益加快，對運(yùn)維人才的要求也不斷提高。為保障系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，既要加大軟硬件設(shè)備投入力度，也要注重運(yùn)維管理人才培養(yǎng)。傳統(tǒng)企業(yè)CTO因行業(yè)背景及所處地域或企業(yè)文化影響，面對這種變革，往往慢上半拍，當(dāng)其反應(yīng)過來已落后行業(yè)或主流社會一大截。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)為解決眼前困局開辟了一條嶄新通道。

虛擬化由來已久，在早期的IBM 7044計(jì)算機(jī)上已有其應(yīng)用，之后IBM相繼開發(fā)了型號為Model 67的System/360主機(jī)。直至今天，在最新的IBM小型機(jī)POWER8系列主機(jī)上還能發(fā)現(xiàn)它的身影，可以說大型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)與生俱來就擁有虛擬化技術(shù)。Model 67主機(jī)通過虛擬機(jī)監(jiān)視（Virtual Machine Monitor）虛擬所有的硬件接口，高效利用直接運(yùn)行在底層的硬件部分，使得可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬設(shè)備，進(jìn)而進(jìn)一步演化發(fā)展，通過虛擬機(jī)技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作系統(tǒng)的同時(shí)使用；之后在RISC服務(wù)器與小型機(jī)上陸續(xù)開始采用虛擬化技術(shù)來提高計(jì)算機(jī)的使用頻率，盡可能發(fā)揮計(jì)算資源的計(jì)算能力。這種設(shè)計(jì)思想在今天看來是具有前瞻性和創(chuàng)新性的，也為虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。IBM在1999年提出的邏輯分區(qū)概念，直到發(fā)展成動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)（DLPAR）技術(shù)，在不中斷運(yùn)行的情況下進(jìn)行資源分配，使得系統(tǒng)管理更加輕松，更有效地利用資源，降低總成本。

在對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行服務(wù)器虛擬化進(jìn)而為云計(jì)算作升級準(zhǔn)備時(shí)，IT人員必須了解關(guān)于服務(wù)器虛擬化技術(shù)的基本概念及原理，特別是該技術(shù)存在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要深入分析數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化的優(yōu)勢及不足。

1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)優(yōu)勢

（1）成本低。

成本降低是服務(wù)器虛擬化技術(shù)帶來的顯著效果。最常見的場景是硬件大量減少，比如服務(wù)器數(shù)量減少，通過成熟的服務(wù)器虛擬化技術(shù)，將IT開銷縮減60%～80%是很平常的。服務(wù)器數(shù)量可能只需要原來的1/10。而原有的服務(wù)器變成虛擬服務(wù)器，從而減少了硬件。與此同時(shí)由于硬件的減少，為硬件提供保障的如制冷、消防設(shè)施、安保、環(huán)境監(jiān)控等多項(xiàng)設(shè)施需求也隨之降低，進(jìn)而降低了整體IT成本。而在管理上對服務(wù)器的遷移、數(shù)據(jù)的備份、計(jì)算資源的擴(kuò)展卻會更加靈活高效。

據(jù)谷歌公布的數(shù)據(jù)顯示，谷歌數(shù)據(jù)中心能源消費(fèi)達(dá)到2.6億瓦特，這相當(dāng)于弗吉尼亞州首府里士滿或者加州歐文市家庭用戶的所有用電量，或者說，這相當(dāng)于一座標(biāo)準(zhǔn)核電站1/4的輸出功率。通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以有效降低電能消耗實(shí)現(xiàn)“低碳”排放，進(jìn)而朝著“綠色計(jì)算”這個(gè)方向邁進(jìn)一步。

諸如此類的多種開銷的減少，最終會體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益上。設(shè)備的減少意味著更少的能耗開支，空間的減少意味著更少的租賃費(fèi)用。所有這一切都說明虛擬化技術(shù)在成本控制上有更大優(yōu)勢，同時(shí)也為“綠色地球”作出貢獻(xiàn)。

（2）資源共享。

服務(wù)器虛擬化技術(shù)的運(yùn)用，將一些硬件資源包括服務(wù)器、存儲空間、網(wǎng)絡(luò)全部都整合起來，可以高效地加以利用，提高資源利用率，減少資源浪費(fèi)。利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，動(dòng)態(tài)優(yōu)化包含兩方面的內(nèi)容：由于應(yīng)用系統(tǒng)的負(fù)載是變化的，應(yīng)用虛擬化技術(shù)可以靈活地根據(jù)負(fù)載需求靈活調(diào)整服務(wù)器計(jì)算資源來提供服務(wù)。通過使用動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法就能夠充分利用未使用的計(jì)算能力和空間。

（3）可靠性高。

在傳統(tǒng)的IT架構(gòu)中，為提高可靠性通常是將整個(gè)系統(tǒng)置于商用集群環(huán)境中[1]，金融、政府、電信等關(guān)鍵領(lǐng)域都應(yīng)用了這一場景。正因?yàn)檫@些應(yīng)用需求，造就了對IOE的依賴和制約，也對今天的“去IOE運(yùn)動(dòng)”起到了一定的推動(dòng)作用。集群的使用盡可能地提高了系統(tǒng)可靠性，但是集群環(huán)境是昂貴的，其維護(hù)也非常困難。通過虛擬化方法能夠非常靈活地提高可靠性，它是在Hypervisor層次上進(jìn)行保護(hù)，而不是在應(yīng)用層上，并且它能夠非常容易地去實(shí)現(xiàn)保護(hù)。比如虛擬化軟件自帶的HA工具集能夠簡單快捷地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求，同時(shí)兼顧了靈活的擴(kuò)展性，使得服務(wù)器的可靠性得以提高，相應(yīng)軟件的可靠性也相應(yīng)得以提高。

（4）靈活性強(qiáng)。

在傳統(tǒng)的IT環(huán)境中，應(yīng)用系統(tǒng)的增加、升級、維護(hù)等工作，需要對OS和軟件進(jìn)行安裝或維護(hù)。這項(xiàng)工作需要大量的時(shí)間和精力，通過虛擬化技術(shù)能夠簡單靈活地快速完成，不需要考慮準(zhǔn)備新的硬件設(shè)備，只需要在資源池中給應(yīng)用系統(tǒng)增加或修改業(yè)務(wù)系統(tǒng)所需要的計(jì)算資源即可。

2 服務(wù)器虛擬化技術(shù)不足

隨著技術(shù)的飛速發(fā)展及海量數(shù)據(jù)的激增，服務(wù)器虛擬化技術(shù)以其獨(dú)特優(yōu)勢在各數(shù)據(jù)中心正在替代傳統(tǒng)的、龐大的服務(wù)器系統(tǒng)。服務(wù)器虛擬化技術(shù)的擴(kuò)展性、靈活性、環(huán)保性備受人們青睞，但其也具有兩面性，因此帶來了不少問題。

（1）物理故障危害大。

在傳統(tǒng)IT架構(gòu)中，如果一臺服務(wù)器出現(xiàn)硬件故障導(dǎo)致其不能正常工作，通常啟用備用服務(wù)器就能使業(yè)務(wù)在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，而不會影響部署在其它服務(wù)器上的服務(wù)。但是在虛擬化環(huán)境中，如果出現(xiàn)硬件故障，就意味著所有部署在該物理機(jī)上的所有服務(wù)都將因此故障而不能提供服務(wù)。在這種環(huán)境中，硬件故障帶來的危害更大。

（2）應(yīng)用場景局限性。服務(wù)器虛擬化技術(shù)并不是萬能的，在傳統(tǒng)的X86架構(gòu)中通過虛擬化的方法，將廉價(jià)服務(wù)器組合成一個(gè)集群，盡可能發(fā)揮服務(wù)器的效率，降低IT成本。然而在一些非常高端的應(yīng)用中，它對服務(wù)器計(jì)算資源的消耗極大，需要頻繁訪問內(nèi)存和硬盤。對于這樣的高端應(yīng)用，應(yīng)該將其放到真正的物理機(jī)中運(yùn)行而不是虛擬環(huán)境中，只有這樣才能更好地保障應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。

（3）排錯(cuò)過程更復(fù)雜。現(xiàn)有成熟的服務(wù)器虛擬化商用解決方案中，一旦出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤將給IT管理人員帶來較大風(fēng)險(xiǎn)，這種風(fēng)險(xiǎn)不僅僅存在于故障本身，同時(shí)也體現(xiàn)在排除這種故障或錯(cuò)誤所需要的成本上。其中復(fù)雜的排錯(cuò)過程和專業(yè)的技術(shù)要求都會給每個(gè)管理者帶來困擾。

3 主流服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品

3.1 VMware虛擬化技術(shù)

VMware虛擬化[2]將操作系統(tǒng)從運(yùn)行它的底層硬件中抽離出來，并為操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序提供標(biāo)準(zhǔn)化的虛擬硬件，從而使得多臺虛擬機(jī)能夠在一臺或者多臺共享處理器上同時(shí)獨(dú)立運(yùn)行。借助虛擬化技術(shù)，客戶可以輕松將多臺不同服務(wù)器的工作負(fù)載整合到更為可靠并且性能更高的平臺上。VMware虛擬化技術(shù)在服務(wù)器虛擬化領(lǐng)域可以說是首屈一指，有大量用戶采用其服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品。

3.2 微軟虛擬化技術(shù)

微軟具有全面而靈活的端到端的解決方案，其投入不僅僅局限于服務(wù)器虛擬化，通過System Center實(shí)現(xiàn)整合和管理，在客戶中進(jìn)行廣泛的推廣與部署。虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵在于普及化，微軟有很好的平臺，有助于推動(dòng)該技術(shù)的普及化。

3.3 Citrix虛擬化技術(shù)

Citrix Systems技術(shù)[34]使得數(shù)字辦公無處不在，極大提高了工作效率。通過與世界一流業(yè)界伙伴攜手合作，Citrix解決方案為企業(yè)級用戶實(shí)現(xiàn)應(yīng)用發(fā)布、遠(yuǎn)程訪問、移動(dòng)辦公以及業(yè)務(wù)一致性等卓越功能，極大提升了企業(yè)的IT投資回報(bào)和生產(chǎn)效率。它擁有開源的服務(wù)器虛擬化平臺XEN，但其主要優(yōu)勢在于桌面虛擬化業(yè)務(wù)。

4 結(jié)語

隨著虛擬化、云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的應(yīng)用和業(yè)務(wù)都承載于這些新技術(shù)之上。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的技術(shù)變革勢不可擋，在此背景下選擇適合自己的服務(wù)器虛擬化技術(shù)是每一個(gè)IT技術(shù)管理者必須思考的問題。本文對主流服務(wù)器虛擬化技術(shù)進(jìn)行了詳盡闡述，并對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心技術(shù)變革的若干問題進(jìn)行深入研究，同時(shí)總結(jié)了服務(wù)器虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢與不足。虛擬化是大勢所趨，企業(yè)應(yīng)當(dāng)從自己的實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮虛擬化帶來的各種影響，找到適合自己的模式。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：孫 娟）