从单一到整合，企业全面虚拟化之路

2011-09-10

中国建设信息化 2011年10期

近年来，虚拟化技术的发展如火如荼，伴随着“云计算”的风靡，虚拟化也从后台的服务器虚拟化、存储虚拟化，逐渐向用户端的桌面虚拟化、应用虚拟化不断延伸发展。随着这些应用的不断深化，人们不应把虚拟化单纯作为一项新的或者独立的技术来看待了，全面的虚拟化将会无处不在，它将涉及到企业信息化的方方面面，使我们的计算基础架构变得更加灵活和便捷。不断提高基础架构的利用率、节约运营成本、降低资源消耗，规范管理、降低企业IT人员维护工作强度、提升企业IT能力，成为企业信息化产生聚合效应的关键技术。

一、不同类别虚拟化技术简析

1、服务器虚拟化

就目前而言，最成熟同时也是使用最为广泛的无疑是服务器虚拟化。通过在一台服务器上运行多个虚拟的服务器，每个虚拟服务器共享物理服务器的全部资源。此时，服务器物理资源就抽象成逻辑资源，一台物理服务器就可以变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，使CPU、内存、磁盘、I/O等硬件资源可以动态管理，根据需要进行动态分配，从而提高资源的利用率。

VMware vSphere ESX Server是目前应用最多的虚拟化软件，拥有广大的用户群。经过了长时间和大范围的应用，系统成熟可靠，它运行在服务器裸机上，是基于硬件之上操作系统之下的架构。用同一台服务器底层硬件，划分出若干虚机，集中管理，统一集群，负载均衡，并可进行动态迁移。

此外，微软公司、思杰公司也有自己相应的产品。

2、存储虚拟化

存储虚拟化就是通过映射或抽象的方式屏蔽物理设备复杂性,增加一个管理层面，激活一种资源并使之更易于透明控制。它可以有效简化基础设施的管理，增加IT资源的利用率和能力，比如服务器、网络或存储。通过虚拟化产品提供的逻辑层统一整合内部的存储环境，为前端服务器的存储需求提供单一化服务。通过部署存储虚拟化产品可以整合企业内部各种存储设备，将这些异构存储设备所含的磁盘，视为一个存储池，再分配给需要容量的前端服务器，所有存储资源都能在虚拟层介接下统一运用。

将存储资源虚拟成一个“存储池”，通过将零散的存储资源整合起来，可以提高整体利用率，同时降低系统管理成本。与存储虚拟化配套的资源分配功能具有资源分割和分配能力，可以依据“服务水平协议（service level agreement）”的要求对整合起来的存储池进行划分，以最高的效率、最低的成本来满足各类不同应用在性能和容量等方面的需求。特别是虚拟磁带库，对于提升备份、恢复和归档等应用服务水平起到了非常显著的作用，将会极大地节省企业的时间和金钱。

3、桌面虚拟化

桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。在维基百科上给出的定义是： Desktop virtualization (或者称为Virtual Desktop Infrastructure) 是一种基于服务器的计算模型，并且借用了传统的瘦客户端的模型，但是让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点：将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理；同时用户能够获得完整PC的使用体验。用户可以通过瘦客户端或者类似的设备，在局域网或者远程访问获得与传统PC一致的用户体验。

简单的来说，桌面虚拟化是指：支持企业级实现桌面系统的远程动态访问与数据中心统一托管的技术。一个形象的类比就是，今天我们可以通过任何设备，在任何地点、任何时间访问在网络上的我们的邮件系统或者网盘；而未来我们可以通过任何设备，在任何地点、任何时间访问在网络上的属于我们个人的桌面系统。

4、应用虚拟化

相对于上述集中虚拟化技术而言，应用虚拟化技术在目前业界认识和定义还不是很统一，各个厂商之间的思路及技术路线也不尽一致。就本文而言，应用虚拟化主要讨论的应用虚拟化技术实现一种快速应用交付的方式，即不需要在用户设备上单独安装或管理应用系统，这样就使应用的测试、部署、管理和支持变得更加简单，成本更低。另外，系统可以智能地根据用户、应用和位置自动匹配最佳的交付方式。

随着目前大量B/S架构的系统在企业里的大量应用，这种虚拟化技术在受带宽限制的高时延的广域网（WAN）上的效果极好，可以大大降低系统对于网络带宽的需求，缓解了网络延时。这是由于在服务器上虚拟化应用以后，只有鼠标操作、键盘敲击和屏幕更新等数据经过网络传输，即使是大数据量和复杂图形的应用也能表现出良好的性能，保持了用户的活力和生产力。

二、全面虚拟化的整合之路

各种各样的虚拟化技术层出不穷，如果只是单纯的使用某一种虚拟化技术，取得的效果已较为明确，而为了不断挖掘虚拟化的价值，笔者所在企业尝试就各个层面的虚拟化技术进行统一的整合与应用，以期形成合力，最大限度的发挥虚拟化的优势，降低企业IT运行与维护成本。

虚拟化的整合是一个从后台向前端的发展过程，从数据机房开始不断向用户端延伸，从服务器、存储设备向用户桌面发展，因此我们的整合之路最先由存储开始。因为我们的存储设备是分两次购买的两个不同品牌的产品（共三套阵列），因此使用存储虚拟化的设备将原有两个厂商三台设备整合到一起，对于上层服务器而言只是面对一个较大的存储“资源池”，并且根据业务需求的不同，提供不同性能的存储资源，充分发挥各台设备的最大性能且不会产生瓶颈，同时利用存储虚拟化设备对阵列进行镜像、快照等工作，确保了数据的安全与可靠。

在完成了存储的整合后，我们开始利用服务器虚拟化将原有的30多台单独部署的应用系统部署在虚拟机上，分别建设了两个聚群，外部区域使用4台IBM 3650 M2服务器（2路4核心CPU，64G内存）对外提供网站、域名解析等服务，内部区域使用5台IBM 3850 M2服务器（4路4核心CPU，64G内存）对企业内部人员提供服务。利用故障转移、HA切换等方式，实现了系统的高可用，减少了不必要的宕机时间。如图所示：

完成了存储的虚拟化搭建以及虚拟机的构建后，我们的基本服务架构已经初具规模，基础的平台已经建立。此时需要的就是将应用不断添加起来，然后再结合其他的技术，将应用层面“虚拟化”。因为笔者所在企业属于建筑行业，企业的主要业务在于项目，而很多项目部处于人迹罕至、交通通信极不发达的地区，并且有大量国外项目点，这些项目点大多也处于较不发达的亚非拉国家和地区，网络环境往往很差，开展信息化工作的难度也较高。结合这种实际情况，我们尝试引入应用虚拟化技术，利用已经搭建完成的虚拟机灵活部署了一些虚拟的应用发布服务器，让这些应用发布服务器去访问具体的后端的业务，如财务、资金系统，而用户只与这些发布服务器产生数据交互，并且只是传输鼠标、键盘的操作信息以及屏幕的显示信息，就好像是远程的虚拟操作一样，这样就可以将用户操作业务系统的数据传输降至最小，无论在何种恶劣的网络环境下都可以访问相应的系统。与此同时，利用虚拟机的高可用、动态迁移来实现负载均衡、业务的永不宕机等以前很难实现的工作。

通过这样一步一步的从后向前的递进，虚拟化技术一步一步应用到了用户端，虚拟化对于普通用户已经不是毫无关系的高高在“云端”的技术或者理念，而是已经切切实实每天都会使用到，此时再以各种虚拟化的应用为基础，将用户桌面虚拟化集成到这一体系中，将普通用户的个人常用软件、数据全部集中到数据中心中，普通用户不再去关心自己要去装什么软件，数据安全如何保护，只要在有网络接入的地方就可以访问到自己的“桌面”，操作自己的办公软件并存储数据。

三、实施全面虚拟化优势分析

我们可以很清楚的看到，通过上述的种种工作，其实最终我们实现的就是一种“云计算”，将一切计算、存储放置于企业的一种“私有云”里面去，对于具体的用户不用去关心自己的应用系统具体由谁提供，存储空间由谁提供，他们面对的只是一个极大的“资源池”，自己可以随时的获取相应的资源，通过这样一种方式将企业内部的资源最大化的利用起来，提供给用户使用。

关于应用虚拟化技术对于减少硬件投入、电力消耗、制冷空间消耗，从而降低运营成本，建设绿色数据中心等方面的作用已经无需多加详述，读者对于这方面的了解已然很透彻。其实事实上全面的虚拟化除了“省钱”之外，最重要的使企业IT管理起到的翻天覆地的变化，它为企业的信息化环境提供了集中化管理、操作自动化、资源优化和高可用性，为数据中心提供了前所未有的响应能力、可维护性、效率和可靠性级别。让企业信息化的整体水平上了一个台阶，让企业的信息化的应用更加灵活多变，充满活力与智慧。对于普通用户而言，进一步降低了应用难度，并且更加方便快捷，我们可以使用各种设备，如电脑、瘦客户端，手机、电视以及键盘鼠标或者其他外设（比如wii的手柄），像看电视选台一样去访问桌面或者应用。此时终端设备的可选择性更为广泛，可以满足不同的应用需求。同样，对于普通用户而言，最终关心只是自己的应用而非其他，包括软件、数据安全等等。

四、面临的困难与挑战

虽然全面虚拟化的实现可以为企业带来各种激动人心的改变，但是在实现的道路上却要面对不少困难与挑战，除去各个单一虚拟化技术所必须面对的问题外，要实现全面的、无所不在的虚拟化还必须面对一些难度更大，更不容易逾越的难关。

1、标准问题

虚拟化技术现在发展很快，但是相关规范标准的制定却较为滞后。我们都知道信息化工作中标准的重要性，各个厂商虽然目前已提供了大量的解决方案，但还缺乏统一的标准，各厂家的产品很难在同一环境下整合，对于不同硬件产品的要求也各有不同。而要实现全面虚拟化，就需要将各种不同的虚拟化技术进行统一、整合。在这一过程中就难免出现系统不兼容的情况，为全面整合之路带来困扰。

2、对从业人员的要求较为严格

虚拟化相对是一种较新的技术，并且也只是在最近几年才有了长足的发展，其中一些问题也并没有得到很好的解决，对于维护人员的技术水平有较高的要求，而如果要实现全面的虚拟化，就要求维护人员必须对各种虚拟化技术掌握的较为透彻，这样在实施时才不容易出现较严重的问题，因此对于从业人员提出了较高的要求，门槛较高。

3、来自企业内部的阻力

虽然全面虚拟化可以为企业带来更优质的IT效果，但是来自于企业内部的阻力同样不小，并不是每一个人都会了解虚拟化技术的优势并接受它，很多人对于虚拟化初期需要的一次性投入仍然抱有怀疑态度。此外，很多人对于数据存储在“云端”的安全问题也提出质疑。并且虽然更换瘦客户机可以节省大量成本，但是有多少人能够接受使用一个类似于空盒子的瘦客户机而不是普通PC呢？所以这一切都需要我们在向全面虚拟化的道路迈进的时候仔细的思考，并采取最适合的应对措施。