浅谈虚拟化技术及服务器虚拟化

2012-02-15武博文

天津职业院校联合学报 2012年11期

武博文

（天津轻工职业技术学院，天津 300350）

一、引言

虚拟化技术（Virtualization）是随着计算机技术的产生而出现的，长久以来，虚拟化技术在计算机技术的发展历程中都扮演着重要的角色。虚拟化是将原本运行在真实环境上的计算机系统或组件运行在虚拟的环境中，并可以在硬件资源或软件资源的不同层次间构建虚拟化层，成为解除上下两层间耦合关系的中间层。本文将从虚拟化的定义、类型和主要应用技术几方面进行阐述。

二、虚拟化技术概述

（一）虚拟化的定义

“虚拟化”的概念很广泛，很难清晰而精确的给出其定义。归结起来，可以概括为以下三层含义：

虚拟化的对象是各种各样的资源；经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了不必要的细节；用户可以在虚拟环境中实现七在真实环境中的部分或全部功能。

（二）虚拟化的类型

在虚拟化技术中，被虚拟的实体是多种多样的资源，这些不同属性类别之间的关系是交错联系的。

以实现层次划分：硬件虚拟化、操作系统虚拟化、应用程序虚拟化。以被应用的领域划分：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化。还有从以某类里衍生出来的，如CPU虚拟化、文件虚拟化等。

我们常用的虚拟化技术大致分为以下几种类型：

1．基础设施虚拟化

我们可以将网络虚拟化、存储虚拟化这些支持数据中心运行的基础设施归类为基础设施虚拟化。

网络虚拟化为用户提供了虚拟的网络连接，包括局域网络虚拟化和广域网络虚拟化，目前局域网络虚拟化技术的代表是虚拟局域网（VLAN）；广域网络虚拟化技术的代表是虚拟专用网（VPN）。

存储虚拟化为用户提供一个整合的物理存储设备逻辑接口，以便用户访问其存储资源，主要有基于存储设备的存储虚拟化和基于网络的存储虚拟化。基于存储设备的存储虚拟化典型代表是磁盘阵列技术（RAID）；基于网络的存储虚拟化的典型代表是网络附加存储（NAS）和存储区域网（SAN）。

2．系统虚拟化

在同一台物理机上运行多个独立的操作系统即为系统虚拟化，它实现了操作系统与物理计算机的分离。系统虚拟化的核心思想是使用虚拟化软件在一台物理机上虚拟出一台或多台虚拟机（VM），对于不同类型的系统虚拟化，其虚拟机运行环境的设计和实践也是不尽相同的。

3．软件虚拟化

除了上述两种虚拟化技术，还有一种针对软件的虚拟化环境，目前这类虚拟化技术主要包括应用虚拟化和高级语言虚拟化。应用虚拟化实现了应用程序与操作系统的解耦合，用户可以不局限于单一客户端，而在不同终端上使用自己的应用程序；高级语言虚拟化解决了程序在不同计算机系统间移植的问题。

三、虚拟化的实施步骤

可以想象，虚拟化技术为数据中心管理提供了诸多优势。一方面，它提升了基础设备的利用率，实现了运行成本的最小化；另一方面，它可以通过整合应用栈和即时应用镜像部署来实现业务管理的高效敏捷。因此，如何在数据中心实施虚拟化和实施中的关键技术便成为了业内广泛关注的重点。

实施虚拟化的顺序可以按其生命周期来简单划分为三个阶段：创建、部署和管理。

1．创建阶段

通常情况下，虚拟化的创建都是由服务提供商和集成商完成的。通过创建虚拟器件镜像、发布虚拟器件镜像、管理虚拟器件镜像及迁移到虚拟化环境几个步骤来实施。

2．部署阶段

当虚拟器件被创建、发布后，需要通过某种方式将它们部署到数据中心里，以便用户使用。因此，就需要我们从规划部署环境、部署虚拟器件、激活虚拟器件三个阶段来进行实施。

3．管理阶段

数据中心的管理需要资源的自动化调度和与业务相关的智能，它既需要单个业务的自治管理，同时也需要一个负责全局控制和协调的中心节点对数据中心的业务和资源进行统一监控、管理和调度。如何为数据中心的管理和监控提供便利条件成为这个阶段急需解决的问题。集中监控、快捷管理、动态优化和高效备份这四个关键技术是解决数据中心管理的重要手段。

四、服务器虚拟化

（一）服务器虚拟化的概念

服务器虚拟化将系统虚拟化技术应用于服务器上，可以将一个服务器虚拟成多个服务器使用。例如，有多台独立的物理服务器，每台服务器上都分别运行了不同的操作系统及应用，这种传统意义的服务器工作模式造成物理服务器的资源利用率低，管理复杂，维护也非常不便。当采用服务器虚拟化技术后，便可以在一台物理服务器上虚拟出若干个虚拟服务器，同时服务器虚拟化也为虚拟服务器提供了虚拟硬件设施，并提供良好的隔离性和安全性。服务器虚拟化通过虚拟化软件向上提供对硬件设备的抽象和对虚拟服务器的管理。服务器虚拟化的实现方式主要有两种。其中寄宿虚拟化是完全依赖于宿主操作系统，性能较低，容易实现的方式；原生虚拟化则完全脱离了宿主操作系统，性能较高，且不易实现的方式。由于这两种实现方式的产生，衍生出虚拟化软件的两个专用术语。其中虚拟机监视器负责对虚拟机提供硬件资源抽象，为客户操作系统提供运行环境；虚拟化平台则负责虚拟机的托管，直接运行在硬件之上，其实现直接受底层体系结构的约束。无论采用何种方式实现服务器虚拟化，它都具有多实例、隔离性、封装性及高性能四个特性，以保证可以被有效地运用于实际环境中。