服務器熱門技術解析之虛擬化 |
發(fā)布時間: 2012/8/3 10:44:01 |
虛擬化是一個廣義的術語,是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行,是一個為了簡化管理,優(yōu)化資源的解決方案。如同現(xiàn)在空曠、通透的寫字樓,整個樓層幾乎看不到墻壁,用戶可以用同樣的成本構建出更加自主適用的辦公空間,進而節(jié)省成本,發(fā)揮空間最大利用率。這種把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進行重新規(guī)劃以達到最大利用率的思路,在IT領域就叫做虛擬化技術。 虛擬化技術可以擴大硬件的容量,簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU并行,允許一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng),并且應用程序都可以在相互**的空間內(nèi)運行而互不影響,從而顯著提高計算機的工作效率。 虛擬化技術與多任務以及超線程技術是完全不同的。多任務是指在一個操作系統(tǒng)中多個程序同時并行運行,而在虛擬化技術中,則可以同時運行多個操作系統(tǒng),而且每一個操作系統(tǒng)中都有多個程序運行,每一個操作系統(tǒng)都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上;而超線程技術只是單CPU模擬雙CPU來平衡程序運行性能,這兩個模擬出來的CPU是不能分離的,只能協(xié)同工作。 虛擬化技術也與目前VMware Workstation等同樣能達到虛擬效果的軟件不同,是一個巨大的技術進步,具體表現(xiàn)在減少軟件虛擬機相關開銷和支持更廣泛的操作系統(tǒng)方面。 軟件方案 純軟件虛擬化解決方案存在很多限制。“客戶”操作系統(tǒng)很多情況下是通過虛擬機監(jiān)視器(Virtual Machine Monitor,VMM)來與硬件進行通信,由VMM來決定其對系統(tǒng)上所有虛擬機的訪問。(注意,大多數(shù)處理器和內(nèi)存訪問**于VMM,只在發(fā)生特定事件時才會涉及VMM,如頁面錯誤。)在純軟件虛擬化解決方案中,VMM在軟件套件中的位置是傳統(tǒng)意義上操作系統(tǒng)所處的位置,而操作系統(tǒng)的位置是傳統(tǒng)意義上應用程序所處的位置。這一額外的通信層需要進行二進制轉換,以通過提供到物理資源(如處理器、內(nèi)存、存儲、顯卡和網(wǎng)卡等)的接口,模擬硬件環(huán)境。這種轉換必然會增加系統(tǒng)的復雜性。此外,客戶操作系統(tǒng)的支持受到虛擬機環(huán)境的能力限制,這會阻礙特定技術的部署,如64位客戶操作系統(tǒng)。在純軟件解決方案中,軟件堆棧增加的復雜性意味著,這些環(huán)境難于管理,因而會加大確保系統(tǒng)可靠性和安全性的困難。 VMware是提供一套虛擬機解決方案的軟件,主要產(chǎn)品分為如下三個: VMware-ESX-Server 這個版本并不需要操作系統(tǒng)的支持。它本身就是一個操作系統(tǒng),用來管理硬件資源。所有的系統(tǒng)都安裝在它的上面。帶有遠程web管理和客戶端管理功能。 VMware-GSX-Server 這個版本就要安裝在一個操作系統(tǒng)下了,這個操作系統(tǒng)叫做HOST OS. 這個HOST OS可以是Windows 2000 Server以上的Windows系統(tǒng)或者是Linux(官方支持列表中只有RH,SUSE,Mandrake很少的幾種),和VMware-ESX-Server一樣帶有遠程web管理和客戶端管理功能。 VMware-WorkStation 這個版本和VMware-GSX-Server版本的機構是一樣的。也是要安裝在一個操作系統(tǒng)下,對操作系統(tǒng)的要求也是Windows 2000以上或者Linux。和Vmware的區(qū)別就是沒有web遠程管理和客戶端管理。 VMware-ESX-Server已經(jīng)成為整機虛擬化的必然選擇 PS:VMware是目前在虛擬化網(wǎng)絡中處領先地位。 硬件方案 而CPU的虛擬化技術是一種硬件方案,支持虛擬技術的CPU帶有特別優(yōu)化過的指令集來控制虛擬過程,通過這些指令集,VMM會很容易提高性能,相比軟件的虛擬實現(xiàn)方式會很大程度上提高性能。虛擬化技術可提供基于芯片的功能,借助兼容VMM軟件能夠改進純軟件解決方案。由于虛擬化硬件可提供全新的架構,支持操作系統(tǒng)直接在上面運行,從而無需進行二進制轉換,減少了相關的性能開銷,極大簡化了VMM設計,進而使VMM能夠按通用標準進行編寫,性能更加強大。另外,在純軟件VMM中,目前缺少對64位客戶操作系統(tǒng)的支持,而隨著64位處理器的不斷普及,這一嚴重缺點也日益突出。而CPU的虛擬化技術除支持廣泛的傳統(tǒng)操作系統(tǒng)之外,還支持64位客戶操作系統(tǒng)。 虛擬化技術是一套解決方案。完整的情況需要CPU、主板芯片組、BIOS和軟件的支持,例如VMM軟件或者某些操作系統(tǒng)本身。即使只是CPU支持虛擬化技術,在配合VMM的軟件情況下,也會比完全不支持虛擬化技術的系統(tǒng)有更好的性能。 兩大CPU巨頭Intel和AMD都想方設法在虛擬化領域中占得先機,但是AMD的虛擬化技術在時間上要比Intel落后幾個月。Intel自2005年末開始便在其處理器產(chǎn)品線中推廣應用Intel Virtualization Technology(Intel VT)虛擬化技術。目前,Intel已經(jīng)發(fā)布了具有Intel VT虛擬化技術的一系列處理器產(chǎn)品,包括桌面平臺的Pentium 4 6X2系列、Pentium D 9X0系列和Pentium EE 9XX系列,還有Core Duo系列和Core Solo系列中的部分產(chǎn)品,以及服務器/工作站平臺上的Xeon LV系列、Xeon 5000系列、Xeon 5100系列、Xeon MP 7000系列以及Itanium 2 9000系列;同時絕大多數(shù)的Intel下一代主流處理器,包括Merom核心移動處理器,Conroe核心桌面處理器,Woodcrest核心服務器處理器,以及基于Montecito核心的Itanium 2高端服務器處理器都將支持Intel VT虛擬化技術。 而AMD方面也已經(jīng)發(fā)布了支持AMD Virtualization Technology(AMD VT)虛擬化技術的一系列處理器產(chǎn)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,并且絕大多數(shù)的AMD下一代主流處理器,包括即將發(fā)布的Socket F接口的Opteron都將支持AMD VT虛擬化技術。 虛擬化的現(xiàn)狀和趨勢 2006年初,英特爾宣布了其初步完成的Vanderpool技術外部架構規(guī)范(EAS),并稱該技術可幫助改進未來虛擬化解決方案。 英特爾表示,將在今年把Vanderpool應用于安騰架構平臺,同時還計劃在臺式機處理器和芯片組產(chǎn)品中采用該技術。 微軟高調(diào)推出Virtual Server 2005計劃,意味著這個x86架構服務器操作系統(tǒng)領域的巨人也意識到了虛擬化技術的重要性。 從處理器層面的AMD和Intel到操作系統(tǒng)層面的微軟的加入,從一大批專注于服務器虛擬化管理技術和應用技術的廠商崛起,帶來虛擬化市場在更加繁榮的同時,我們看到一個趨于完整的服務器虛擬化技術生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸形成。 IDC公司聲稱,用戶正在向基于x86的服務器虛擬化技術闊步邁進,預計會在今后幾年得到大規(guī)模采用。 分析師們認為,如果公司在低端系統(tǒng)方面沒有虛擬化技術策略,那么從長遠來看,硬件成本及管理方面付出的代價會更大。 Gartner的研究表明:運行單一應用(這是這些低端設備的傳統(tǒng)部署環(huán)境)、基于x86的服務器大多數(shù)其平均利用率只有10%。使用虛擬化技術把工作負荷合并到單一設備上后有望大幅提高利用率。 虛擬化能集中并共享資源,實現(xiàn)降低成本、優(yōu)化利用率的目的,正逐漸流行。到2008年,那些沒有采用虛擬技術的企業(yè)將在IA服務器上多支出25%的費用。而在RISC服務器上的額外支出也將高達15%。這其中包括硬件、軟件、勞動力和占地空間等方面的各類成本。 目前,1/4的x86 MP服務器與虛擬化技術一起發(fā)運,而29%的企業(yè)正在使用虛擬化技術。到2009年,服務器虛擬化應用的年復合增長率將達到50%。 從主機到主流,服務器虛擬化已經(jīng)是大勢所趨。過去企業(yè)重在IT基礎架構建設,現(xiàn)在和未來將側重于建設領先的虛擬化IT環(huán)境。 本文出自:億恩科技【xuefeilisp.com】 |