隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器數(shù)量也在劇增，傳統(tǒng)的服務(wù)器存儲(chǔ)和管理模式突顯出了很多諸如較低的資源利用率和較長的故障恢復(fù)時(shí)間等問題，已逐漸不能適應(yīng)數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用系統(tǒng)和軟件平臺(tái)的發(fā)展要求。服務(wù)器虛擬化技術(shù)以其對硬件資源的高效配置、利用、提高存儲(chǔ)成本等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的使用。

　　1、服務(wù)器虛擬化的概念

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)是指通過運(yùn)用虛擬化的技術(shù)充分發(fā)揮服務(wù)器的硬件性能，能夠確保存儲(chǔ)成本的同時(shí)，提高運(yùn)營效率，節(jié)約能源，降低存儲(chǔ)成本。相對簡單的理解就是，利用虛擬技術(shù)，將一臺(tái)物理服務(wù)器虛擬分割成多個(gè)相互獨(dú)立、互不干擾的虛擬服務(wù)器環(huán)境，同時(shí)也能為虛擬服務(wù)器提供虛擬硬件設(shè)施，并提供良好的隔離性和安全性。這臺(tái)服務(wù)器就可以分別運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用，從而提高這臺(tái)物理服務(wù)器的資源利用率，管理和維護(hù)也很方便。

　　2、服務(wù)器虛擬化的關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 CPU虛擬化技術(shù)

　　CPU 虛擬化技術(shù)把物理CPU抽象成虛擬CPU，任意時(shí)刻，一個(gè)物理CPU只能運(yùn)行一個(gè)虛擬CPU指令，每個(gè)客戶操作系統(tǒng)可以使用一個(gè)或多個(gè)虛擬CPU，在各個(gè)操作系統(tǒng)之間，虛擬CPU的運(yùn)行相互隔離，互不影響。

　　CPU 虛擬化技術(shù)包含以下的內(nèi)容：

　　(1)將要執(zhí)行的指令分成多個(gè)操作，不需要用到CPU操作的時(shí)候，CPU可以執(zhí)行其他指令，從程序或者進(jìn)程的角度來說(更有可能是不同用戶正在使用的程序) 就好像各自占有一個(gè)CPU。

　　(2)一個(gè)指令使用的CPU操作中。用到的也是CPU里面的不同工作部位，這樣又可以在CPU里面某個(gè)部位做完某個(gè)操作之后馬上進(jìn)行另一個(gè)指令(也許屬于另一個(gè)進(jìn)程)用到該部位的操作，這樣也能表現(xiàn)出幾個(gè)指令同時(shí)使用CPU的情況。

　　(3)宏觀一點(diǎn)，CPU的時(shí)鐘周期非常短，我們不妨將指令執(zhí)行所需的若干個(gè)CPU周期稱為機(jī)器周期，然后輪流給不同進(jìn)程的指令分配CPU(也就是輪流運(yùn)行不同進(jìn)程的一小段指令)這樣雖然對于單個(gè)程序或者進(jìn)程而言運(yùn)行時(shí)間增加了，但是這在用戶的角度是很難感覺到的，也就是說對不同的用戶好像各自只擁有一個(gè)CPU一樣。

　　2.2 內(nèi)存虛擬化技術(shù)

　　內(nèi)存虛擬化技術(shù)把物理內(nèi)存統(tǒng)一管理，包裝成多個(gè)虛擬的物理內(nèi)存提供給若干虛擬機(jī)使用，每個(gè)虛擬機(jī)擁有各自獨(dú)立的內(nèi)存空間。主機(jī)會(huì)將閑置虛擬機(jī)的內(nèi)存轉(zhuǎn)移給需要更多內(nèi)存的虛擬機(jī)。使用“預(yù)留”或“份額”參數(shù)可優(yōu)先向重要的虛擬機(jī)分配內(nèi)存。

　　2.3 設(shè)備與I/O虛擬化技術(shù)

　　設(shè)備與I/O虛擬化技術(shù)把真實(shí)的設(shè)備統(tǒng)一管理起來，包裝成多個(gè)虛擬設(shè)備給若干個(gè)虛擬機(jī)使用，響應(yīng)每個(gè)虛擬機(jī)的設(shè)備訪問請求和I/O請求。通過截獲Guest OS對I/O設(shè)備的訪問請求，通過軟件模擬真實(shí)硬件的方式，達(dá)到有限外設(shè)資源復(fù)用的目的。

　　目前I/O設(shè)備的虛擬化方式主要有以下三種：

　　(1)設(shè)備接口完全模擬。即軟件精確模擬與物理設(shè)備完全一樣的接口，Guest OS驅(qū)動(dòng)無須修改就能驅(qū)動(dòng)這個(gè)虛擬設(shè)備。

　　(2)前端/后端模擬。VMM提供一個(gè)簡化的驅(qū)動(dòng)程序(后端，Back-End)Guest OS中的驅(qū)動(dòng)程序?yàn)榍岸?前端，F(xiàn)ront-End)前端驅(qū)動(dòng)將來自其他模塊的請求通過與Guest OS間的特殊通信機(jī)制直接發(fā)送給Guest OS 的后端驅(qū)動(dòng)，后端驅(qū)動(dòng)在處理完請求后再發(fā)回通知給前端。Xen即采用該方法。

　　(3)直接劃分。即直接將物理設(shè)備分配給某個(gè)Guest OS，由Guest OS直接訪問I/O設(shè)備(不經(jīng)VMM)。

　　3、服務(wù)器虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢

　　(1)降低運(yùn)營成本。服務(wù)器虛擬化降低了IT基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營成本，系統(tǒng)管理員也從繁重的物理服務(wù)器的維護(hù)中解脫出來了，減少人工干預(yù)頻率，節(jié)省了人工成本，使管理更加便捷、強(qiáng)大。

　　(2)使應(yīng)用平坦化。服務(wù)器虛擬化將應(yīng)用與硬件平臺(tái)隔離，底層的環(huán)境變化調(diào)整次數(shù)大幅降低，只要將應(yīng)用創(chuàng)建發(fā)布至虛擬平臺(tái)上即可，相當(dāng)于為平臺(tái)進(jìn)行封裝，跨越了平臺(tái)的限制，使應(yīng)用更平坦化，應(yīng)用平臺(tái)更透明化。

　　(3)加快應(yīng)用部署速度。采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)使得應(yīng)用部署周期大大縮短，只需輸入激活配置參數(shù)、拷貝虛擬機(jī)、啟動(dòng)虛擬機(jī)、激活虛擬機(jī)即可完成部署，大大縮短了部署時(shí)間，免除人工干預(yù)，降低了部署成本。

　　(4)提高服務(wù)可用性。服務(wù)器虛擬化后的數(shù)據(jù)中心、虛擬化的資源對應(yīng)每個(gè)虛擬機(jī)，被虛擬機(jī)管理程序封裝和隔離，針對每個(gè)虛擬機(jī)進(jìn)行備份操作，操作后的鏡像可以根據(jù)要求動(dòng)態(tài)遷移至新的虛擬機(jī)或新的物理機(jī)上。用戶可以方便地備份虛擬機(jī),在進(jìn)行虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移后,可以方便地恢復(fù)備份,或者在其他物理機(jī)上運(yùn)行備份,大大提高了服務(wù)的可用性。

　　(5)提升資源利用率。通過服務(wù)器虛擬化的整合，提高了CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的利用率，在原應(yīng)用不變的基礎(chǔ)上，集中在某一臺(tái)物理機(jī)上，使得物理資源的利用率大幅提高，相應(yīng)減少了硬件的投入。

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本文標(biāo)題：服務(wù)器虛擬化技術(shù)探析

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