虛擬化技術(shù)起源于上個(gè)世紀(jì)六七十年代的美國，最早在商業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)虛擬化技術(shù)的是1965年推出的IBM 7044計(jì)算機(jī)，IBM隨后開發(fā)了Model 67型號(hào)的System/360主機(jī)，Model 67主機(jī)通過虛擬機(jī)監(jiān)視器(Virtual Machine Monitor)在物理硬件之上生成了很多可以運(yùn)行獨(dú)立操作系統(tǒng)軟件的虛擬機(jī)實(shí)例，來模仿多臺(tái)不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)，讓用戶能充分地利用昂貴的大型機(jī)資源。隨后的幾十年時(shí)間里，該技術(shù)主要在大型機(jī)上應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的處理能力，普及范圍和應(yīng)用需求也在不斷發(fā)展，尤其是CPU進(jìn)人多核時(shí)代之后，PC具有了前所未有的強(qiáng)大處理能力，為了提高資源利用率、簡化管理、降低成本，虛擬化技術(shù)也在新世紀(jì)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，迅速應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。虛擬化技術(shù)正在從主流的服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)蔓延到IT應(yīng)用的各個(gè)角落。尤其是刀片式服務(wù)器的廣泛應(yīng)用給虛擬技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了方便和廣闊的平臺(tái)。

一 虛擬化技術(shù)的概念

　　什么是虛擬化技術(shù)?這是一個(gè)廣義的術(shù)語，在計(jì)算機(jī)方面通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。概括來說。虛擬化是一種從邏輯角度來分配不同的物理資源的方法，將應(yīng)用程序及其下層組件從支持他們的硬件中抽象出來，并提供支持資源的邏輯化視圖。是對(duì)物理實(shí)際的邏輯抽象。比如說，當(dāng)前只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過虛擬技術(shù)，在用戶看來，似乎卻是多臺(tái)，每臺(tái)都有其各自的CPU、內(nèi)存、硬盤等物理資源。

　　對(duì)于用戶。虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了軟件跟硬件分離，用戶不需要考慮后臺(tái)具體的硬件實(shí)現(xiàn)，而只需在虛擬層上運(yùn)行自己的系統(tǒng)和軟件。而這些系統(tǒng)和軟件在運(yùn)行時(shí)，也似乎跟后臺(tái)的物理平臺(tái)無關(guān)。

二 虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

　　虛擬化技術(shù)所涉及的專業(yè)領(lǐng)域和應(yīng)用范圍非常廣泛，不同的應(yīng)用原理也不同，當(dāng)前虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理主要有以下三種：

　　2.1 拆分

　　某臺(tái)計(jì)算機(jī)性能較高，而工作負(fù)荷小，資源沒有得到充分利用。這種情況適用于拆分虛擬技術(shù)，可以將這臺(tái)計(jì)算機(jī)拆分為邏輯上的多臺(tái)計(jì)算機(jī)，同時(shí)供多個(gè)用戶使用。這樣可以使此服務(wù)器的硬件資源得到充分的利用。如圖l中A所示。

　　2.2 整合

　　當(dāng)前有大量性能一般的計(jì)算機(jī)，但在氣象預(yù)報(bào)、地質(zhì)分析等領(lǐng)域，數(shù)據(jù)計(jì)算往往需要性能極高的計(jì)算機(jī)，此時(shí)可應(yīng)用虛擬整合技術(shù)，將大量性能一般的計(jì)算機(jī)整合為一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以滿足客戶對(duì)整體性能的要求。如圖1中B所示。

　　2.3 遷移

　　(1)將一臺(tái)邏輯服務(wù)器中的閑置的一部分資源動(dòng)態(tài)的加入到另一臺(tái)邏輯服務(wù)器中，提高另一方的性能。

　　(2)通過網(wǎng)絡(luò)將本地資源供遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)使用。Windows下的共享目錄，Linux下的NFS等，還包括遠(yuǎn)程桌面等等。如圖1中C所示。

三 虛擬化技術(shù)的分支

　　提起虛擬化，很多人會(huì)認(rèn)為是指主機(jī)虛擬化，這是不正確的。虛擬化技術(shù)發(fā)展的40多年中，已經(jīng)從最初的主機(jī)虛擬化發(fā)展到了今天的服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、桌面與應(yīng)用虛擬化、微處理器虛擬化、內(nèi)存虛擬化、操作系統(tǒng)虛擬化等等多個(gè)方面。每種虛擬化都有其所對(duì)應(yīng)的方案和技術(shù)，在企業(yè)應(yīng)用的不同層面也存在著對(duì)不同虛擬化技術(shù)的需求。下面重點(diǎn)介紹幾種時(shí)下比較熱門的虛擬化技術(shù)。

　　3.1 服務(wù)器虛擬化

　　服務(wù)器虛擬化又稱主機(jī)虛擬化，是指把一臺(tái)物理服務(wù)器的資源抽象成邏輯資源，把一臺(tái)服務(wù)器虛擬成多臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器即虛擬機(jī)。虛擬機(jī)并不是真正的機(jī)器，但它能像真正的機(jī)器一樣的工作，每個(gè)虛擬機(jī)就像一臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行的服務(wù)器，有自己的一套虛擬硬件(如RAM、CPU、網(wǎng)卡等)，在上層的操作系統(tǒng)和軟件看來，它們就是一臺(tái)臺(tái)相對(duì)獨(dú)立的服務(wù)器，就像在自己的硬件上運(yùn)行一樣。

　　通過將服務(wù)器資源分配到多個(gè)虛擬機(jī)，同一物理平臺(tái)能夠同時(shí)運(yùn)行多個(gè)相同或不同類型的操作系統(tǒng)，作為不同業(yè)務(wù)和應(yīng)用的支撐平臺(tái)。在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)不僅能夠提高服務(wù)器的效率，減少管理和維護(hù)費(fèi)用，而當(dāng)應(yīng)用需求增加時(shí)，還可以迅速創(chuàng)建更多虛擬機(jī)而不增加物理服務(wù)器，降低硬件成本。

　　服務(wù)器虛擬化的實(shí)現(xiàn)通常使用兩類虛擬化技術(shù)，一類是硬件輔助虛擬化技術(shù)，代表廠商為VMware和微軟。而另一類是軟件虛擬化技術(shù)．SWsoft的Virtuozzo和Sun的Solaris容器(Sun Containers)是其主要代表。這兩類技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理圖如圖2所示。

　　3.2 桌面虛擬化

　　桌面虛擬化，顧名思義就是將桌面的軟件進(jìn)行虛擬化改造的技術(shù)。即通過某種技術(shù)在中央服務(wù)器上虛擬出大量的虛擬桌面，并提供給成千上萬的用戶使用，使得用戶仍然像使用桌面系統(tǒng)一樣使用現(xiàn)有的桌面軟件，但是，軟件程序的執(zhí)行卻不是原來通常的在本地進(jìn)行執(zhí)行的方式。當(dāng)前，桌面虛擬化主要有以下幾種主流技術(shù)。

　　(1)通過遠(yuǎn)程登錄的方式使用服務(wù)器上的桌面。典型的有Windows下的Remote Desktop、Linux下的XServer、或者VNC(Virtual Network Computing)。其特點(diǎn)是所有的軟件都在服務(wù)器端執(zhí)行，客戶端只需運(yùn)行一個(gè)遠(yuǎn)程的登錄界面，登錄到服務(wù)器，就能夠看到桌面，并打開遠(yuǎn)程的程序。

　　(2)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的方式，運(yùn)行改寫過的桌面。典型的有Google的Office軟件或者h(yuǎn)ttp://www.eyeos.corn/瀏覽器里面的桌面。這些軟件通過對(duì)原來的桌面軟件進(jìn)行重寫，從而能夠在瀏覽器里運(yùn)行完整的桌面或者程序。

　　(3)通過應(yīng)用層虛擬化的方式提供桌面虛擬化。這種方式是通過軟件打包，將軟件在需要的時(shí)候推送到用戶的桌面，在不需要的時(shí)候收回，可以減少軟件許可的使用。

　　桌面虛擬化技術(shù)不僅有助于縮減硬件升級(jí)采購成本并通過服務(wù)器集中部署簡化管理，而且也能為用戶提供定制化的虛擬PC。

　　3.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

　　網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)是目前業(yè)界關(guān)予虛擬化細(xì)分領(lǐng)域界定不明確，存在爭議較多的一個(gè)概念，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化產(chǎn)品還處在一個(gè)初級(jí)發(fā)展階段。利用交換機(jī)中的虛擬路由特性，用戶可以把一個(gè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)分隔成使用不同規(guī)則和控制多個(gè)不同的子網(wǎng)絡(luò)，這樣，用戶就可以充分的利用交換機(jī)的功能，而不必再為此購買和安裝新的設(shè)備，從而減少運(yùn)營費(fèi)用和技術(shù)復(fù)雜性。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)分布在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的各個(gè)層面與各個(gè)方面，不管是用戶還是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理者都離不開網(wǎng)絡(luò)虛擬化，虛擬化必將推動(dòng)下一波網(wǎng)絡(luò)的增長。

　　3.4 存儲(chǔ)虛擬化

　　存儲(chǔ)虛擬化是將實(shí)際的物理存儲(chǔ)實(shí)體與存儲(chǔ)的邏輯表示分離開．通過建立一個(gè)虛擬抽象層，將多種或多個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備映射到一個(gè)單一邏輯資源池中。這個(gè)虛擬層向用戶提供了一個(gè)統(tǒng)一的接口，向下隱藏了存儲(chǔ)的物理實(shí)現(xiàn)。從專業(yè)的角度來看，虛擬存儲(chǔ)是介于物理存儲(chǔ)設(shè)備和用戶之間的一個(gè)中間層。這個(gè)中間層屏蔽了具體物理存儲(chǔ)設(shè)備(磁盤、磁帶)的物理特性，呈現(xiàn)給用戶的是邏輯設(shè)備。用戶對(duì)邏輯設(shè)備的管理和使用是經(jīng)過虛擬存儲(chǔ)層映射。來對(duì)具體物理設(shè)備進(jìn)行管理和使用的。從用戶的角度來看，用戶所看到的是存儲(chǔ)空間不是具體的物理存儲(chǔ)設(shè)備，用戶所管理的存儲(chǔ)空間也不是具體的物理存儲(chǔ)設(shè)備。用戶可隨意使用存儲(chǔ)空間而不用關(guān)注物理存儲(chǔ)硬件(磁盤、磁帶)，即不必關(guān)心底層物理設(shè)備的容量、類型和特性等，而只需要把注意力集中在其存儲(chǔ)容量及安全模式的需求上。虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的使用有助于更充分地發(fā)揮現(xiàn)有存儲(chǔ)硬件的能力和提高存儲(chǔ)效率，提高安全性。

　　根據(jù)虛擬層在存儲(chǔ)系統(tǒng)中所處的位置，我們可以把存儲(chǔ)虛擬化的實(shí)現(xiàn)方法分成以下幾種方式：基于存儲(chǔ)設(shè)備端的慮擬存儲(chǔ)、基于服務(wù)器端的虛擬存儲(chǔ)和基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)。

　　存儲(chǔ)虛擬化主要有三種實(shí)現(xiàn)方式。

　　(1)基于主機(jī)的虛擬化：在應(yīng)用服務(wù)器上安裝相應(yīng)的邏輯卷管理軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)的整合與調(diào)配。比如Symantec的Storage Foundation。

　　(2)基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化：將管理存儲(chǔ)的任務(wù)交給存儲(chǔ)控制器，大部分存儲(chǔ)廠商都有相應(yīng)產(chǎn)品，如EMC、HP、IBM。

　　(3)基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化，加入管理SAN的軟硬件來整合異構(gòu)的存儲(chǔ)平臺(tái)。比較有代表性的足IBM的SVC。

四 總結(jié)

　　虛擬化應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢，通過實(shí)現(xiàn)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化，可以降低IT成本，同時(shí)提高現(xiàn)有資產(chǎn)的效率、利用率和靈活性、安全性和可靠性，增強(qiáng)可移植性。在全世界，各種規(guī)模的公司都亭受著服務(wù)器的虛擬化帶來的好處。虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)技術(shù)研究的焦點(diǎn)之一。

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本文標(biāo)題：計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)淺析

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