虛擬化技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，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，是一個為了簡化管理、優(yōu)化資源的解決方案。這種把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進(jìn)行重新規(guī)劃以達(dá)到最大利用率的思路，在IT領(lǐng)域就叫做虛擬化技術(shù)。
1 虛擬化技術(shù)的發(fā)展背景
虛擬化技術(shù)在最近幾年被大面積推廣和應(yīng)用，但從其誕生時間來看，它的歷史其實(shí)已經(jīng)十分久遠(yuǎn)。
1959年，克里斯托弗發(fā)表了一篇名為“大型高速計(jì)算機(jī)中的時間共享”的學(xué)術(shù)報告，他在文中提出了虛擬化的基本概念，這篇文章被認(rèn)為是虛擬化技術(shù)的最早論述。
最早在商業(yè)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)虛擬化的是IBM公司在1965年發(fā)布的IBM7044。它允許用戶在一臺主機(jī)上運(yùn)行多個操作系統(tǒng)，讓用戶盡可能充分地利用昂貴的大型機(jī)資源。隨著x86平臺處理能力與日俱增，1999年，VMware在X86平臺上推出了可以流暢運(yùn)行的商業(yè)虛擬化軟件，虛擬化技術(shù)終于來到了PC服務(wù)器的世界之中。隨后，虛擬化技術(shù)在x86平臺上飛速發(fā)展，尤其是CPU進(jìn)入多核時代之后，PC具有了強(qiáng)大的處理能力，如何有效利用PC資源就成為業(yè)界普遍關(guān)注的問題。
從2006年到現(xiàn)在，虛擬化技術(shù)進(jìn)入了高速成長期，諸多廠商如雨后春筍般涌現(xiàn)，新的技術(shù)和應(yīng)用形式不斷出現(xiàn)，虛擬化技術(shù)不斷向前發(fā)展�？v觀虛擬化技術(shù)的發(fā)展歷史，可以看到實(shí)現(xiàn)對IT資源的充分利用是它一直的目標(biāo)。
2 虛擬化技術(shù)的概念
虛擬化是一種方法，本質(zhì)上講是指從邏輯角度而不是物理角度來對資源進(jìn)行配置，是從單一的邏輯角度來看待不同的物理資源的方法。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，虛擬化是一個表現(xiàn)邏輯群組或計(jì)算機(jī)資源的子集的進(jìn)程，用戶可以用比原本的組織管理更好的方式來存取這些進(jìn)程。
這個定義首要說明的是，虛擬化是一種邏輯角度出發(fā)的資源配置技術(shù)，是物理實(shí)際的邏輯抽象。對于用戶，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的具體硬件實(shí)現(xiàn)，而只需在虛擬層環(huán)境上運(yùn)行自己的系統(tǒng)和軟件。
3 虛擬化技術(shù)的分類
虛擬化技術(shù)按照其在傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用可分為服務(wù)器虛擬化、展現(xiàn)層虛擬化、桌面虛擬化和應(yīng)用程序虛擬化。伴隨云計(jì)算的發(fā)展，出現(xiàn)了存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化兩種應(yīng)用形式。
(1) 服務(wù)器虛擬化技術(shù)
服務(wù)器虛擬化就是在一臺主機(jī)上運(yùn)行多個客戶操作系統(tǒng)（即我們常說的“虛擬機(jī)”），在提高系統(tǒng)資源利用率的同時還可以提高虛擬機(jī)的可移動性、降低運(yùn)行成本、減少管理費(fèi)用、整合服務(wù)器、容錯容災(zāi)等。虛擬機(jī)運(yùn)行在虛擬化層之上，擁有自己獨(dú)立的虛擬化硬件資源。而位于宿主機(jī)硬件和虛擬機(jī)之間的虛擬化層則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對硬件資源的調(diào)配。
服務(wù)器虛擬化通常使用兩類虛擬化技術(shù)，一種是全面硬件仿真系統(tǒng)，這種方法讓每個虛擬機(jī)作為單一進(jìn)程在主機(jī)平臺上運(yùn)行。在磁盤上，每個虛擬機(jī)完全與其他虛擬機(jī)獨(dú)立，各自擁有完整的一套操作系統(tǒng)和所有必要的應(yīng)用軟件。另一種是使用基于主機(jī)的虛擬化技術(shù)，根據(jù)這種設(shè)計(jì)，主機(jī)操作系統(tǒng)的一個實(shí)例支持多個虛擬操作系統(tǒng)實(shí)例，同一個主機(jī)操作系統(tǒng)的內(nèi)核在進(jìn)程級別處理虛擬服務(wù)器的I/O和調(diào)度需求。
(2) 桌面虛擬化
桌面虛擬化是一種基于服務(wù)器的計(jì)算模型，并且借用了傳統(tǒng)的瘦客戶端的模型，讓管理員與用戶能夠同時獲得兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，桌面虛擬化從實(shí)現(xiàn)方法上主要分為三種：遠(yuǎn)程托管桌面、遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)、本地虛擬操作系統(tǒng)。
(3) 應(yīng)用程序虛擬化
應(yīng)用程序虛擬化改變了應(yīng)用程序需要本地安裝的傳統(tǒng)方式，將應(yīng)用程序安裝在組織服務(wù)器中，可以被組織內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的每個成員遠(yuǎn)程使用，用戶只需注冊一個賬號，就可以在線使用軟件資源辦公。
(4) 展現(xiàn)層虛擬化
展現(xiàn)層虛擬化能通過界面遠(yuǎn)程使用另外一臺計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序。比如：使用微軟的Windows Server Terminal Services，桌面應(yīng)用程序可以運(yùn)行在一臺共享服務(wù)器上，將用戶界面呈現(xiàn)在遠(yuǎn)程用戶的終端上。
(5) 網(wǎng)絡(luò)虛擬化
網(wǎng)絡(luò)虛擬化是使用基于軟件的抽象從物理網(wǎng)絡(luò)元素中分離網(wǎng)絡(luò)流量的一種方式。對網(wǎng)絡(luò)虛擬化來說，抽象隔離了網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)端口、路由器以及其他物理元素的網(wǎng)絡(luò)流量。
網(wǎng)絡(luò)虛擬化的內(nèi)容一般指虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)。VPN對網(wǎng)絡(luò)連接的概念進(jìn)行了抽象，允許遠(yuǎn)程用戶訪問組織的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，就像物理上連接到該網(wǎng)絡(luò)一樣。
在應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)虛擬化又可分為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)虛擬化和外部網(wǎng)絡(luò)虛擬化。外部網(wǎng)絡(luò)虛擬化應(yīng)用于適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)中，影響了物理網(wǎng)絡(luò)中的諸多元素，比如布線、網(wǎng)絡(luò)適配器、交換機(jī)等。外部網(wǎng)絡(luò)虛擬化將多個物理網(wǎng)絡(luò)整合為更大的邏輯網(wǎng)絡(luò)，或者將單個物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個邏輯網(wǎng)絡(luò)。
內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)虛擬化通過在虛擬服務(wù)器內(nèi)部定義邏輯交換機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)適配器，創(chuàng)建一個或多個邏輯網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)虛擬化最小化了物理網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)流量，是讓服務(wù)器內(nèi)部相關(guān)的工作負(fù)載進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的一種更快和更有效的方式。
(6) 存儲虛擬化
存儲虛擬化最通俗的理解就是對存儲硬件資源進(jìn)行抽象化表現(xiàn)，通過將一個（或多個）目標(biāo)服務(wù)或功能與其他附加的功能集成，統(tǒng)一提供有用的全面功能服務(wù)。虛擬化是作用在一個或者多個實(shí)體上的，而這些實(shí)體則是用來提供存儲資源及服務(wù)的。
對用戶來說，虛擬化的存儲資源就像是一個巨大的“存儲池”，用戶不會看到具體的磁盤、磁帶，也不用關(guān)心數(shù)據(jù)經(jīng)過哪一條路徑通往哪一個具體的存儲設(shè)備；從管理來看，虛擬存儲池是采取集中管理，并根據(jù)具體的需求把存儲資源動態(tài)地分配給各個應(yīng)用。值得特別指出的是，利用虛擬化技術(shù)，可以用磁盤陣列模擬磁帶庫，為應(yīng)用提供速度像磁盤一樣快、容量卻像磁帶庫一樣大的存儲資源，這就是當(dāng)今應(yīng)用越來越廣泛的虛擬磁帶庫。
所以，存儲虛擬化就好比將存儲作為池子，而存儲空間就如同一個池子中流動的水一樣，可以任意地根據(jù)需要進(jìn)行分配。
4 虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
更高的資源利用率——虛擬可支持實(shí)現(xiàn)物理資源和資源池的動態(tài)共享，提高資源利用率，特別是針對那些平均需求遠(yuǎn)低于需要為其提供專用資源的不同負(fù)載。
降低管理成本——虛擬可通過減少物理資源的數(shù)量，隱藏其部分復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)自動化以簡化公共管理任務(wù)等方式來提高工作人員的效率。
使用靈活性——通過虛擬可實(shí)現(xiàn)動態(tài)的資源部署和重配置，滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。
安全性——提高桌面的可管理性和安全性，用戶都可以在本地或以遠(yuǎn)程方式對這種環(huán)境進(jìn)行訪問。虛擬可實(shí)現(xiàn)較簡單的共享機(jī)制無法實(shí)現(xiàn)的隔離和劃分，可實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)和服務(wù)進(jìn)行可控和安全的訪問。
更高的可用性——提高硬件和應(yīng)用程序的可用性，進(jìn)而提高業(yè)務(wù)連續(xù)性：可安全地遷移和備份整個虛擬環(huán)境而不會出現(xiàn)服務(wù)中斷。
更高的可擴(kuò)展性——根據(jù)不同的產(chǎn)品，資源分區(qū)和匯聚可支持實(shí)現(xiàn)比個體物理資源小得多或大得多的虛擬資源，這意味著你可以在不改變物理資源配置的情況下進(jìn)行規(guī)模調(diào)整。
互操作性和投資保護(hù)——虛擬資源可提供底層物理資源無法提供的與各種接口和協(xié)議的兼容性，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營靈活性。
改進(jìn)資源供應(yīng)——與個體物理資源單位相比，虛擬能夠以更小的單位進(jìn)行資源分配。與物理資源相比，虛擬資源因其不存在硬件和操作系統(tǒng)方面的問題而能在出現(xiàn)崩潰后更快恢復(fù)。
5 虛擬化技術(shù)的發(fā)展趨勢
虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，是信息時代的重大變革，它為企業(yè)增強(qiáng)生產(chǎn)力，提高資產(chǎn)利用率，并有效地管理企業(yè)運(yùn)營環(huán)境提供了很好的支撐，而不同的虛擬化技術(shù)能給用戶提供不同方面的支持。云計(jì)算的出現(xiàn)則為信息技術(shù)領(lǐng)域帶來了新的挑戰(zhàn)，也為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶來了新的機(jī)遇。
當(dāng)前，虛擬化軟件正變得更加趨于完整而有活力，它的發(fā)展方向更像是一個全面的操作系統(tǒng)。未來的虛擬化應(yīng)該是通過幾種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，并由某一種主要的虛擬層結(jié)合起來的。而未來的虛擬化操作系統(tǒng)也應(yīng)該是一個高度分布式的、企業(yè)級的操作系統(tǒng)。
那么如何搭建一個安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為虛擬化保駕護(hù)航？所以，虛擬化安全和管理也會是未來值得關(guān)注的話題。
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本文標(biāo)題：信息時代的重大變革——虛擬化技術(shù)淺談
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