服務(wù)器虛擬化十點(diǎn)必知
本文列出了不同虛擬化技術(shù)之間的主要差異，并給出進(jìn)行技術(shù)評(píng)估時(shí)需要主要考慮的因素。本文主要討論以下三種主流技術(shù)：硬件虛擬化、并行虛擬化和操作系統(tǒng)虛擬化。
按需選擇服務(wù)器虛擬化技術(shù)
最近幾年，服務(wù)器虛擬化技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越激烈。
競(jìng)爭(zhēng)對(duì)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)總是好事，因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)促使軟件廠(chǎng)商以更低的價(jià)格提供更好的軟件產(chǎn)品。但對(duì)您的組織來(lái)說(shuō)，了解所有軟件廠(chǎng)商的宣傳資料并做出正確選擇卻是件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情。下面列出了不同虛擬化技術(shù)之間的主要差異，并給出進(jìn)行技術(shù)評(píng)估時(shí)需要主要考慮的因素。本文主要討論以下三種主流技術(shù)：硬件虛擬化、并行虛擬化和操作系統(tǒng)虛擬化。
硬件虛擬化
恐怕是很多人都了解的虛擬化技術(shù)，主要產(chǎn)品有VMware和Microsoft的VirtualServer。這種技術(shù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在單臺(tái)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)多種不同操作系統(tǒng)，其特征是對(duì)硬件資源進(jìn)行虛擬化，使之成為可管理的和獨(dú)立的“虛擬機(jī)”。
并行虛擬化
和硬件虛擬化是類(lèi)似的，因?yàn)樵诟拍钌纤С衷谝慌_(tái)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)多種操作系統(tǒng)。目前只有Xen的開(kāi)源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了這種技術(shù)，而XenSource會(huì)跟著發(fā)布對(duì)應(yīng)的商業(yè)化產(chǎn)品。與硬件虛擬化相比，Xen的獨(dú)特之處在于對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行修改，以降低額外損耗，從而提供比硬件虛擬化技術(shù)更高的效率。
操作系統(tǒng)虛擬化
是虛擬化技術(shù)的第三種實(shí)現(xiàn)方式，SWsoft的Virutozzo和Sun的SolarisContainer是這種技術(shù)的兩種實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)虛擬化的概念是基于共用操作系統(tǒng)，由于不包含額外的(虛擬化)處理層，所以它提供了一個(gè)更瘦的架構(gòu)體系。這項(xiàng)技術(shù)的主要限制在于它不支持在一臺(tái)物理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)多種操作系統(tǒng)。如果某個(gè)組織希望在單臺(tái)Linux、Windows或SunSolaris物理服務(wù)器集成或部署多種不同操作系統(tǒng)的虛擬服務(wù)器，它可能不太傾向于選擇虛擬操作系統(tǒng)技術(shù)。SolarisContainers顯然只支持Solaris，而Virtuozzo同時(shí)支持Linux和Windows。SWsoft的Linux版Virtuozzo服務(wù)器支持在虛擬服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)同版本內(nèi)核的不同Linux發(fā)行版。
需要考慮的因素
1、性能
為什么處理?yè)p耗如此重要？因?yàn)樗绊憫?yīng)用程序的性能，并最終影響終端客戶(hù)的滿(mǎn)意程度。
如果虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)的處理?yè)p耗較高，那只能運(yùn)行非產(chǎn)品級(jí)或不太重要的應(yīng)用服務(wù)。由于產(chǎn)品不同，虛擬化解決方案的處理?yè)p耗從1%到最多60%。虛擬化的應(yīng)用程序的運(yùn)行效率差異很大，有的能夠做到接近原始物理環(huán)境下運(yùn)行的效率，有的則低劣到終端用戶(hù)所難以接受的程度。同一虛擬化技術(shù)路線(xiàn)的不同產(chǎn)品性能也有很大差異，但通常來(lái)說(shuō)，虛擬化硬件會(huì)造成較大的性能損耗，但操作系統(tǒng)虛擬化性能損耗極低，幾乎可以忽略不計(jì)。
2、管理工具
許多組織采用虛擬化項(xiàng)目是因?yàn)樗麄兛梢越档陀布杀荆驗(yàn)檫@些數(shù)據(jù)中心的硬件僅有15%—20%的利用率。雖然硬件和環(huán)境的成本本身已經(jīng)相當(dāng)可觀(guān)，但管理成本中更大的部分仍然是來(lái)自于服務(wù)器的管理成本。管理性任務(wù)包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序更新、打補(bǔ)丁、備份、安裝、開(kāi)通和應(yīng)用管理等等。因此對(duì)于虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的管理而言，管理工具就更加重要，只有很好地進(jìn)行資源的管理和監(jiān)控才能真正做到有效地利用虛擬服務(wù)器的資源。
每種虛擬化解決方案能提供的管理工具都很不相同。一些虛擬化解決方案幾乎沒(méi)有什么管理工具，而且使用非常受限制。某些特定的虛擬化解決方案提供很多優(yōu)秀的工具集，并和產(chǎn)品放在一起以?xún)?yōu)惠價(jià)打包促銷(xiāo)。但某些工具卻非常的貴，常常是按可選擇的產(chǎn)品組件的價(jià)格進(jìn)行銷(xiāo)售。
將物理服務(wù)器遷移到虛擬服務(wù)器是非常復(fù)雜的工作，以至于經(jīng)常令管理人員望而卻步，特別涉及到企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)更是如此。大多數(shù)虛擬化軟件廠(chǎng)商提供遷移工具，而且某些廠(chǎng)商不僅提供從物理服務(wù)器到虛擬服務(wù)器的遷移工具，他們還提供虛擬環(huán)境間甚至從虛擬服務(wù)器遷移到物理服務(wù)器的遷移工具。在物理服務(wù)器到虛擬服務(wù)器的遷移過(guò)程中，預(yù)估物理服務(wù)器的資源使用率趨勢(shì)并以此為基礎(chǔ)配置夠用的虛擬服務(wù)器是非常重要的，其重要性甚至要高于將數(shù)據(jù)遷移到可靠的虛擬服務(wù)器時(shí)的要求。僅有非常有限的P2V(PhysicaltoVirtual的簡(jiǎn)稱(chēng))工具具有預(yù)估資源使用趨勢(shì)的能力。
3、平臺(tái)支持
虛擬化技術(shù)將虛擬服務(wù)器從其下的硬件中抽象出來(lái)，但這并不意味著虛擬基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以支持任何硬件。需要特別注意的是，硬件虛擬化和并行虛擬化必須支持從CPU芯片到顯卡等計(jì)算機(jī)的所有硬件。而操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)建立在標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)之上，因此自然而然的支持操作系統(tǒng)支持的所有硬件，所以操作系統(tǒng)虛擬化產(chǎn)品部署過(guò)程更容易。某些虛擬化技術(shù)除了支持基本的硬件，還有充分利用所有硬件的能力，包括支持SMP、64位處理器，直到16路CPU和64GB的內(nèi)存。
4、遷移
虛擬化技術(shù)將虛擬服務(wù)器從硬件中抽象出來(lái)，這樣做最大好處是虛擬服務(wù)器可以在不同物理服務(wù)器中來(lái)回遷移。遷移能力允許將虛擬服務(wù)器克隆出來(lái)，或從一臺(tái)物理服務(wù)器遷移到另外一臺(tái)。遷移的好處包括：
消除由于硬件升級(jí)或出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)造成的宕機(jī)時(shí)間
避免軟件更新時(shí)的宕機(jī)時(shí)間
可以按需求將虛擬服務(wù)器遷移到更強(qiáng)或更弱的服務(wù)器上
許多虛擬化解決方案擁有克隆或遷移能力，但他們?cè)谲浖δ堋⑾拗坪统杀痉矫嬗邢喈?dāng)大的差異。
高端的零宕機(jī)解決方案遷移成本極高且需要SAN集中存儲(chǔ)設(shè)備的支持，而遷移作為Virtuozzo虛擬化操作系統(tǒng)軟件的基本功能，提供了另外一種可以在任何聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器之間進(jìn)行的低成本零宕機(jī)遷移解決方案。在做服務(wù)器遷移時(shí)，您需要評(píng)估遷移的重要性，明確怎樣遷移才能更適應(yīng)您的企業(yè)應(yīng)用環(huán)境。
5、資源管理
三類(lèi)不同的虛擬化技術(shù)對(duì)服務(wù)器資源分配采用不同的處理方式。硬件虛擬化技術(shù)和并行虛擬化技術(shù)將虛擬出的硬件資源分配給不同的虛擬服務(wù)器使用。這兩種技術(shù)在分配和更換硬件資源方面的靈活性有所不同。某些資源是動(dòng)態(tài)的可以實(shí)時(shí)更新，而其他資源可能需要重起服務(wù)器或至少中斷虛擬服務(wù)器。實(shí)際上這兩種技術(shù)為虛擬服務(wù)器分配的是虛擬資源，虛擬的資源會(huì)有很多的限制，比如可以用于分配的CPU和內(nèi)存資源總是有限的。
對(duì)資源的管理是非常靈活的，允許在不中斷應(yīng)用服務(wù)或虛擬服務(wù)器情況下實(shí)時(shí)更新資源。特別需要指出的是SWsoft的Virtuozzo允許任何臨時(shí)需要更多資源的虛擬服務(wù)器猝發(fā)性使用服務(wù)器中未被占用的資源。
6、隔離和安全
對(duì)于隔離和安全問(wèn)題，每種虛擬化技術(shù)的處理方式都不同。虛擬化解決方案最基本的組件就是分區(qū)。所有虛擬計(jì)算機(jī)必須完全的隔離，這樣進(jìn)程、動(dòng)態(tài)連接庫(kù)及應(yīng)用程序才不會(huì)影響同一臺(tái)服務(wù)器的其他虛擬服務(wù)器上的應(yīng)用。
相對(duì)于普通服務(wù)器，由于虛擬化技術(shù)改變了訪(fǎng)問(wèn)節(jié)點(diǎn)和不同的組件，所以不太可能對(duì)于虛擬服務(wù)器的實(shí)施常規(guī)性攻擊。同隔離一樣，對(duì)于同一臺(tái)物理服務(wù)器上的兩個(gè)虛擬服務(wù)器來(lái)說(shuō)，彼此之間的安全同樣重要。
每種技術(shù)在處理隔離和安全問(wèn)題時(shí)采用不同的方式，除了XEN和SolarisContainer外，已經(jīng)有大量的客戶(hù)對(duì)現(xiàn)有的虛擬化技術(shù)作了廣泛的試驗(yàn)確保這些技術(shù)隔離和安全的級(jí)別是可靠的。
7、服務(wù)器利用率
許多客戶(hù)采用虛擬化項(xiàng)目是因?yàn)榉?wù)器的使用率經(jīng)常只有15%—50%。提升服務(wù)器的利用率可以顯著降低數(shù)據(jù)中心的資源總擁有成本。在服務(wù)器合并項(xiàng)目中主要考慮的成本因素有數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)、電力和年復(fù)一年的硬件維護(hù)成本。
在評(píng)估不同虛擬化解決方案的資源利用率時(shí)，需要考慮在一臺(tái)物理服務(wù)器上能夠運(yùn)行的虛擬服務(wù)器的數(shù)量限制。盡管所有的虛擬化技術(shù)對(duì)虛擬服務(wù)器的數(shù)量都沒(méi)有限制，但在過(guò)去由于過(guò)高的額外損耗，根本就不能支持更多的虛擬服務(wù)器數(shù)量。
技術(shù)在處理服務(wù)器利用率方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)在一臺(tái)物理服務(wù)器上沒(méi)有限制虛擬服務(wù)器的數(shù)量，高效的架構(gòu)使得在單個(gè)服務(wù)服務(wù)器上在硬件條件允許的情況下可以支持更多的虛擬服務(wù)器，這無(wú)疑極大的提高了服務(wù)器的實(shí)際使用率，同時(shí)最大化服務(wù)器的性?xún)r(jià)比和投資回報(bào)率。
8、開(kāi)通效率
在2005年，IdeasInternational公司完成了一項(xiàng)針對(duì)服務(wù)器虛擬化的研究。
這一研究的主要目的是研究回顧選擇服務(wù)器虛擬化項(xiàng)目的原因是否和實(shí)際從該項(xiàng)目中獲益的結(jié)果是一致的。研究人員驚奇的發(fā)現(xiàn)，最意想不到的好處居然是在服務(wù)器開(kāi)通方面節(jié)約了大量時(shí)間。
每個(gè)虛擬化解決方案的服務(wù)器開(kāi)通能力是不同的。某些解決方案提供了模板和預(yù)先設(shè)置工具或定制配置提前縮短了開(kāi)通時(shí)間。不同處理方法的開(kāi)通時(shí)間從30秒到1小時(shí)有很大的差別。與獨(dú)立服務(wù)器來(lái)比，虛擬服務(wù)器急劇的縮短了服務(wù)器的開(kāi)通時(shí)間。
9、預(yù)期的虛擬化部署
排名前3位的服務(wù)器虛擬化部署情景分別是：測(cè)試和研發(fā)，服務(wù)器合并和災(zāi)難恢復(fù)。
排名第一位的部署情景是測(cè)試和研發(fā)項(xiàng)目，因?yàn)檠邪l(fā)人員需要使用許多不同的操作系統(tǒng)環(huán)境，這使得相關(guān)成本的很難估計(jì)。研發(fā)組織需要不同的操作系統(tǒng)，較好的選擇是硬件虛擬化。
virtualization計(jì)劃支持多操作系統(tǒng)，但卻遲遲沒(méi)有發(fā)布相關(guān)功能。SWsoft的Linux版Virtuozzo同樣支持在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行同一版本內(nèi)核的不同Linux發(fā)布版本的虛擬服務(wù)器。對(duì)于需要快速創(chuàng)建大量服務(wù)器來(lái)進(jìn)行壓力測(cè)試的組織來(lái)說(shuō)大多數(shù)虛擬化技術(shù)已經(jīng)夠用，但有的虛擬化技術(shù)可以更快地開(kāi)通服務(wù)器。
服務(wù)器合并(涉及到現(xiàn)有應(yīng)用或新應(yīng)用)通常發(fā)生在支持在線(xiàn)應(yīng)用和數(shù)據(jù)的生產(chǎn)型服務(wù)器中。服務(wù)器合并需要考慮的兩個(gè)因素是處理?yè)p耗和服務(wù)器利用率。對(duì)服務(wù)器合并來(lái)說(shuō)最好的解決方案是操作系統(tǒng)虛擬化，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)虛擬化擁有更低的服務(wù)器損耗，因此能夠顯著的提升服務(wù)器的利用率。
災(zāi)難恢復(fù)解決方案是一個(gè)非常常見(jiàn)的虛擬化服務(wù)器部署方案。許多組織發(fā)現(xiàn)允許實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)和提供冗余系統(tǒng)的災(zāi)難恢復(fù)方案是極其昂貴的。由于虛擬化服務(wù)器可以被激活、重起且可在限定的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建重要服務(wù)器，所以虛擬化服務(wù)器在短時(shí)間內(nèi)快速成為經(jīng)濟(jì)高效且具有更高管理性能的災(zāi)難恢復(fù)解決方案之一。
10、總擁有成本
最后一個(gè)需要考慮的因素是對(duì)比每種虛擬化技術(shù)的總擁有成本。具有更多的功能和管理工具的解決方案價(jià)格也會(huì)更高。有的廠(chǎng)商要求為附加的功能和管理工具付費(fèi)，這就使比較各種虛擬化技術(shù)的總擁有成本變得更加困難。其他軟件廠(chǎng)商將主要的管理工具和其他附加功能作為基本的管理組件或服務(wù)器產(chǎn)品組件。考慮到基本產(chǎn)品所提供的性能和功能，再來(lái)進(jìn)行總體擁有成本的比較，您會(huì)驚奇的發(fā)現(xiàn)各種解決方案能提供的價(jià)值具有顯著的差別。
結(jié)論
現(xiàn)有的三種主流服務(wù)器虛擬化技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)和局限，這是其軟件架構(gòu)所固有的。每一種技術(shù)都最適合于特定的虛擬服務(wù)器場(chǎng)景。對(duì)于每種虛擬化技術(shù)類(lèi)型，每個(gè)軟件廠(chǎng)商所能提供的解決方案和工具也有很大的差別。希望這個(gè)評(píng)估表格能幫助您評(píng)估現(xiàn)有的服務(wù)器虛擬化技術(shù)，并幫助您選擇滿(mǎn)足您需求的最佳虛擬化解決方案。
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