聶 興
裝備指揮技術(shù)學(xué)院圖書館,北京 101416
虛擬機(jī)的概念早在19世紀(jì)60年代就已經(jīng)出現(xiàn)了,從那時(shí)起虛擬機(jī)被用來解決許多計(jì)算問題,如計(jì)算機(jī)程式的可移植問題和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。然而發(fā)展到今天,虛擬機(jī)除了搭建一些實(shí)驗(yàn)環(huán)境,主要針對(duì)的問題是硬件資源利用效率的低下。在計(jì)算機(jī)CPU和內(nèi)存的性能和數(shù)量按成倍提升的同時(shí),CPU和內(nèi)存在操作系統(tǒng)中的使用效率低下的情況不僅沒有改善反而加重。雖然軟件和操作系統(tǒng)的專家不斷提高效率,其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不比CPU和內(nèi)存發(fā)展的速度,因此讓單一硬件平臺(tái)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)的概念,成為了解決問題的重要途徑。
對(duì)于絕大部分人來說,最為熟悉的虛擬機(jī)就是Vmware workstation和微軟的Virtual PC這兩個(gè)常見的桌面虛擬機(jī)產(chǎn)品了。大家也從VMware workstation/Virtual PC上看到了虛擬機(jī)的完美表現(xiàn)。虛擬機(jī)的概念雖然很早就有了,但是虛擬機(jī)還是一個(gè)很新的技術(shù),尤其是企業(yè)級(jí)的虛擬機(jī),更是許多IT人員陌生的領(lǐng)域。
我們以VMware VI3/vSphere為例來主要介紹下企業(yè)虛擬機(jī)具備的功能和實(shí)現(xiàn)。
1)虛擬機(jī)最基本的功能OS in OS,即在一臺(tái)實(shí)體機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng),且在實(shí)體機(jī)不宕機(jī)的情況下各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)自運(yùn)行互不影響,因此我們可以在不同的虛擬機(jī)上安裝不同的服務(wù),以使不同的服務(wù)相互隔離,進(jìn)而避免某些服務(wù)的相互干擾;
2)自動(dòng)轉(zhuǎn)移的VMotion,如果某一臺(tái)ESX01服務(wù)器需要添加內(nèi)存時(shí),上面的虛擬機(jī)勢(shì)必要關(guān)機(jī)。但別忘了這些虛擬機(jī)都存在于SAN上,因此我們要做的就是辦這臺(tái)服務(wù)器的內(nèi)存狀態(tài)保存下來,然后然另一服務(wù)器ESX02讀取此內(nèi)存狀態(tài),并且將每一臺(tái)虛擬機(jī)的虛擬硬盤位置告訴ESX02服務(wù)器,最后讓ESX02啟動(dòng)原來在ESX01上運(yùn)行的虛擬機(jī)。在整個(gè)過程用戶甚至不會(huì)感覺到這些虛擬機(jī)已經(jīng)被轉(zhuǎn)移到ESX02上了;
3)自動(dòng)分配資源的DRS功能,除了VMotion之外,VMare最引以為傲的就是DRS功能。當(dāng)你的vSphere(VI4)設(shè)定了ESX群集功能之后,在這群集中的ESX服務(wù)器就可以開啟DRS功能。舉例來說,有多臺(tái)ESX服務(wù)器在群集中,上面各有其與性的虛擬機(jī)。如果有一臺(tái)服務(wù)器ESX01(配備單核低頻至尊)上的虛擬機(jī)開始進(jìn)行大量的CPU計(jì)算,導(dǎo)致其他的虛擬機(jī)開始出現(xiàn)性能降低的情況,此時(shí)vSphere(VI4)會(huì)檢查整個(gè)群集,并且將需要CPU計(jì)算最多的虛擬機(jī)移到目前CPU較空或是CPU較強(qiáng)大的ESX02服務(wù)器(配備四核高頻至尊)上;
4)永不宕機(jī)的HA(High Availability)功能,計(jì)算機(jī)宕機(jī)是IT人員最怕的事情。在vSphere(VI4)的群集設(shè)定中,HA就是用來解決這個(gè)問題的。高可用性一直是IT人員的終極夢(mèng)想,但是一個(gè)真正意義上永不會(huì)宕機(jī)的環(huán)境是無法做到的。不過在vSphere(VI4)中,HA已經(jīng)很好解決的單一ESX服務(wù)器宕機(jī)的狀況。如果有一臺(tái)ESX服務(wù)器發(fā)生了硬件故障而宕機(jī)時(shí),HA將會(huì)使用其他沒有故障的實(shí)體ESX服務(wù)器來將原來位于故障實(shí)體ESX服務(wù)器上的運(yùn)行的虛擬機(jī)重新啟動(dòng)。
無獨(dú)有偶,在Hyper-V中,微軟也利用Quik Migration、Live migration和群集等功能,實(shí)現(xiàn)了vSphere(VI4)的全部功能,并成為了vSphere(VI4)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。我們相信在微軟和VMware的良性競(jìng)爭(zhēng)下,不久的將來虛擬機(jī)市場(chǎng)的產(chǎn)品會(huì)更加完善和豐富,廣大企業(yè)的需要會(huì)得到更大的滿足。
鑒于虛擬機(jī)的功能特點(diǎn),虛擬機(jī)相對(duì)傳統(tǒng)服務(wù)器,虛擬機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn):
1)服務(wù)隔離。服務(wù)器隔離原則,是企業(yè)必須遵從的服務(wù)器搭建原則,尤其是不能將兩個(gè)或多個(gè)重要的服務(wù)搭建在一臺(tái)實(shí)體服務(wù)器上,因?yàn)檫@些服務(wù)之間可能會(huì)相互影響,甚至因一個(gè)服務(wù)的失敗而導(dǎo)致所有服務(wù)的失敗,而虛擬機(jī)卻很好的實(shí)現(xiàn)了服務(wù)的分開。一臺(tái)服務(wù)器可同時(shí)安裝幾臺(tái)虛擬機(jī),分別運(yùn)行不同的服務(wù)而互不影響;
2)提高了硬件資源效率?,F(xiàn)在普遍現(xiàn)象是第一的服務(wù)運(yùn)行在單一的服務(wù)器上。但由于現(xiàn)在服務(wù)器的配置普遍比較高,因此造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi),在一臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行幾臺(tái)虛擬機(jī)卻很好的利用了服務(wù)器的過剩資源,大幅提高了硬件資源的利用率。而虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)資源分配功能更是充分利用硬件資源的有力保證;
3)高可用性。由于虛擬機(jī)的群集和動(dòng)態(tài)遷移功能,實(shí)現(xiàn)了虛擬服務(wù)器從一臺(tái)實(shí)體服務(wù)器到另一實(shí)體臺(tái)服務(wù)器無間斷的動(dòng)態(tài)遷移,所以保證了服務(wù)的高可用性;
4)企業(yè)桌面環(huán)境管理。虛擬機(jī)還可以為企業(yè)不同的用戶提供不同的操作系統(tǒng),相同的用戶提供統(tǒng)一的操作系統(tǒng)和桌面環(huán)境,且不同的用戶會(huì)得到不同的服務(wù)。因此,虛擬機(jī)為企業(yè)的統(tǒng)一管理和維護(hù)提供了絕佳的方案和手段。
總之,虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)了我們傳統(tǒng)服務(wù)器無法實(shí)現(xiàn)的功能,虛擬機(jī)技術(shù)將會(huì)成為今后IT環(huán)境的設(shè)計(jì)原則,在各大廠家相繼推出成熟的產(chǎn)品之后,從小型的個(gè)人工作室到數(shù)十萬人的跨國(guó)企業(yè),將沒有一個(gè)幸免于虛擬機(jī)技術(shù)的全面襲擊。企業(yè)級(jí)虛擬機(jī)最大特色就是在多臺(tái)服務(wù)器加入后,可以完成虛擬機(jī)轉(zhuǎn)移的魔法。這一類的功能在實(shí)體機(jī)上是不可能實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)榫褪窃谌杭瑑膳_(tái)機(jī)器的配置也不可能一模一樣,也無法保持內(nèi)存的狀態(tài)。虛擬機(jī)解決許多企業(yè)上長(zhǎng)年來無法克服的重大難題,因此企業(yè)用虛擬機(jī)在這幾年大幅成長(zhǎng),并且有更多新的功能加入。如今,虛擬化技術(shù)的普及率越來越高,虛擬機(jī)在企業(yè)中使用也越來越多,已經(jīng)在企業(yè)中暫露頭角。Gartner預(yù)計(jì),2012年全球?qū)⒂谐^一半的工作負(fù)載被虛擬化,因此,可以預(yù)測(cè)未來的世界是虛擬機(jī)的世界,未來的企業(yè)環(huán)境更是虛擬機(jī)的環(huán)境。
[1]殷一鳴.基于虛擬機(jī)技術(shù)的安全驅(qū)動(dòng)模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-[D].上海交通大學(xué),2008.
[2]丁濤,郝沁汾,張冰.內(nèi)核虛擬機(jī)調(diào)度策略的研究與分析[D].2010系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,2010.