聶 興

裝備指揮技術學院圖書館，北京 101416

虛擬機的概念早在19世紀60年代就已經出現(xiàn)了，從那時起虛擬機被用來解決許多計算問題，如計算機程式的可移植問題和操作系統(tǒng)的設計問題。然而發(fā)展到今天，虛擬機除了搭建一些實驗環(huán)境，主要針對的問題是硬件資源利用效率的低下。在計算機CPU和內存的性能和數(shù)量按成倍提升的同時，CPU和內存在操作系統(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，其速度遠遠不比CPU和內存發(fā)展的速度，因此讓單一硬件平臺運行多個操作系統(tǒng)的概念，成為了解決問題的重要途徑。

對于絕大部分人來說，最為熟悉的虛擬機就是Vmware workstation和微軟的Virtual PC這兩個常見的桌面虛擬機產品了。大家也從VMware workstation/Virtual PC上看到了虛擬機的完美表現(xiàn)。虛擬機的概念雖然很早就有了，但是虛擬機還是一個很新的技術，尤其是企業(yè)級的虛擬機，更是許多IT人員陌生的領域。

我們以VMware VI3/vSphere為例來主要介紹下企業(yè)虛擬機具備的功能和實現(xiàn)。

1）虛擬機最基本的功能OS in OS，即在一臺實體機上同時運行多個操作系統(tǒng)，且在實體機不宕機的情況下各個系統(tǒng)獨自運行互不影響，因此我們可以在不同的虛擬機上安裝不同的服務，以使不同的服務相互隔離，進而避免某些服務的相互干擾；

2）自動轉移的VMotion，如果某一臺ESX01服務器需要添加內存時，上面的虛擬機勢必要關機。但別忘了這些虛擬機都存在于SAN上，因此我們要做的就是辦這臺服務器的內存狀態(tài)保存下來，然后然另一服務器ESX02讀取此內存狀態(tài)，并且將每一臺虛擬機的虛擬硬盤位置告訴ESX02服務器，最后讓ESX02啟動原來在ESX01上運行的虛擬機。在整個過程用戶甚至不會感覺到這些虛擬機已經被轉移到ESX02上了；

3）自動分配資源的DRS功能，除了VMotion之外，VMare最引以為傲的就是DRS功能。當你的vSphere（VI4）設定了ESX群集功能之后，在這群集中的ESX服務器就可以開啟DRS功能。舉例來說，有多臺ESX服務器在群集中，上面各有其與性的虛擬機。如果有一臺服務器ESX01（配備單核低頻至尊）上的虛擬機開始進行大量的CPU計算，導致其他的虛擬機開始出現(xiàn)性能降低的情況，此時vSphere（VI4）會檢查整個群集，并且將需要CPU計算最多的虛擬機移到目前CPU較空或是CPU較強大的ESX02服務器（配備四核高頻至尊）上；

4）永不宕機的HA（High Availability）功能，計算機宕機是IT人員最怕的事情。在vSphere（VI4）的群集設定中，HA就是用來解決這個問題的。高可用性一直是IT人員的終極夢想，但是一個真正意義上永不會宕機的環(huán)境是無法做到的。不過在vSphere（VI4）中，HA已經很好解決的單一ESX服務器宕機的狀況。如果有一臺ESX服務器發(fā)生了硬件故障而宕機時，HA將會使用其他沒有故障的實體ESX服務器來將原來位于故障實體ESX服務器上的運行的虛擬機重新啟動。

無獨有偶，在Hyper-V中，微軟也利用Quik Migration、Live migration和群集等功能，實現(xiàn)了vSphere（VI4）的全部功能，并成為了vSphere（VI4）的有力競爭者。我們相信在微軟和VMware的良性競爭下，不久的將來虛擬機市場的產品會更加完善和豐富，廣大企業(yè)的需要會得到更大的滿足。

鑒于虛擬機的功能特點，虛擬機相對傳統(tǒng)服務器，虛擬機有以下優(yōu)點：

1）服務隔離。服務器隔離原則，是企業(yè)必須遵從的服務器搭建原則，尤其是不能將兩個或多個重要的服務搭建在一臺實體服務器上，因為這些服務之間可能會相互影響，甚至因一個服務的失敗而導致所有服務的失敗，而虛擬機卻很好的實現(xiàn)了服務的分開。一臺服務器可同時安裝幾臺虛擬機，分別運行不同的服務而互不影響；

2）提高了硬件資源效率?，F(xiàn)在普遍現(xiàn)象是第一的服務運行在單一的服務器上。但由于現(xiàn)在服務器的配置普遍比較高，因此造成了資源的嚴重浪費，在一臺服務器運行幾臺虛擬機卻很好的利用了服務器的過剩資源，大幅提高了硬件資源的利用率。而虛擬機的動態(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。由于虛擬機的群集和動態(tài)遷移功能，實現(xiàn)了虛擬服務器從一臺實體服務器到另一實體臺服務器無間斷的動態(tài)遷移，所以保證了服務的高可用性；

4）企業(yè)桌面環(huán)境管理。虛擬機還可以為企業(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，且不同的用戶會得到不同的服務。因此，虛擬機為企業(yè)的統(tǒng)一管理和維護提供了絕佳的方案和手段。

總之，虛擬機實現(xiàn)了我們傳統(tǒng)服務器無法實現(xiàn)的功能，虛擬機技術將會成為今后IT環(huán)境的設計原則，在各大廠家相繼推出成熟的產品之后，從小型的個人工作室到數(shù)十萬人的跨國企業(yè)，將沒有一個幸免于虛擬機技術的全面襲擊。企業(yè)級虛擬機最大特色就是在多臺服務器加入后，可以完成虛擬機轉移的魔法。這一類的功能在實體機上是不可能實現(xiàn)的，因為就是在群集，兩臺機器的配置也不可能一模一樣，也無法保持內存的狀態(tài)。虛擬機解決許多企業(yè)上長年來無法克服的重大難題，因此企業(yè)用虛擬機在這幾年大幅成長，并且有更多新的功能加入。如今，虛擬化技術的普及率越來越高，虛擬機在企業(yè)中使用也越來越多，已經在企業(yè)中暫露頭角。Gartner預計，2012年全球將有超過一半的工作負載被虛擬化，因此，可以預測未來的世界是虛擬機的世界，未來的企業(yè)環(huán)境更是虛擬機的環(huán)境。

[1]殷一鳴.基于虛擬機技術的安全驅動模型設計與實現(xiàn)-[D].上海交通大學，2008.

[2]丁濤，郝沁汾，張冰.內核虛擬機調度策略的研究與分析[D].2010系統(tǒng)仿真技術及其應用學術會議論文集，2010.