服务器虚拟化介绍
利用虚拟化基础架构技术，可以不断整合工作负载，从而充分利用服务器并降低运营成本。该基础架构技术不但使系统管理员能够管理更多的服务器，而且在置备新的软件服务和维护现有软件服务时，具有更高的灵活性，响应也更快速。最重要的是，它实现了各种基于 x86 的环境下管理工作的标准化和简化，这包括 Microsoft Windows、Linux、及Solaris x86 等 *** 作系统。
VMware 服务器虚拟化解决方案拓扑图
VMware虚拟架构可以让IT部门达成以下目标：
∙ 达到甚至超过每个CPU，4个负载的整合比率
∙ 更便宜的硬件和运作成本
∙ 在服务器管理方面的重大改进，包含添加，移动，变更，预制和重置
∙ 基础应用将变得更强壮和灾难抵御能力
VMware软件可帮助我方实现：
∙ 减少28％－53％的硬件成本
∙ 减少72％－79％的运作成本
∙ 减少29％－64％的综合成本
建设目标：
∙ 整合空闲服务器和存储资源，为新项目重新部署这些资源
∙ 提升运作效率
∙ 改进服务器的管理灵活性
∙ 通过零宕机维护改善服务等级
∙ 标准化环境和改进安全
∙ 灾难状态下，减少恢复时间
∙ 更少冗余的情况下，确保高可用性
∙ 更有效的适应动态商业的需求
∙ 在技术支持和培训方面降低成本
提高运营效率
部署时间从小时级到分钟级， 服务器重建和应用加载时间从 20-40 hrs到15-30 min， 每年节省10，00 人/小时（30台服务器）；
以前硬件维护需要之前的数天/周的变更管理准备和1 - 3小时维护窗口，现在可以进行零宕机硬件维护和升级。
提高服务水平
帮助建立业务和IT资源之间的关系，使IT和业务优先级对应；
将所有服务器作为大的资源统一进行管理，并按需自动进行动态资源调配；
无中断的按需扩容。
旧硬件和 *** 作系统的投资保护
不再担心旧系统的兼容性，维护和升级等一系列问题。
VMware虚拟化具有的主要功能
1、VMware VMotion
通过VMware VMotion可以实现虚拟机的动态迁移， 而服务不中断 。VMware VMotion 是一项由 VMware 独家提供的革命性技术，它可以将正在运行的虚拟机移动到另一台物理服务器上，同时使服务始终保持可用状态，并实现零停机。虽然 VMotion 需要用户手动执行，但是该产品也是 VMware DRS 等产品的基础，这些产品可在预定义的条件下自动移动虚拟机。
VMotion 是 VMware 第一款实现虚拟机分发的产品，它创造了条件，使您可以根据需要移动工作负载，以便维持服务级别和性能目标。现在可以在不安排停机时间、不中断业务运营的情况下执行硬件维护。
2、VMware Storage VMotion
Storage VMotion 对异构存储阵列执行的 *** 作与 VMotion 对物理服务器执行的 *** 作相同。Storage VMotion 可以将虚拟机磁盘文件从一个共享存储位置重新分配到另一个共享存储位置，并具有与 VMotion 相同的优势：零停机、连续的服务可用性和全面的事务完整性。
这些优势适用于在许多情景中管理存储容量和性能。其中包括从一个存储阵列迁移到另一个存储阵列，或将虚拟机磁盘文件移动到位于光纤通道阵列上经过性能优化的 LUN。Storage VMotion
的无中断特性意味着可以更积极地管理和平衡存储容量，以及
减少 I/O 性能问题。
3、VMware分布式资源调度（DRS）
除了 VMotion 和 VMware HA 等支持服务器超长正常工作时间和高可用性的产品之外，VMware 还开发了一些优化工具，用来维护 VMware Infrastructure 的高效率。VMware DRS 就是其中之一。VMware Infrastructure 将符合业界标准的服务器及其附带的网络和存储器聚合到一个共享的计算、网络和存储资源池。DRS 动态地分配和平衡计算容量以保证对资源的最优访问。
它主动监控容量利用率，并以智能化的方式在资源池中自动平衡虚拟机，以达到服务级别要求。DRS 根据定义的业务优先级和不断变化的容量需求在不同的虚拟机间分配可用的计算容量。当某个虚拟机的负载增大时，DRS 会自动将该虚拟机迁移到另一台可用资源较多的物理服务器，从而为它分配更多的容量。反之，当 VMware DRS 检测到资源池使用较少的服务器即可运行工作负载时，它会让它们进入待机模式，从而减少电力消耗。无论是哪种情况，它管理资源分配时都不需要让资源池中的虚拟机停机。
3、
VMware HA
共享存储访问的服务器主机的 CPU、内存和其他资源放在共享池中。VMware HA 产品将虚拟机重启自动化，所以它从位于资源池中的其他服务器主机而不是刚刚停机的主机处获取资源。由于硬件故障而失去一台 VMware ESX 主机并不会演化为一场灾难性事件，而仅仅意味着可用的资源池减少了。在群集中失去一台主机只会使资源减少，而不会失去虚拟机。VMware HA 会检测到故障主机，管理重新分配资源，并在另一台 VMware ESX 主机上重新启动故障主机的虚拟机。VMware HA 易于使用，可以为虚拟机中运行的应用程序提供经济高效的高可用性。
不需要专门的备用硬件，也不需要集成其他软件，就可以将停机时间和 IT 服务中断时间降到最低程度。VMware HA 可以实现 IT 环境的高可用性，而且避免了单一 *** 作系统或特定于应用程序的故障切换解决方案带来的成本和复杂性。
4、VMware Converter
这是一款自动将物理机、其他格式的虚拟机和第三方映像格式转换为 VMware
虚拟
机的工具。VMware 的客户主要使用 VMware Converter 来简化物理服务器环境的虚拟化流程。
VMware虚拟化方案的应用效果
根据以上服务器的虚拟化整合方案，新的虚拟构架能为系统应用提供前所未有的资源利用率，并为所有系统运算和I/O提供资源控制。虚拟构架完美地结合FC SAN存储，实现了最大的投资回报率。通过把物理系统整合到有虚拟构架的数据中心上去，可以体现如下的价值：
● 本次虚拟化整合以后，将目前的约20台服务器减少至4台左右。最终将会大大降
低机房能耗，大大降低运营成本。
● 该方案将极大的提供服务器整合的效率，大幅度简化服务器群管理的复杂性，管理
员只通过同一个虚拟主机管理系统，就可对所有的虚拟主机进行管理，同时虚拟主机管理软件能监控服务器CPU、内存使用情况，对于有服务器不正常工作时也会自动报警。
● 改造以后可以做到应用零停机，虚拟架构中虚拟机可动态在线从一台物理服务器迁
移到另一台物理服务器上，当物理服务器底层出现故障时，所有在线的虚拟机都可以自动迁移到另一台主机，保持应用不中断。这样将可提升系统的运作效率，虚拟化平台的虚拟机都可以进行在线的热迁移，无需停止业务系统应用。如果底层硬件需要更新的时候，只需要在新的服务器上安装虚拟主机底层，然后将虚拟主机加入集群，然后使用虚拟机的VMotion热迁功能，即可完成业务系统的迁移，在此过程中业务系统将不会停止工作。
● 空闲系统资源的整合，目前的业务系统多，又必须使用单独的系统，因此就得依靠
大量的服务器，但是以Web业务为主的系统本身对硬件的要求不是很高，这样就导致服务器资源利用率不高，而在服务器虚拟化整合以后，通过虚拟化的动态资源调配功能，保证服务器利用率的最大化。
● 不再担心旧系统的兼容性，维护和升级等一系列问题。
● 企业采用服务器虚拟化的好处：
● 1 减少服务器的数量，提供一种服务器整合的方法，减少初期硬件采购成本
2 简化服务器的部署、管理和维护工作，降低管理费用
3 提高服务器资源的利用率，提高服务器计算能力
4 通过降低空间、散热以及电力消耗等途径压缩数据中心成本
5 通过动态资源配置提高IT对业务的灵活适应力
6 提高可用性，带来具有透明负载均衡、动态迁移、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境
7 支持异构 *** 作系统的整合，支持老应用的持续运行
8 在不中断用户工作的情况下进行系统更新
9 支持快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案
VSphere 5产品介绍
VMware vSphere 5 的新增功能
VMware vSphere 是用于构建云计算基础架构的业界领先的虚拟化平台。它使用户能够自信地运行关键业务应用程序，更快地响应业务需求。
vSphere 加快了现有数据中心向云计算的转变，同时还支持兼容的公共云服务，从而形成了业界唯一的混合云模式的基础。
一 基础架构服务（计算、存储和网络）
1 计算
• vSphere ESXi 聚合 — vSphere 5 在 ESXi 虚拟化管理程序体系结构之上实现聚合。ESXi 是虚拟化管理程序的黄金级标准，它使 vSphere 用户能够利用
更精简的体系结构、更安全的占用空间和简化的修补及设置模型。
• vSphere 自动部署 — 自动部署是针对运行 ESXi 虚拟化管理程序的新 vSphere 主机的新部署和修补模型。数分钟即可部署更多 vSphere 主机，而且
更新也变得空前高效。
• 新的虚拟机格式（版本 8） — vSphere 5 中的新虚拟机格式具有若干新功能，包括支持： – Windows Aero 的 3D 图形
– USB 30 设备
• Apple 产品支持 — vSphere 5 支持将运行 OS X Server 106(Snow Leopard) 的 Apple Xserve 服务器作为客户 *** 作系统。
2 存储
• vSphere 存储 DRS — 通过分组、放置和平衡改进管理并实现更高效的存储资源利用。 • 配置文件驱动的存储 — 根据服务级别确定要用于给定虚拟机的适当存储。这样就简化了选择正确的存储并确保提供该存储的方法。
• vSphere 文件系统 — 通过无中断地升级到该平台的最新集群文件系统版本，从而利用增强的可扩展性和性能。
• vSphere 存储 I/O 控制 — 通过扩展网络文件系统 (NFS) 数据存储区中的限制和共享来改进服务级别协议 (SLA) 的管理和执行。
• vSphere Storage API Program — 利用支持精简配置的阵列集成 API 扩展。使用新的 vSphere 存储 DRS 和配置文件驱动的存储功能时，利用新的Storage Awareness and Discovery API与阵列交互。
3 网络
• vSphere 网络 I/O 控制 — 新的每虚拟机控制允许更精确地强制执行 SLA。
• vSphere Distributed Switch — 通过 NetFlow 来提高虚拟机流量的可见性，并通过 Switched Port Analyzer (SPAN) 和链路层发现协议 (LLDP) 支持来增强
监控和故障排除。
二 应用程序服务（可用性、安全性和可扩展性）
1 可用性
• vSphere High Availability — 新的体系结构可以实现一流的保证、简化的设置和配置以及更强的可扩展性。
• vSphere vMotion — 现在支持通过较高延迟的网络链路进行虚拟机迁移。
2 安全性
• ESXi 防火墙 — 新的面向服务且无状态的防火墙引擎可以按IP 地址或子网限制对特定服务的访问。这对于需要网络访问的第三方组件特别有用。
3 可扩展性
• 更大型的虚拟机 — 虚拟机现在可以增长到任何以前版本的 4倍，甚至可以支持最大型的应用程序。虚拟机现在可以拥有多达 32 个虚拟 CPU 和
1 TB RAM。
三 管理服务
核心管理
• vSphere Web 客户端 — 在全球任何位置从任何 Web 浏览器访问 vSphere。
• VMware vCenter Server 设备 — 将 vCenter Server 作为基于Linux 的虚拟设备来运行。摘 要：随着计算机技术的发展，服务器虚拟化技术已经被越来越多的企业所采用，使用这种技术可以大大提高服务器的使用效率。文章中主要介绍了两种虚拟化软件Vmware和Xen的结构特点，并分析了它们之间的区别。
关键词：服务器虚拟化 Vmware Xen
虚拟化将主宰未来的企业，在现在的国内，企业数据中心都是根据需求随时添加服务器设备，这些设备基本上都是分散的，不同品牌、不同配置甚至不同架构，最致命的是，在其上运行的应用并不能够充分利用服务器所有的资源，占用到15%―20%的服务器资源是一个普遍现象，而使用虚拟化技术可以减少服务器数量的增加，简化服务器管理，同时明显提高服务器利用率、网络灵活性和可靠性。将多种应用整合到少量企业级服务器上即可实现这一目标。通过整合及虚拟化，数百台服务器可以减少至数十台。10%甚至更低的服务器利用率将提高到60%或更高，IT基础设施的灵活性、可靠性和效率也将得到改进。由此可见虚拟化技术成为各个企业和研究机构的重要课题。下面简单介绍一下两种虚拟化软件及其区别。
一、VMware
VMware是业界著名的虚拟机产品，它有VMware Workstation、VMware GSX Server、VMware ESX Server等系列产品。VMware的VMM可以有两种结构形式，即Standalone和Hosted。Standalone的结构形式是指，VMM作为一层直接运行在硬件平台上的软件层，在它上面可以创建和管理多个客户虚拟系统。这种结构的VMM有点像一个 *** 作系统，它包含硬件平台的驱动，受到硬件平台种类的限制。它适合于服务器的应用环境，其典型的产品是VMware ESX Server。
Hosted结构的VMM作为 *** 作系统的一个应用程序运行，它可以利用 *** 作系统自身的内存管理、CPU调动、硬件驱动和资源管理。VMware Workstation使用的是Hosted的结构，是设计来让一些应用程序，比方软件的研发或测试程序来执行，同时Server版本的目标则针对数据库以测试软件更新、简化应用程序的提供，或使用虚拟的设备等功能。ESX Server可以藉由不使用 *** 作系统来大量增加效能。相反的，ESX使用自己设计的 *** 作系统核心，可以直接在计算机上执行。这个方法可以同时支持更多的虚拟服务器，但ESX核心支持的硬件并不多。
由于VMware的目标平台是x86平台，因此，它也同样面临着x86平台不完全支持虚拟化的问题。VMware的解决方法是其专利技术，在需要VMM参与的地方，动态重写部分虚拟系统的指令，使其可以trap到VMM。
此外，VMware还有Virtual Center。VMotion应用在IBM Blade Center刀片服务器上，使之具备更好的d性和可用性，结合刀片服务器的模块化和可扩展性，可以增加内存和I/O能力的扩展比例，混合刀片间的工作负载均衡。Virtual Center采用集中式管理，可以监控系统的可用性及性能，并可以自动告警，SDK与现有管理工具整合，通过稳定的访问控制保证系统安全。VMotion技术使用户在保持连续的服务可用性的同时，还可以将实时运行企业用户关键业务的虚拟机，从一台物理主机转移到另一台物理主机，并动态获得每台物理服务器资源的极佳利用率、零宕机维护、快速重新配置，以及持续的工作负载整合能力。
二、Xen
Xen VMM（Virtual Machine Monitor）是由剑桥大学计算机实验室开发的一个开源项目，它能够让我们创建更多的虚拟机，每一个虚拟机都是运行在同一个 *** 作系统上的实例。
这些客户OS可以是修补过的Linux内核24或26，也可以是修补过的NetBSD/FreeBSD内核。用户应用程序就运行在这些客户OS上，并不需要修改任何代码。但是，随着将来的处理器能支持虚拟化，内核也就不需要打补丁了。比如说，Intel的VT和AMD的Pacifica处理器都将包括这种支持。
在Xen中，一个“系统管理程序”运行在0环，客户OS运行在1环，应用程序运行在3环。这种关系对于x64/64有一点不同，就是客户内核和应用程序都运行在3环上。
Xen自身被称为“系统管理程序”，是因为它比客户OS的系统管理代码运行所需的特权级还高。
当系统引导的时候，Xen被装载到0环的内存中。它在1环上启动修补过的内核，这被称作是domain 0（注：domain是指一个运行中的虚拟机，在其上有一个guest OS在执行）。从这个domain开始，你可以创建更多的domain，也可以销毁它们，还可以进行domain的迁移、设置参数等等。你创建的那些domain也运行在1环它们的内核中。用户应用程序运行在3环。
目前，修补过的Linux内核24和26可以作为domain 0。据Xen开发者所说，将来domain 0仅支持26的内核补丁。构造domain 0的大部分工作是在xen/arch/x86/domain_buildc中的construct_dom0()方法中实现的。
物理设备驱动程序只能运行在特权级，也就是domain 0上。Xen依靠Linux或其它修补过的OS内核对它所有的设备提供虚拟化支持。这样的好处就是Xen的开发者不必再去开发设备驱动程序。
在一个有标签TLB的处理器上使用Xen能够大大提高性能。标签TLB能够把ASID（Address Space Identifier）放在TLB入口处。有了这个特性，当处理器在系统管理程序和客户OS之间切换时就不需要刷新TLB了，这大大减少了系统开销。
三、两者主要区别
目前Xen和VMware是市场上主流的两大虚拟化产品。现在我就来谈谈这两大产品背后的架构有什么区别，以及这一技术在未来会如何发展。VMware ESX服务器的架构是建立在直接执行（直接在硬件上上运行用户级的虚拟机编码）和二进制译码（对特权级别编码进行动态编译）的基础上的。从根本上说，它把一个完整的X86平台导出到虚拟机上，ESX服务器可以使大多数能在X86上执行的 *** 作系统都能在虚拟机上运行，而不需要进行任何修改。Xen的架构中使用了一种叫Para虚拟化技术(Para Virtualization)，对虚拟出来的客户 *** 作系统（Guest OS）进行修改，使它知道它是在虚拟环境下运行。
那么这两种方式有什么不同呢？最大的不同就是对输入/输出（I/O）设备的处理。虚拟机I/O端口和每个物理I/O端口设备之间如何路由在很大程度上影响虚拟平台架构的性能、便携性、可持续性和稳定性。Xen采用的是分离驱动模式，真实驱动存在于一个中间层,这个中间层叫服务虚拟机，其他虚拟机上的特殊驱动通过这个服务虚拟机进行通讯。这种方法能提供很好的性能，但是对于闭源和传统 *** 作系统支持有限。在ESX中，虚拟机的虚拟设备驱动与ESX内核里的物理设备驱动直接相互连接。ESX虚拟机可以为其虚拟设备使用现成的（off-the-shelf）驱动。这不仅能提供高性能，还能提供更广泛的 *** 作系统支持。然而在这个模型里，新的设备驱动必须要导入到ESX内核中。为了解决I/O虚拟化的平衡问题和复杂化问题，戴尔与英特尔、AMD这样的合作伙伴以及外设硬件供应商们一起，在芯片组和I/O设备中引入了虚拟化支持。企业级虚拟化解决方案的另外一个重要部分就是其管理。戴尔OpenManage这样的产品附送VMware Virtual Center、P2V 和VM Importer，提供了整套工具，能有效进行部署、监控、 *** 作自动化，以及对虚拟IT数据中心进行管理。Novell和Red Hat都在它们的 *** 作系统中整合了对Xen平台的管理，方法是运用像YaST和Anaconda这样的安装和配置工具以及Virtual Machine Manager这样的管理工具。
四、虚拟化技术的未来
资讯科技及通讯业研究权威Gartner估计，由现在至2010年间，虚拟化将会是资讯基建及营运领域中最重要的技术，并会彻底改变资讯科技部门管理、采购、部署、规划，以及其所提供服务的收费模式。虚拟化目前不再只着重技术，而是更加着重企业内的流程改变及文化变迁。虚拟化可让服务以另一种模式提供。每个经虚拟化的层面都可作独立的管理，或甚至由他人所掌管，例子包括串流式应用或员工所拥有的个人计算机一样。这一切均要求企业文化作出重大改变。
参考文献：
[1]郭庭廷,吴玮揭开虚拟化神秘面纱[J]机械工业信息与网络，2007，(03)
[2]成凯透视虚拟化技术[J]软件世界，2007，(11)
[3]伍班权虚拟化技术及其发展[J]办公自动化，2007，(12)
[4]杨晓伟基于Xen的X86虚拟机性能调优[J]计算机工程，2006，(24)
[5]刘志平基于VMware虚拟网络的构建[J]内蒙古大学学报(自然科学版)，2007，(01)
[6]赵祖荫基于VMware软件的虚拟计算机的构建方法[J]微型电脑应用，2004，(06)
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