什么是虚拟化?为什么要虚拟化？

一什么是虚拟化？
简单来讲，虚拟化就是为一些组件创建虚拟（而不是物理）版本的过程。虚拟化可以应用到计算机、 *** 作系统、存储设备、应用或网络。但是，服务器虚拟化才是虚拟化的核心。 现如今的 x86 服务器的设计存在局限性，每次只能运行一个 *** 作系统和应用，这为 IT 部门带来了挑战。因此，即使是小型数据中心也必须部署大量服务器，而每台服务器的容量利用率只有 5% 到 15%，无论以哪种标准来衡量，都十分的低效。
虚拟化使用软件来模拟硬件并创建虚拟计算机系统。这样一来，企业便可以在单台服务器上运行多个虚拟系统，也就是运行多个 *** 作系统和应用，而这可以实现规模经济以及提高效益。
二为什么要虚拟化？
虚拟化技术能为我们解决很多以前解决不了的技术：
1、服务器整合技术：这个技术在没有虚拟化技术之前是很难完成的。因为什么东西都是实际存在的，想把两个工作相对较少的服务器整合到一起是很困难的。然而当有了虚拟化技术以后使这种服务器整合技术变得非常容易。而这个技术需要借助我下面介绍的2、3条技术。
2、负载均衡技术：
负载均衡技术是只在每台服务器上安装一个负载均衡器，然后设置很多的调度算法及临界值。来判断此时此刻服务器的压力是轻还是重。然后根据轻重来完成服务器的合并，而合并又依据了第三条技术。
3、动态迁移技术：这个技术是前两个技术的根基，但是却不只仅仅限于前两个技术。它的目的是可以在服务器开启的状态下，把其上面的虚拟机迁移到其他的服务器上面。工作原理大体是先将目标服务器上模拟出此服务器的硬件状态，然后迁移数据，最后释放此服务器的信息。
4、克隆技术：这个技术说起来和上面那个技术很像，但是却不一样。克隆技术是把一台服务器的环境配置好了后可以通过克隆技术使其他的机子都达到和这台机子一样的效果，假如要配置100台甚至1000台服务器的话这种克隆技术是非常可观的。它和动态迁移的区别是在服务器不停机的状态下，动态迁移要求迁移的彼此必须是共享内存的，但是克隆并没有这个限制。
5、灾难恢复技术：灾难恢复是所有大型公司必须考虑的问题，因为当一些意外发生时，比如：突然断电，硬件损坏，洪水，地震，等一系列情况是，如何把灾难所造成的数据损失降到最低甚至是不损失。这要依靠第六条技术。
6、虚拟快照技术：虚拟快照技术是将虚拟机此时的状态像照片一样保存下来，当然我说的很容易，其实现原理需要非常复杂，包括cpu运行状态，内存中的数据等等。这样保存下这些虚拟技术当发生灾难或者某些失误导致虚拟机出问题时，可以很快恢复。
7、改善系统可用性。这里的可用性只得是零 down机，在这种情况下我们才可以使得效率最大化。而零down机的前提是每台服务器必须要有一个镜像，在主虚拟机和次虚拟机之间有一条心跳线来维持两者之间的关系，当心跳线停止时，次虚拟机立马启动，代替主虚拟机。
8、安全性：我们直到虚拟化在硬件层上都有一层VMM来时时刻刻侦测每台虚拟机的动向，包括捕获异常，解决门事件，完成调度等等。所以当一些危险因素来临时由于VMM的存在使得我们可以非常快的侦测到这个问题并解决它。这能比以前的硬件层上面直接是 *** 作系统快速很多。

简介：山西虚拟现实产业技术研究院有限公司，成立于2019年，位于山西省太原市，是一家以从事零售业为主的企业。企业注册资本500万人民币，实缴资本240万人民币。通过天眼查大数据分析，山西虚拟现实产业技术研究院有限公司参与招投标项目1次；知识产权方面有商标信息2条，专利信息4条，著作权信息16条；此外企业还拥有行政许可2个。

摘 要十堰日报社通过虚拟化技术构建了服务器技术运维平台，提高了整体的可靠性。关键词虚拟化技术；虚拟服务器一、背景报社经过多年的信息化建设，大批业务系统相继上线，服务器数量逐年增多，产生了一些问题：（1）成本高。硬件成本较高，运营和维护成本高，包括数据中心空间、机柜、空调、耗电量等。（2）可用性低。因为每个服务器都是单机，如果配置为双机模式的话，造价成本会更高。（3）系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行，造成应用中断。（4）缺乏可管理性，系统数量太多难以管理，新服务器和应用的部署时间长，大大降低服务器重建和应用加载时间。（5）兼容性差，系统和应用迁移到新的硬件需要和旧系统兼容的系统。对于这些情况，利用虚拟化技术能得到很好的解决。使用虚拟化技术，可以节约硬件的投资，简化硬件维护 *** 作。实现了虚拟化还可以为各种系统的实验提供方便的硬件平台。将来如果构建云平台，虚拟化是必要的基础。
二、服务器虚拟化技术
1．服务器虚拟化概念。关于服务器虚拟化的概念，各个厂商都有自己不同的定义，然而其核心思想是一致的，能够通过区分资源的优先次序，并随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。
2．服务器虚拟化的技术特性。虚拟化技术不但可以解决数据管理的难题，还可灵活更新软件、数据和硬件 *** 作平台。有了虚拟化技术，一台物理服务器可以被“划分”成数台“虚拟”的机器，每台都能独立运行自己的 *** 作系统，从而避免传统的“一台服务器+一种应用”的孤岛模式。分区。在单一物理服务器上运行多个虚拟机。隔离。在同一服务器的虚拟机之间相互隔离。封装。整个虚拟机都保存在文件中，而且可以通过移动和复制这些文件的方式来移动和复制该虚拟机。相对一间独立。无需修改即可在任何服务器上运行虚拟机。
3．服务器虚拟化的优越性。一是减少服务器的数量，提供一种服务器整合的方法，减少初期硬件采购成本。二是简化服务器的部署、管理和维护工作，降低管理费用。三是提高服务器资源的利用率，提高服务器计算能力。四是通过降低空间、散热以及电力消耗等途径压缩数据中心成本。五是通过动态资源配置提高IT对业务的灵活适应力。六是提高可用性，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。七是支持异构 *** 作系统的整合，支持老应用的持续运行。八是在不中断用户工作的情况下进行系统更新。九是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。
三、方案选择
业界比较主流的虚拟化方案为VMware 公司的vSphere、微软公司的Hyper-V和Critx公司的XenServer。我们首先排除了Critx公司的XenServer。因为这个产品主要优势在LINUX系统平台上，而我们主要的信息系统运行现在WINDOWS系统上。据了解，XenServe的市场份额占有比较低，采用市场份额不高的产品对信息系统本身就是一个风险。根据厂商提供的产品参数，我们就vSphere和Hyper-V的产品性能做了比较认真做了比较。虽然觉得vSphere在技术指标上比Hyper-V更优越些，但综合考虑，还是决定采用Hyper-V，原因如下：（1）高级内存管理：虽然vSphere虚拟机内存动态可以节约资源，但会降低虚拟系统的性能；（2）高级储存管理：因暂时不考虑虚拟化数据库服务器，此项可以暂不考虑；（3）高I/O 可扩展性、主机资源管理、灵活的资源分配：主要考虑的是虚拟化轻负载服务器，影响不大；（4）虚拟化安全技术：对于非文件服务器，这个问题影响比较小。我们的技术人员对于微软的产品比较熟悉，Hyper-V对于经验丰富的WINDOWS管理员来说是非常易于部署和管理的。而vSphere则需要进行培训，这将是增大时间和经费成本。因此，我们认为采用低成本的Hyper-V基本可以达到项目实施的要求。
四、项目执行
（一）项目目标
报社内部的应用系统主要有采编业务、广告业务、发行管理、财务等各种应用系统。各系统基本使用单独的服务器，关键业务还有备份服务器。各系统基本为应用服务器加数据库的架构。项目的目标是将轻负荷的应用服务器虚拟化，将数据库统一。这样既可减少硬件的的支出，也可保证系统性能和数据的安全。
（二）实现步骤
1．建立虚拟机域，安装虚拟机服务器。为了管理方便和安全性，我们新建了一个独立的虚拟机宿主服务器的域。微软有一个虚拟机宿主机的管理程序Virtual Machine Manger Server(VMM)，可以对多台虚拟宿主机和其上运行的虚拟机进行统一管理，并可以将虚拟机在不同的宿主机之间进行迁移，还可以定义一系列的任务实现系统维护的自动化。
微软的的Hyper-V服务器安装可以采用：单纯的MS Hyper-V Server安装，这种方法占用内存最小，但设置麻烦，而且很难使用本地界面管理虚拟机服务；使用Window 2008 Server的Hyper-V服务器角色。这种方法会多占用内存，但管理非常方便，并且可以使用Window 2008 Server的许多其他功能。因此，我们采用了Window 2008 Server的Hyper-V服务的形式建立了虚拟机。
2．转化物理机。使用微软解决方案最大的便利是可以使用其物理机转化Agent，方便实现原有物理服务器的转化。VMM2008提供了自动流程，可以以设定虚拟机，远程安装转化Agent，自动转化，自动删除Agent，自动部署虚拟机，自动关闭物理机，并启动虚拟机，且所有的参数完全保持一致。从用户的角度只是感到服务器有一段宕机时间，完全不会感觉到服务器的迁移。
3．实施效果。我们使用一台域控制服务器，三台虚拟化宿主机，一台数据库服务器，共虚拟化了8台服务器。包括广告管理系统服务器、发行管理系统服务器、杀毒软件服务器、SNMP监控服务器等物理服务器。三台虚拟机的CPU使用率基本维持在10％之下，系统运行稳定。
五、结论
我社通过虚拟化技术构建了高可用性的技术运维平台，用有限的资金实现了对当前服务器系统的升级，同时又具有灵活的、可变拓展空间，留足了扩展空间，为报社事业发展做好了技术准备。
参 考 文 献
[1]董嘉男．Windows Server 2008 Hyper-V配置与管理[J]．清华大学出版社
[2]胡嘉玺．虚拟智慧：VMware vSphere运维实录[J]．清华大学出版社
[3][美]吕斯特等著．陈奋译．虚拟化技术指南[J]．机械工业出版社
[4]王春海．中小企业虚拟机解决方案大全[J]．电子工业出版社

数据的高速增长，尤其是非结构化数据的日益飙升，不但对存储的容量有了进一步的需求，同时对存储的性能和功能也提出了更高的要求，这使得原有的单一的SAN（存储区域网络）或NAS（网络附加存储）系统已经不能全面满足用户的需求。同时，网络存储经过这几年的发展，SAN与NAS的融合已经势在必行，尤其是IP SAN的出现，更为融合奠定了技术基础。

统一存储其实就是一种能够整合iSCSI、NAS与SAN的存储系统，也就是说，统一存储能够在多个不同平台和应用之间共享一套硬件。因此，统一存储对于企业和机构都有着很强的吸引力，它最大的优势在于，能够整合企业在存储设施上的不同需求，降低采购和维护成本。

单一平台
满足银行需求

美国堪萨斯州第一州立银行和信托公司（First State Bank & Trust）的存储需求在18个月间翻了一番，总存储量增至38TB，于是，他们选择了Pillar公司的Axiom统一存储系统。公司高级副总裁Harry M Wheeler说：“我们了解到了统一存储这个概念的价值，它既支持我们的虚拟化环境，同时又能跟上快速发展的步伐。此外，我们看到了Pillar的统一存储方法具有的额外价值，即运用服务质量（QoS）功能，确保我们那些最关键的应用程序具有最高级别的性能，又不必为资源争夺问题而 *** 心。这让我们既能够把存储系统整合到单一平台上，又能够确保需要时有足够的空间来进行扩展。”
Wheeler当初加盟这家银行时，银行的主要信息源在大型机上。不过，这些年来，应用程序扩展到了网络环境中，文件服务器成了存放银行关键应用系统的环境，比如支票影像、异地存款、客户查询和网上银行等应用系统。银行需要这样一项计划：万一发生灾难，能够尽快恢复服务器和文件数据。除了需要加强灾难恢复（DR）计划外，Wheeler还想对13台服务器进行虚拟化处理，旨在提高可用容量，降低总体拥有成本。
因此，这家金融机构与总部设在美国堪萨斯州Overland Park的技术集成商Choice Solutions紧密合作，评估了多款存储解决方案，包括EMC及其他厂商的解决方案。Wheeler表示，其他厂商大多偏爱采用多个设备，而不是统一架构。他说，他希望这一解决方案具有能够为应用程序设定优先级、易于使用、易于调整等优点。Wheeler说：“我们负责SAN的网络经理很喜欢Axiom解决方案设置好后可自动运行的特点。Pillar公司最终脱颖而出，是因为它的Axiom存储平台是为支持虚拟化环境而重新构建的。”
这家金融机构购买了一对Axiom系统，总容量达到5TB，如果需要的话，容量还可以扩展到1PB以上。该系统的部署增强了系统灾难恢复功能。在以前的灾难恢复测试中，由于该金融机构要完成恢复所有文件服务器的烦琐任务，恢复所有系统最多需要5天。Wheeler表示，时至今日，由于采用思杰的XenServer、Pillar的Axiom和InMage复制软件这一组合产品，他在短短两个小时内就能完成全面恢复测试。
第一州立银行和信托公司采用实时复制。由于有更多的容量可用，虚拟化项目也完成了。因而，服务器机房里面减少了15个机架的设备。
Wheeler说：“我们预计可以在5年内收回在Pillar上投入的成本。”

统一存储与虚拟化结合

虽然第一州立银行和信托公司没有选择EMC的统一存储，但美国匹兹堡技术学院（PTI）却选择了EMC的统一存储。PTI是一家私立职业学院，在宾夕法尼亚州西部地区有两个校区，它为7个系的2000多名学生提供准学士学位和证书课程。
PTI的选择可以归结为，为其99%的VMware虚拟化服务器基础架构选择EMC还是NetApp的产品。EMC的Celerra最终成为其统一存储架构的核心部件。该学院购买了一台Celerra NS-120，配备了30台450GB光纤通道驱动器、15台600GB光纤通道驱动器和6块70GB固态硬盘。
PTI的应用程序主管William Showers说：“我们需要闪存即固态硬盘，是因为它在读I/O *** 作方面大有潜力，因为VMware虚拟桌面基础架构（VDI）是一种读 *** 作非常频繁的工作负载，使用闪存让我们可以做到在特定数量的磁盘上运行的VDI实例比标准光纤通道磁盘上运行的实例多得多。”
PTI的EMC Celerra NS统一存储系统使用固态硬盘，用于VMware虚拟机和虚拟桌面，使用光纤通道驱动器用于学生档案、媒体服务、远程教育、SQL Server学生记录数据库和Exchange电子邮件等系统。使用VMware vSphere，PTI对其服务器基础架构的99%进行了虚拟化处理，现在10台物理机运行着300个VMware虚拟机。VMware View让PTI能够向教职员工提供100个虚拟桌面。PTI还使用EMC的CLARiiON CX3磁盘阵列用于虚拟机备份，使用CLARiiON AX4阵列用于存储安防视频。
William Showers说：“除了性能外，EMC解决方案还大大增强了简单性、高效性和灵活性。让我们特别满意的是，Celerra还有文件压缩和重复数据删除等功能，拥有多个RAID选项，还同时支持8Gbps光纤通道和万兆以太网。EMC与VMware的全面集成和一致性，也是促使我们决定采用EMC统一存储的一大因素。”
PTI在开展这个项目之前，已经在使用一台老化的CLARiiON CX3-20，但容量所剩无几，同时还过了保修期，IT人员每个月要来好几趟，执行一些基本的维护任务，比如给固件打补丁等。在升级EMC系统的同时，PTI使用VMware将约75台物理服务器整合成10台，但不是使用旧机器，而是购买了新机型，因为VMware需要的内存量很大，而新的服务器主机配备了32GB到96GB的内存。
该项目实施后，PTI再也不需要IT人员在晚上加班加点，更换失效的服务器或进行日常维护。倘若服务器有问题，它会进入维护模式，自动把所有虚拟机迁移到另一台服务器上，直到IT人员第二天上班后再来解决问题。这大大减少了IT人员的加班时间。
William Showers说：“借助共享存储上的VMware，我们部门的人就可以远程将虚拟机迁离某一台物理服务器，在正常工作时间对它进行更新或维护，然后把虚拟机再迁移回去。”
此外，学院里的老师需要远程访问高端编程、CAD、多媒体及其他应用软件，以便可以在家里给学生的作业打分，或者准备教案。而招生人员越来越需要共享记录学生活动、教学楼施工及其他大事的视频和照片，势必需要更多的场地和更灵活的架构。William Showers特别指出，这一切需要更多的服务器，势必需要极其庞大的电力和冷却设备。而他们除了没有升级电力和冷却系统所需的预算外，也没有足够的地方装得下更多的设备。据PTI声称，这个项目大概为它在新服务器、电力和冷却系统方面省下了数10万美元的费用。
William Showers说：“我们那台65千伏安UPS的用电负载从约75%降低到了约22%。VMware其实让我们避免了花费巨资来升级设施。”
显然，当前IT预算缩减的公司都面临着一个挑战：提供足够的存储容量以满足自己的要求。统一存储平台正好适合当前的环境，因为它的初始资本投资比较少，运营成本比较低，企业可以先小规模部署，然后慢慢扩展。统一存储还可以共享资源，针对不同的应用程序，结合使用文件存储和块存储。
统一存储是一项在不断发展的存储技术，对不同类型的IT项目来说准入门槛很低。把它添加到企业数据中心的存储基础架构中是个正确的选择。
“统一存储让我们能够把存储系统整合到单一平台上，又能够确保需要时有足够的空间来进行扩展。”
――美国堪萨斯州第一州立银行和信托公司高级副总裁Harry M Wheeler
“该项目实施后，我们再也不需要IT人员在晚上加班加点更换失效的服务器或进行日常维护了。”
――美国匹兹堡技术学院应用程序主管William Showers

链接一
统一存储及其应用
统一存储实际上是一种网络存储架构，它既支持基于文件的NAS存储，又支持基于块的SAN存储。这种多协议系统可以通过IP或光纤通道（FC），连接至服务器。在统一存储系统中，块访问通过光纤通道、SAS或基于以太网的iSCSI等接口来实现；文件访问是指使用基于以太网的CIFS或NFS访问存储系统中的文件系统。
统一存储要求实行统一管理，即一个存储系统要同时管理块数据和文件数据，如果没有统一管理，那么实现整合和简化的目标就会受到影响。一些厂商通过光纤通道和iSCSI来提供块存储，而另一些厂商则坚持只用iSCSI，因为它更容易实现。
统一存储有一些出色的用途：
● 在虚拟服务器环境下，统一存储系统可以满足快速配置虚拟机并运营的要求。它可以为虚拟机配置基于NFS的数据存储区，实现文件I/O，统一存储的块存储功能让真实设备映射（RDM）可将物理磁盘连接至虚拟机，以满足应用程序的需求。
● 如果某种类型的使用（如非结构化数据的文件存储）占主导地位，但仍需要一些块存储（比如Exchange数据库），那么统一存储系统允许将它们整合到单一平台上。
● 统一存储还为那些因需求发生变化而要稍稍改动存储的企业提供了出色的灵活性。
● 统一存储可以为所需的使用类型配置单一资源，包括块或文件。

链接二
统一存储平台的基本特点
1 易于管理。为了满足RAID、卷管理、文件系统创建、卷扩展和自动精简配置的需要，管理界面就要做到简单易用。只需要不到4个小时，就可以完成初始安装以及准备好为所有协议提供文件服务。不需要专门的IT管理员来配置、部署和管理。基于向导的安装和配置是标准工具。
2 扩展快速、容易。统一存储被认为是二级存储解决方案，现在作为SAN存储之外的一种选择，正进入到数据中心领域。这归功于高级软件功能，有些基于SAN的应用程序现在使用统一存储作为标准存储平台，如装有单一邮箱恢复和SQL数据库应用软件的Exchange邮件服务器，通过快照就能迅速完成测试，而不会干扰生产数据集。可以实施虚拟服务器功能，减少物理服务器的数量，并实施不同级别的RAID技术，以满足不同应用程序的需要。近来，企业还需要通过高级的存储和服务器虚拟化技术，对服务器/存储进行整合。企业可得益于VMware虚拟化技术和统一存储这对组合，从而减少物理服务器的数量，提高存储利用率。
3 高可靠性和高可用性。统一存储需要提供双头高可用性（dual-head HA，主动/主动）或N+1（主动/被动）机制，确保数据服务的高可用性。要满足数据中心的标准，真正的99999%可靠性是必要条件。这相当于全年停机时间只有5分钟。目前市面上的统一存储平台提供双RAID控制器、镜像缓存或非易失随机存储器（NVRAM）来保护数据。一些厂商实施的技术因扩展性问题而在性能上和存储容量上受到限制，只提供低成本的iSCSI目标系统，以及只为目标系统或虚拟磁带库（VTL）提供重复数据删除这个选项。这些不足会缩小为数据增长速度和存储容量扩展做规划时考虑的范围。如果不断部署存在所有这些局限的同一架构产品，就会面临NAS存储孤岛、数据中心场地出现不必要的扩展，还会显著增加运营和管理成本。

1、分析物理环境

分析环境能帮企业理清没有得到完全利用的资产，要看一下哪些应用支持虚拟化，以此为依据对应用进行分类。分类标准：基于平台、是否需要中间件、基于数据库来分类等不同的标准。对环境的测试和评估，能帮助企业准确发现哪些应用存在不支持虚拟化的可能。企业级应用一般而言都需要高CPU能量和大数据库，因此不推荐将其转入虚拟化环境。

2、整合并虚拟化服务器

服务器需求经常变动，实现整体分析，包括使用模式，确定一下计算容量，然后才可以执行物理机到虚拟机的迁移。在高峰时段或者升级时分析计算需求，这些需求会影响性能和管理。需要将服务器分离和组成。如果有应用在两个数据库运行，就得用中间件服务器或者运行多数据库的SQL服务器。整合好架构之后，要对环境进行测试，避免任何网络和存储故障，这一步完成后就可以开始虚拟化。

3、网络和存储虚拟化

分析网络和存储架构，发现可能的性能问题。针对分离和孤立网络，我们可以使用虚拟局域网配置，要把自己产品的流量和其他流量分开，确保适合的带宽利用率。在存储方面，最重要的是可扩展性。容量规划和管理的首要问题就是存储使用模式的分析。企业应该测试存储，确保能管理hypervisor负载，支撑虚拟化。企业还得观察自动化存储管理，这样做能让存储资源安排在多租户或者空中架构中，实现在不同应用中共享存储。

4、向云迁移

架构向云的迁移也需要有步骤地进行。最初可以少迁移一些关键应用和相关架构。业务关键的架构应该以之前的成功步骤为基础。确保物理产品的环境已经卸下，但不要完全退役。一旦发生任何意外，物理产品环境可以再次利用。物理环境得留着，运行那些不能虚拟化的应用和服务器。应该确保服务供应商符合行业标准，同时严格的服务水平协议（SLA）和规范的报告必不可少，而且建议做好严格的各级访问控制。

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