2 服务器虚拟化技术的优势
① 提高服务器利用率:大部分服务器的利用率仅为全部性能的三分之一甚至更少,通过将多个工作负荷整合至一台服务器上,可以实现更高的资源利用率。
② 提高业务持续性:业务持续性对系统可靠性提出了更高要求,服务器虚拟化技术强大的容错、灾备、快速恢复特性,可以提高系统可靠性,从而维持业务持续性。
③ 动态资源调配:服务器虚拟化可以实时自动平衡工作负载。通过实时迁移功能,资源调配工具可以将运行中的虚拟机在线迁移至拥有更多资源的其他服务器上,或者灵活调整其他虚拟机,从而匹配工作负载,实现业务和资源最优化。
3 利用服务器虚拟化的几种情况
31 优化已退出业务应用但仍需保持在线的系统
随着业务不断发展,一些系统已不再适用,新系统取而代之,一般的做法是数据迁移至新系统,旧系统下线,但也有一些情况并不迁移数据,旧系统维持在线作为历史查阅之用。对于这样的情况,由于对服务能力要求的大幅降低,继续保持旧系统运行会造成一定的资源浪费,此时便可以将其虚拟化,整合多个业务到一个物理服务器中集中运行,从而降低综合运维成本。
32 迁移运维困难的旧系统
一个应用系统也许会持续使用多年,硬件设备随时间推移逐渐老化,由于厂商服务及备件问题,后期运维成本逐渐增大以致无法维持,而随着硬件技术的发展和 *** 作系统更新,新的服务器却可能因兼容性而无法使用,为解决这一矛盾,利用虚拟化软件的兼容性,将新服务器虚拟化之后,模拟原运行环境,部署旧系统和应用,使之得以延续生命周期。
33 利用计算能力强的新硬件,整合多个旧系统
每个系统对服务器性能都有一定要求,而随着技术的发展,新硬件的计算能力大幅提高,远超出旧系统的需求,如果在更新服务器时,同时利用虚拟化将多个旧系统装入一个物理服务器中,通过合理调配虚拟机资源,可以保证在节省空间、节约电力,节约投资的同时又满足多系统并存对资源的需求。
34 软件开发和测试环境
通过服务器虚拟化,可以以较低的成本,快速创建和复制特定类型的软硬件环境,用于软件开发和测试。同时虚拟机的快照和快速恢复特性也非常适合于此类环境的工作要求。
35 提高服务的安全性
通过服务器虚拟化,将相同类型的一组服务,根据不同的服务对象或业务需要,部署同一物理主机的在不同的虚拟机中,使服务之间相互隔离,互不影响,从而提高服务的可靠性和安全性。
4 服务器虚拟化的常用软件
41 Microsoft Hpyer-V
Hyper-V是微软伴随Windows Server 2008推出的服务器虚拟化解决方案,采用了全新的64位微内核管理程序架构,让Hyper-V在性能和安全性上都有较大提高。利用新的虚拟服务程序/虚拟服务客户端(VSP/VSC)架构使磁盘、网络等核心资源的访问利用得到改善。Hyper-V支持不同类型的(例如Windows、Linux及其他 *** 作系统)32位和64位 *** 作系统,具有非常好的硬件兼容性,但Hyper-V要求处理器必须支持AMD-V或者Intel VT技术。
42 VMware ESX server
ESX server是当前服务器市场上最成熟,最流行的虚拟服务器产品。是适用于任何系统环境的高效灵活的企业级虚拟主机平台,对比其他虚拟软件产品,ESX的最大优点是可以极大减少宿主系统所占用资源,其内核直接运行在硬件之上,系统稳定性和性能都有很大的提高。其大型机级别的架构提供了空前的性能和资源控制特性,适合各种要求严格的应用程序的需要。同样VMware ESX Server需要处理器支持硬件辅助虚拟化技术才可以更加有效地运行。
43 Citrix XenServer
XenServer作为一种开放的、功能强大的服务器虚拟化系统,能够为任何服务器和数据中心虚拟化项目提供所有关键特性,强大的可扩展性支持任何规模的企业,满足Windows和Linux系列的 *** 作系统以及复杂的存储需求。XenServer基于开源的Xen系统管理程序,直接运行在服务器硬件上,作为准虚拟化技术的代表,其响应能力基本接近未经虚拟化处理的物理服务器,可以以较低的部署成本实现最佳的性能和可扩展性。
5 服务器虚拟化之后的常见问题
51 单点故障风险
虚拟化最大的优势就是服务器整合,节省运营成本,但这对用户来说也意味着要将所有的鸡蛋放在一个篮子里,增加了风险。过去在多台物理服务器上运行不同的工作负载,当其中一台服务器宕机时,不至于所有工作负载都停止运行。而在虚拟化环境里,一旦物理服务器故障宕机,就意味着所有该服务器承载的工作负载(虚拟机)都会陷入瘫痪,若不能及时恢复将给企业带来灾难性的后果。因此应设立额外的冗余物理服务器,当某一物理服务器出现故障,通过虚拟化软件的在线迁移工具将其对应的工作负载及时动态迁移到别的物理服务器上,虽然增加了虚拟化成本,但可以有效避免全部虚拟服务器崩溃的风险。
52 潜在安全风险
和很多技术方案一样,服务器虚拟化由于系统架构固有特点决定了在安全方面存在一定的潜在风险。当不同的工作负载在虚拟机上运行的时候,作为宿主的物理主机的安全变得更为重要。如果一个未经授权的用户获取了宿主 *** 作系统的访问权限,便有可能复制敏感数据或破获整个虚拟机系统。同时也可以关闭虚拟机或进行宿主机层面的重新配置,从而造成严重的服务中断。对于访问者而言虚拟服务器和物理服务器没有区别,同样面临被人恶意攻击的风险,一旦一台有漏洞的虚拟机被攻陷,安全威胁就可以透过网络扩散到其它虚拟机,从未威胁整个虚拟机管理系统。物理服务器作为虚拟服务器的根本,保护其稳定安全,是安全防范工作的重中之重。虚拟机环境下,病毒和恶意软件的影响很可能是同一台物理服务器上的所有虚拟工作负载,而不仅仅是一个单独的虚拟机,会给系统资源造成相当大的负荷。另外关于病毒防护,一般做法是将每个独立虚拟机单独安装病毒防护软件,这样将导致总体消耗的系统资源非常巨大,如果能采用专门应用于虚拟化平台的安全防护软件效果可能会更好。
53 I/O瓶颈和数据备份
相对于计算能力,存储性能增长的速度明显要慢得多。对于虚拟化而言,I/O瓶颈和缓慢的存储性能成为一大难题。高密度的虚拟化产生大量I/O流导致物理硬盘的频繁 *** 作,极大增加了磁盘工作负载,并且缓存对性能的提升效果也越来越有限。服务器虚拟化环境下,如果仍然使用传统备份方法来保护数据将是得不偿失的,在一台物理服务器上同时进行多个虚拟机数据备份时,备份任务将对服务器硬件资源进行激烈争夺,同时虚拟机的工作负载迁移工具会使得备份问题变得更加复杂。因此每台虚拟服务器,都必需实施相应的备份策略,对配置文件、虚拟机文件及其中的重要数据都要进行备份。预留一定的服务器资源用于备份任务,安排合理完善的备份计划,合理利用虚拟机快照工具有助于改善这一状况。
6 结语
近几年,服务器虚拟化已被广大用户所接受,它将固定不变的硬件设备转化为可以动态管理的“资源池”,从而提高资源的利用率,简化管理,提高系统可用性,节约投资,降低综合运维成本,增强IT对业务的变化的适应力,所有这些对用户都是真实的利益所在。任何一种技术都会有优势和劣势,但是随着技术的不断进步,相信虚拟化应用过程中出现的各种不足和问题都会得以改进和解决。
参考文献:
[1]郝勇、许秀文、杨铭,浅谈服务器虚拟化[J]中国管理信息化,2011(04)
[2]韩寓,服务器虚拟化技术研究与分析[J]电脑知识与技术,2011(07)
厂商主要三个:VMware,Citrix,MS,三个厂商对应的较成熟产品是VMware ESXi,Xenserver,Hyper-V,都是裸机虚拟化
个人家用使用:
VMware Workstation(Windows)/Fusion(Mac)、Oracle VM VirtualBox、QEMU(Linux)
企业商用使用:
VMware vSphere系列、Citrix Xen Server、Microsoft Hyper-V、KVM、华为Fusion Sphere;
(1)公有云平台:亚马逊AWS,阿里云,腾讯云,华为云,QingCloud;
(2) 混合云平台:ZStack,BeyondCMP,CAS虚拟化平台等;
(3) 私有云平台:VisionStack杭州云容,ESCloud易捷云,Ucloud,AWCloud,ZStack等。
虚拟化、云化、超融合等,都有不可绕过的问题,就是虚拟机或者服务器对USB设备的不支持,
针对这一问题,推荐是EastFax USB Server网络远程连接调用USB方案。
VMware
微软:Hyper-V
思杰:XEN(开源)
Rethat:KVM(开源)
国内厂商还有曙光,联想,华为,云宏,华三等。
虚拟化的应用
1、Openfiler NAS和SAN
2、Opsview监测工具
3、Cacti网络绘图工具
4、M0n0wall防火墙
5、AS Communication Gateway
6、WebGUI CMS
7、BitNami WordPress
8、FOG计算机克隆工具
9、云桌面技术
服务器虚拟化是指将一台计算机(称为物理机、物理服务器)通过hypervisor虚拟为多台逻辑计算机的技术,这些逻辑计算机又被称为虚拟机(VM,Virtual Machine),每台虚拟机都拥有独立的“硬件”。虽然你可以在虚拟机的 *** 作系统中看到这些“硬件”,不过它们并不是真实存在的,而是通过hypervisor将物理机的硬件虚拟而来。虚拟机运行时,虚拟机硬件的工作实际是由物理机的硬件完成的。
hypervisor又被称为虚拟机监视器(VMM,Virtual Machine Monitor),是实现物理机虚拟为虚拟机的 *** 作系统或者软件,它为虚拟机提供虚拟的硬件资源,负责管理和分配这些资源,并确保上层虚拟机之间的相互隔离。hypervisor有两种类型:一种是 *** 作系统,直接安装在物理机上;另一种是应用程序,需要先在物理机上安装 *** 作系统,再在 *** 作系统中安装hypervisor。
国外的有:微软-AZURE、 亚马逊的AWS的Amazon S3 、VMware的vmware vcenter server等至于国内的:朋客云计算的VSERVE相对于国外的虚拟化软件 更符合中国人使用,我们学校机房的老师都觉得他们不错,安装很简单,傻瓜式 *** 作。并且还有很多目前国外软件实现不了得功能,比如资源可以智能调配,当一个虚拟服务器出现问题后数据也可以自动迁移等人性化的功能。KVM全称Kernel-based Virtual Machine(基于内核的虚拟机),寄居在linux kernel中(寄居架构),这样就直接使系统内核成为一个虚拟机管理程序(VMM)。它使用Linux自身的调度器进行管理。
KVM是基于硬件的全虚拟化,需要硬件技术支持(如Intel VT技术或者AMD V技术)。
KVM在当前只能运行在Linux *** 作系统中。
主要包括桌面版的 VMware workstation、VMware server和VMware esx/esxi
VMware esx/esxi 是全虚拟化软件,把底层物理硬件的驱动程序整合到Hypervisor(vmm)管理层中,整个软件是一个 *** 作系统,直接安装在裸机上,不需要其他的OS做底层系统。整合了很多功能,例如取消了内存复制等。
VMware Server 需要有底层 *** 作系统支持,可安装在linux或者windows *** 作系统上来管理资源,性能不错,多用于企业生产环境。
VMware workstation是软件虚拟化,需要有底层 *** 作系统支持,多用于测试。
VMware vCenter 用来管理VMware esx/esxi
XenServer是思杰公司(Citrix) 推出的一款服务器虚拟化系统
XenServer是一个 *** 作系统,不需要依赖底层的其它 *** 作系统。
Xen在不使用Intel VT或AMD的VT技术的时候属于半虚拟化
Xen在使用Intel VT或AMD的VT技术(硬件辅助虚拟化)属于全虚拟化
在windows的server版中,使用的全虚拟化技术,直接运行在硬件上,这样使 *** 作系统直接成为虑拟机管理器。
VirtualBox需要底层 *** 作系统支持,是个半虚拟化软件,现在属于oralce公司,可以运行在大多数的 *** 作系统上,使用人数较少应用虚拟化主要包括两个方面:共享桌面和远程应用。
共享桌面
基于Windows的RDS服务(Remote Desktop Services,远程桌面服务)来发布的完整桌面,相比普通虚拟桌面更加轻量级,用户之间通过会话隔离,用户Profile漫游数据存储在共享的文件服务器上,存储数据使用共享的存储系统,文件系统与存储系统由第三方提供。
远程应用
基于Windows的RDS服务来发布应用,对应用程序进行集中控制和管理,向任何时间、任何地点的用户提供远程应用服务,终端用户无需安装应用程序,就可以使用应用程序,用户Profile漫游数据存储在共享的文件服务器上,存储数据使用共享的存储系统,文件系统与存储系统由第三方提供。
用户数据存储
支持共享桌面、远程应用个人用户Profile漫游:使用“漫游用户配置”和“文件夹重定向”两个功能来提供Profile数据漫游功能,存储在由第三方提供的共享的文件服务器上。
支持共享桌面、远程应用个人用户数据存储:用户个人数据使用共享的存储系统,存储系统由第三方提供(如NAS)。
软件兼容性
部署应用软件要求:
软件必须支持多实例运行,能同时打开多个程序实例。
不支持需要以管理员权限才能够运行的软件。StarVCenter是为中小企业定制的私有云(IaaS)软件,业界也称为服务器虚拟化软件、虚拟机管理系统。20台服务器(含)以下免费使用。从2009年开始研发,初衷是为了打破国外技术垄断,目前StarVCenter已经规模化使用,连续6年稳定运行虚拟机超过10000台。
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