如何完善物理机到虚拟机的迁移过程

对于大多数的运维管理程序员来说，如何维护服务器的正常运行以及内存占用等都是非常常见的日常工作内容。而服务器的虚拟化却能够大大优化这一问题。下面我们就一起来了解一下服务器虚拟化的好处。

从基本的服务器整合开始，服务器虚拟化有诸多好处。你可以在单个硬件上将多个应用程序联合起来，从而减少数据中心所需的服务器的总的数量。服务器越少，框架和网络设备就会更少;从物理空间到空调的维修费用，所有这些都会帮助节省事物的开支。

服务器虚拟化降低了新硬件对资本支出的需求，从而让你不用再对这些硬件进行更新。你可以重新部署那些突然释放出来的服务器。

还记得数据中心管理员必须手动提供服务器的那些日子吗自从服务器虚拟化出现之后，自动化就有了较大进步，从而用户就可以在几秒时间内把VM运行起来，并且还能通过仅点击几下鼠标来迁移多个工作负载，以便应对业务变化需求。

服务器虚拟化也能够提供当下基于web的、高连接性业务所需的高可用性、失效备援、可扩展性、敏捷性、高性能和灵活性。服务器虚拟化是支持云计算供应商提供其服务的底层技术。当客户从云服务提供商那里购买了基础设施即服务(IaaS)时，他们就会购买VM，然后再添加完成任务所需的相关存储、管理和安全功能。

服务器虚拟化的不同类型

在服务器虚拟化的世界中，物理服务器被称为主机，它运行着一个主机 *** 作系统。每个VM都是一个客户，会运行一个客户 *** 作系统。客户会彼此隔离开。

有了基于超管理程序的虚拟化，超级监督程序或虚拟机监控器(VMM)就能处于主机OS和底层硬件层之间，向客户 *** 作系统提供必需的资源。

半虚拟化和全虚拟化能够在客户 *** 作系统安装进虚拟机之前对它进行修改。北京IT培训认为这可以提高性能，因为被修改的客户 *** 作系统可以直接与超管理程序进行通讯，从而减少模拟开销。

服务器虚拟化技术
服务器虚拟化技术是指通过运用虚拟化的技术充分发挥服务器的硬件性能，能够在确保企业投入成本的同时，提高运营效率，节约能源降低经济成本和空间浪费，对于发展迅速，成长规模大的用户来说，可以通过服务器虚拟化技术带来更多的经济效益。
中文名
服务器虚拟化技术
外文名
Server virtualization technology
方法运用
虚拟化的技术
功能
充分发挥服务器的硬件性能
目的
带来更多的经济效益
快速
导航
好处
基本概念
如果你曾经将硬盘划分为不同分区，那么可能会对虚拟化的概念有所理解。分区是硬盘驱动器的逻辑划分，实际上相当于创建了两个独立的逻辑硬盘。本质上有两种主要的方法构建Hyper-visor解决方案：微内核和宏内核。微内核方法使用非常薄的一层专用代码作为Hyper-visor，只执行确保分区隔离和内存管理的核心任务。这一层并不包括I/O软件栈或设备驱动。这是Hyper-V所用的方法。在这种架构下，虚拟化软件栈和特定于硬件的驱动程序位于一个专用的分区中，称之为父分区。

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。

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：
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[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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