虛擬化技術應用的必要性

摘 要：虛擬化是計算機應用的發展方向，也是“云”的基礎。本文對虛擬化種類進行了分析，闡述了在計算機領域應用虛擬化技術的必要性。

關鍵詞：計算機；虛擬化

中圖分類號：TP393.09

虛擬化是當今最炙手可熱的IT技術之一。尤其在全球金融危機之后，虛擬化技術吸引了越來越多的企業，他們希望由此來減少企業的IT成本，降低運維開銷以及提高信息安全水平。毫不夸張地說，虛擬化技術是IT技術中為數不多的既叫好又叫座的角色。

1 定義

虛擬化這個概念很早就有。在1970年代，彼此獨立的多個操作系統實例就同時在大型計算機上運行。隨著軟硬件技術的發展，在中低端服務器上使用虛擬化技術成為可能。

但，虛擬化技術并不僅僅應用于虛擬服務器，網絡虛擬化、CPU虛擬化、存儲虛擬化等技術也在廣泛使用中。

虛擬化抽象的是計算機資源。不論是對應用程序還是最終用戶，虛擬化隱藏了計算資源的物理特性，它可以將一個物理資源虛擬成多個邏輯資源，或將多個物理資源虛擬成一個邏輯資源。通俗的講，用戶看到的資源是并不是真實的硬件，而是虛擬的邏輯資源，它實現了真實環境中的部分或全部功能，而具體的硬件實現細節，用戶是看不到的或者說不用看到。

2 虛擬化的種類

虛擬化的核心是虛擬機，它可以安裝一個操作系統和多個應用。由于每個虛擬機都是完全隔離和獨立的，因此一臺計算機上可以有很多虛擬機同時運行。在其上運行的操作系統會覺得獨占的這臺機器，而不是和其它操作系統共用。

如果以宿主操作系統是否存在分類，虛擬機可分為原生和寄居兩種架構。我們把直接運行在物理資源上的虛擬機，專門為虛擬化提供服務，其上可以運行多個操作系統的結構，稱為原生架構。在已經安裝好的操作系統上才能運行的虛擬機稱為寄居架構。

以虛擬化的程度區分，可以分為完全、硬件輔助、操作系統級和寄居環境等幾種。完全虛擬化的特點是客戶端操作系統不需要做任何修改，就可以在此類虛擬機上運行。硬件輔助虛擬化的特點是必須靠系統的硬件來實現虛擬化。操作系統級虛擬化只能安裝和宿主機同類的操作系統。寄居環境虛擬化最常見的就是Linux下的User-Mode。

3 虛擬化技術應用的必要性

虛擬化并不是簡單的將服務器合并就完成任務了，也不是僅僅為了節省用電和購買設備的費用。虛擬化在IT運維過程中還會發揮更大的作用。

3.1 降低服務器采購運維成本，提高硬件的應用效率

由于網絡環境的不斷膨脹，服務器占用的空間、電耗、散熱等費用持續提高，CPU、內存等資源利用率卻很低，造成了硬件資源的極大浪費。

桌面應用和企業應用存在著根本的差別。企業環境要求安全、穩定、可靠和管理便捷，因此“服務隔離”是一個基本原則。如將網站服務和數據庫服務安裝在同一個操作系統下就不明智，原因是在多個服務之間會爭搶資源，從而使所有服務都變慢，并且一個服務崩潰會導致操作系統死機。所以在一個操作系統上安裝一個服務是最好的。

如圖所示。采用虛擬化技術，將一臺服務器虛擬成多臺，可以實現1：15甚至更高的整合率。硬件利用率也可從5%-15%提高到80%以上，而對性能沒有影響。每臺虛擬機分配4-8G內存、2GHz單核至強CPU，對大多數軟件來說是足夠的。虛擬操作系統在不使用時，是不會占用資源和耗電的，只有啟用以后才使用資源。同時，還可以減少空調制冷、UPS、網絡設備的費用和機房所占用的空間等，還能大量減少碳排放量（服務器數量減少，整體電力消耗大幅降低），實現綠色、節能、環保。

3.2 確保業務連續性

由于發生系統停機或關鍵數據丟失、被盜，導致公司關門歇業（即便是暫時的）是很常見的。事實上，遭受災難的49%的企業都再也沒有重新開張。

虛擬化可確保所有應用都可以隨時訪問，從而創造高可用環境。如果某一節點或服務器發生故障，它的所有虛擬機都可在另一服務器上自動重啟，不會發生停機或數據丟失。由于虛擬服務器的隔離性，應用和數據可以得到更大程度的保護。這種安全性具有自適應性，當虛擬機在主機之間遷移時，可以保護它們免受惡意軟件和攻擊的侵擾。

業務連續性的另一個方面是災難恢復。除了縮短停機時間和提高安全性之外，虛擬化還為災難恢復的規劃和準備奠定了基礎。在虛擬環境中，操作系統、應用軟件和數據都是被封裝成一系列的虛擬機文件存貯在物理機上。正是這種方式，我們可以將這些文件復制到備份區域，采用非常簡單的方法就可以快速恢復整個應用系統，使通常情況下平均四十小時的恢復時間縮短為不到一小時。

3.3 簡化IT管理

維護物理環境中的服務器是非常耗時的。每十個部門就有九個需要花費至少一半時間執行日常管理任務，如添加和管理新服務器工作負載、添加新員工或開發和啟動新應用。虛擬化管理工具會提供智能自動化功能。這些工具可以主動檢測和解決這些問題，而無需用戶介入，員工無需在多臺物理機上手動執行日常的維護和故障排除。

很多已實施虛擬化的公司表示，他們的IT工作效率有所提高，73%的公司發現他們花費在日常管理任務上的時間大幅縮短。

3.4 能夠將IT資源再分配到更具戰略意義的地方

借助虛擬化，以前必須手動完成的很多任務實現了自動化，為IT員工騰出時間從事更加重要的任務。在一項調查中，66%的IT經理表示，虛擬化能夠改進運維，支持和管理效率得到提高。

3.5 提高業務響應能力

業務響應能力對任何規模的公司都是非常關鍵的。虛擬化創建了一個動態基礎架構，幫助企業在高度競爭的環境中對變化做出更加快速的反應。如分布式資源調度可將資源動態分配給應用。如果業務需要，資源可以每季度甚至每天通過這種方式進行分配。無論對應用的需求如何，虛擬化還有助于保持它的高可用和高性能。

很明顯，虛擬化正在迅速成為高效管理IT環境的標準方式。盡管削減成本仍將是虛擬化的主要動因，但具有競爭優勢的公司抓住了這次機會，利用虛擬化來確保業務連續性、簡化管理、重新分配IT資源以及提高業務響應能力。

參考文獻：

[1]胡嘉璽.VMware vSphere運維實錄[M].北京：清華大學出版社，2011.

[2]劉之光.虛擬化技術在中職學校數字化校園建設中的應用[J].信息通信，2013（03）

[3]夏建兵，廖大強，林蘋.虛擬化技術在高校數據中心機房的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2014（06）.

[4]TechTarget中國網站上的相關內容

作者簡介：雷衛（1969-），男，遼寧大連人，學士學位，教師，主要研究方向：計算機網絡，虛擬化。

作者單位：大連市技師學院，遼寧大連 116100