淺析企業(yè)級(jí)虛擬機(jī)的功能與應(yīng)用

聶 興

裝備指揮技術(shù)學(xué)院圖書(shū)館，北京 101416

虛擬機(jī)的概念早在19世紀(jì)60年代就已經(jīng)出現(xiàn)了，從那時(shí)起虛擬機(jī)被用來(lái)解決許多計(jì)算問(wèn)題，如計(jì)算機(jī)程式的可移植問(wèn)題和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。然而發(fā)展到今天，虛擬機(jī)除了搭建一些實(shí)驗(yàn)環(huán)境，主要針對(duì)的問(wèn)題是硬件資源利用效率的低下。在計(jì)算機(jī)CPU和內(nèi)存的性能和數(shù)量按成倍提升的同時(shí)，CPU和內(nèi)存在操作系統(tǒng)中的使用效率低下的情況不僅沒(méi)有改善反而加重。雖然軟件和操作系統(tǒng)的專家不斷提高效率，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不比CPU和內(nèi)存發(fā)展的速度，因此讓單一硬件平臺(tái)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)的概念，成為了解決問(wèn)題的重要途徑。

對(duì)于絕大部分人來(lái)說(shuō)，最為熟悉的虛擬機(jī)就是Vmware workstation和微軟的Virtual PC這兩個(gè)常見(jiàn)的桌面虛擬機(jī)產(chǎn)品了。大家也從VMware workstation/Virtual PC上看到了虛擬機(jī)的完美表現(xiàn)。虛擬機(jī)的概念雖然很早就有了，但是虛擬機(jī)還是一個(gè)很新的技術(shù)，尤其是企業(yè)級(jí)的虛擬機(jī)，更是許多IT人員陌生的領(lǐng)域。

我們以VMware VI3/vSphere為例來(lái)主要介紹下企業(yè)虛擬機(jī)具備的功能和實(shí)現(xiàn)。

1）虛擬機(jī)最基本的功能OS in OS，即在一臺(tái)實(shí)體機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，且在實(shí)體機(jī)不宕機(jī)的情況下各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)自運(yùn)行互不影響，因此我們可以在不同的虛擬機(jī)上安裝不同的服務(wù)，以使不同的服務(wù)相互隔離，進(jìn)而避免某些服務(wù)的相互干擾；

2）自動(dòng)轉(zhuǎn)移的VMotion，如果某一臺(tái)ESX01服務(wù)器需要添加內(nèi)存時(shí)，上面的虛擬機(jī)勢(shì)必要關(guān)機(jī)。但別忘了這些虛擬機(jī)都存在于SAN上，因此我們要做的就是辦這臺(tái)服務(wù)器的內(nèi)存狀態(tài)保存下來(lái)，然后然另一服務(wù)器ESX02讀取此內(nèi)存狀態(tài)，并且將每一臺(tái)虛擬機(jī)的虛擬硬盤(pán)位置告訴ESX02服務(wù)器，最后讓ESX02啟動(dòng)原來(lái)在ESX01上運(yùn)行的虛擬機(jī)。在整個(gè)過(guò)程用戶甚至不會(huì)感覺(jué)到這些虛擬機(jī)已經(jīng)被轉(zhuǎn)移到ESX02上了；

3）自動(dòng)分配資源的DRS功能，除了VMotion之外，VMare最引以為傲的就是DRS功能。當(dāng)你的vSphere（VI4）設(shè)定了ESX群集功能之后，在這群集中的ESX服務(wù)器就可以開(kāi)啟DRS功能。舉例來(lái)說(shuō)，有多臺(tái)ESX服務(wù)器在群集中，上面各有其與性的虛擬機(jī)。如果有一臺(tái)服務(wù)器ESX01（配備單核低頻至尊）上的虛擬機(jī)開(kāi)始進(jìn)行大量的CPU計(jì)算，導(dǎo)致其他的虛擬機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)性能降低的情況，此時(shí)vSphere（VI4）會(huì)檢查整個(gè)群集，并且將需要CPU計(jì)算最多的虛擬機(jī)移到目前CPU較空或是CPU較強(qiáng)大的ESX02服務(wù)器（配備四核高頻至尊）上；

4）永不宕機(jī)的HA（High Availability）功能，計(jì)算機(jī)宕機(jī)是IT人員最怕的事情。在vSphere（VI4）的群集設(shè)定中，HA就是用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的。高可用性一直是IT人員的終極夢(mèng)想，但是一個(gè)真正意義上永不會(huì)宕機(jī)的環(huán)境是無(wú)法做到的。不過(guò)在vSphere（VI4）中，HA已經(jīng)很好解決的單一ESX服務(wù)器宕機(jī)的狀況。如果有一臺(tái)ESX服務(wù)器發(fā)生了硬件故障而宕機(jī)時(shí)，HA將會(huì)使用其他沒(méi)有故障的實(shí)體ESX服務(wù)器來(lái)將原來(lái)位于故障實(shí)體ESX服務(wù)器上的運(yùn)行的虛擬機(jī)重新啟動(dòng)。

無(wú)獨(dú)有偶，在Hyper-V中，微軟也利用Quik Migration、Live migration和群集等功能，實(shí)現(xiàn)了vSphere（VI4）的全部功能，并成為了vSphere（VI4）的有力競(jìng)爭(zhēng)者。我們相信在微軟和VMware的良性競(jìng)爭(zhēng)下，不久的將來(lái)虛擬機(jī)市場(chǎng)的產(chǎn)品會(huì)更加完善和豐富，廣大企業(yè)的需要會(huì)得到更大的滿足。

鑒于虛擬機(jī)的功能特點(diǎn)，虛擬機(jī)相對(duì)傳統(tǒng)服務(wù)器，虛擬機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）服務(wù)隔離。服務(wù)器隔離原則，是企業(yè)必須遵從的服務(wù)器搭建原則，尤其是不能將兩個(gè)或多個(gè)重要的服務(wù)搭建在一臺(tái)實(shí)體服務(wù)器上，因?yàn)檫@些服務(wù)之間可能會(huì)相互影響，甚至因一個(gè)服務(wù)的失敗而導(dǎo)致所有服務(wù)的失敗，而虛擬機(jī)卻很好的實(shí)現(xiàn)了服務(wù)的分開(kāi)。一臺(tái)服務(wù)器可同時(shí)安裝幾臺(tái)虛擬機(jī)，分別運(yùn)行不同的服務(wù)而互不影響；

2）提高了硬件資源效率。現(xiàn)在普遍現(xiàn)象是第一的服務(wù)運(yùn)行在單一的服務(wù)器上。但由于現(xiàn)在服務(wù)器的配置普遍比較高，因此造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，在一臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行幾臺(tái)虛擬機(jī)卻很好的利用了服務(wù)器的過(guò)剩資源，大幅提高了硬件資源的利用率。而虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)資源分配功能更是充分利用硬件資源的有力保證；

3）高可用性。由于虛擬機(jī)的群集和動(dòng)態(tài)遷移功能，實(shí)現(xiàn)了虛擬服務(wù)器從一臺(tái)實(shí)體服務(wù)器到另一實(shí)體臺(tái)服務(wù)器無(wú)間斷的動(dòng)態(tài)遷移，所以保證了服務(wù)的高可用性；

4）企業(yè)桌面環(huán)境管理。虛擬機(jī)還可以為企業(yè)不同的用戶提供不同的操作系統(tǒng)，相同的用戶提供統(tǒng)一的操作系統(tǒng)和桌面環(huán)境，且不同的用戶會(huì)得到不同的服務(wù)。因此，虛擬機(jī)為企業(yè)的統(tǒng)一管理和維護(hù)提供了絕佳的方案和手段。

總之，虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)了我們傳統(tǒng)服務(wù)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，虛擬機(jī)技術(shù)將會(huì)成為今后IT環(huán)境的設(shè)計(jì)原則，在各大廠家相繼推出成熟的產(chǎn)品之后，從小型的個(gè)人工作室到數(shù)十萬(wàn)人的跨國(guó)企業(yè)，將沒(méi)有一個(gè)幸免于虛擬機(jī)技術(shù)的全面襲擊。企業(yè)級(jí)虛擬機(jī)最大特色就是在多臺(tái)服務(wù)器加入后，可以完成虛擬機(jī)轉(zhuǎn)移的魔法。這一類的功能在實(shí)體機(jī)上是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榫褪窃谌杭瑑膳_(tái)機(jī)器的配置也不可能一模一樣，也無(wú)法保持內(nèi)存的狀態(tài)。虛擬機(jī)解決許多企業(yè)上長(zhǎng)年來(lái)無(wú)法克服的重大難題，因此企業(yè)用虛擬機(jī)在這幾年大幅成長(zhǎng)，并且有更多新的功能加入。如今，虛擬化技術(shù)的普及率越來(lái)越高，虛擬機(jī)在企業(yè)中使用也越來(lái)越多，已經(jīng)在企業(yè)中暫露頭角。Gartner預(yù)計(jì)，2012年全球?qū)⒂谐^(guò)一半的工作負(fù)載被虛擬化，因此，可以預(yù)測(cè)未來(lái)的世界是虛擬機(jī)的世界，未來(lái)的企業(yè)環(huán)境更是虛擬機(jī)的環(huán)境。

[1]殷一鳴.基于虛擬機(jī)技術(shù)的安全驅(qū)動(dòng)模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-[D].上海交通大學(xué)，2008.

[2]丁濤，郝沁汾，張冰.內(nèi)核虛擬機(jī)調(diào)度策略的研究與分析[D].2010系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2010.