基于VMware虛擬技術的架構與應用

李溥岳

（大慶油田信息技術公司北京分公司，北京 100043）

計算機虛擬化技術，從本質上看是對計算機物理系統中的各種資源，利用軟件的方法形成對于硬件技術以及相關特征的模擬，從而實現邏輯上多個并行系統的產生，并且彼此之間保持相對的獨立，分別執行各自任務，從而實現對于工作效率提升的技術手段。該項技術于20世紀60年代提出，經過多年的發展日趨成熟。近年來，虛擬化技術已經廣泛深入到多個應用領域之中發揮作用，通過多層面的虛擬實現，切實為IT資源利用的優化做出了突出貢獻，并且對于IT系統的運維成本和管理成本控制構建了堅實基礎。

1 虛擬技術的相關分析

隨著技術的發展，當前虛擬技術領域中的應用，已經不僅僅是面向于某一個計算機部件實現虛擬化，而更多地是對整個計算機功能系統的行為展開模擬，并且通過這種軟件層面的工作方式，實現在邏輯層面由一臺計算機到多臺計算機的轉化。

就目前虛擬技術的應用發展狀況看，常見的幾種虛擬技術為平臺虛擬化、桌面虛擬化以及應用虛擬化三種。其中平臺虛擬化（Platform Virtualization）即常見的硬件虛擬化，是一種全面的虛擬化技術，將包括CPU、內存以及I/O組件在內的整個功能系統全部實現虛擬化。從本質上看，此種虛擬化技術在硬件和操作系統中間插入一個管理程序層，用以實現對操作系統的支持，即操作系統面向管理程序展開基于虛擬機的工作。

而桌面虛擬化（Desktop Virtualization）則是面向于用戶的，支持用戶通過網絡對服務器實現訪問，并且形成具有用戶個性化的桌面環境。此種虛擬化技術進一步分為四種模式，即主機模式（Hosted）、集中管理模式（Centralized）、同步模式（Remote Synchronization）以及客戶機模式（Client Hosted）。不同的工作模式需要不同的環境支撐，并且在應用方面顯示出不同特征。其中主機模式和集中管理模式均以網絡作為依據展開，由遠程服務器生成面向用戶的虛擬數據中心。但是集中管理模式更加注重鏡像的生成，面向一個或者多個用戶提供鏡像副本，并且提供必要的服務以及支持操作。同步模式是服務器面向客戶端提供鏡像并且以對應策略加以同步，此種工作方式對于不穩定的網絡環境而言十分適用。而客戶機模式則支持客戶端保留本地獨立的桌面虛擬機，服務器只提供對主鏡像的存儲和管理，因此是一種對網絡更少依賴的體系。

最后，應用虛擬化是面向于一定功能應用的虛擬化技術，其實現與計算機運算以及存儲資源沒有直接聯系。從實現的角度看，應用虛擬化將應用程序進行重新封裝，當運行的時候，將所有的文件和注冊表操作重定向到一個特定的文件，從而實現應用程序對底層硬件的訪問和控制要求。具體而言，其實現方式有兩種，即應用程序流（Application Streaming）以及桌面虛擬化方式，前者是依據應用程序工作特征將其封裝在一臺應用程序流服務器中，執行的時候再推送到客戶端；后者則是安裝的虛擬機中，通過連接虛擬機來實現應用程序的虛擬。

2 VMware vSphere的應用特征分析

隨著大數據時代的到來，虛擬化技術越來越成為行業內關注的焦點，諸多大型公司紛紛推出給予云環境的虛擬解決方案，其中VMware公司的vSphere即為其中的典范之一。

首先從構成結構上看，VMware vSphere體系由ESXi主機群、IO以太網、存儲設備群以及管理中心Center Sevrer共同組成物理層面的支撐環境。而從VMware vSphere系統的邏輯層面，則可以劃分為虛擬化層、管理層以及接口層三個主要功能層面，分別展開對應的工作。

其中虛擬化層用以實現基礎架構服務以及應用程序服務兩個方面職能，并且基礎架構服務可以實現面向硬件相關資源的虛擬、聚合以及重新分配等使用優化職能，進一步具體包括計算、存儲以及網絡三個方面的主要服務特征，實現整個虛擬環境中的云資源分配。而應用程序服務則主要用來確保應用程序本身能夠得到妥善的安置和運行，重點從其可用性、安全性等方面著手展開。具體包括虛擬服務器動態遷移VMotion、系統資源動態分配（DRS，VMware Distributed Resource Scheduler）、為應用程序提供高可用性（HA，High Availability）、為重要應用提供不間斷連續可用（FT，Fault Tolerance）等。而管理層則主要用于實現對于整個IT環境的配置以及管理控制，并且整個管理工作核心圍繞虛擬化工作本身以及虛擬化產品和相關資源展開。最后的接口層，其存在價值主要是為用戶提供訪問數據中心的接口，包括命令行界面以及SDK自動管理用戶機等相關功能模塊。

VMware vSphere虛擬系統從性能角度看，一貫表現良好，通常來說會從CPU、RAM、存儲、網絡等幾個方面展開對于VMware vSphere的綜合評價。

在CPU的使用方面，虛擬技術的引入必然會在一定程度上增加CPU的開銷，形成資源占用，并且在應用相對密集的情況下，這種對于CPU的占用會直接導致系統整體性能的降低和運算能力的削弱。與此同時，虛擬機本身也會對CPU的使用進行均衡的考慮，因此可以形成對于多核多處理器的充分利用，使其能夠承擔起大密度工作量的要求，因此從一個側面來說，虛擬技術對于CPU的影響，主要是考察在任務密集的環境下是否會造成過于龐大的資源開銷。而在RAM領域中，雖然虛擬層需要占用對應的內存才能展開運行，但是虛擬化本身并不會造成內存資源的賈少，同時還會提供更為完善的內存管理體制，因此對于內存的影響，從總體上來說甚至略有提升。

而對于存儲方面，虛擬機需要實現操作系統的運行和支持，因此必然會占用存儲空間，尤其是當多個虛擬機在同一臺物理服務器上的時候，其間必須能夠支持對于文件訪問和存取的聯合處理。但是這種對于存儲空間的需求，在當前存儲成本日益優化的環境下并不嚴重。最后，在網絡方面，在大多數情況之下，網絡吞吐虛擬化的工作量與網絡吞吐量本身的體力負荷保持一致，同時VMware vSphere還可以提供一個更為完善的安全平臺，用以實現安全隔離，因此從網絡性能角度看，尤其是從安全角度看，實現了良好提升。

3 結論

就當前虛擬技術的應用環境看，其需求呈現出逐步提升的總體趨勢，加之相關技術不斷成熟與完善，因此其未來的發展和整體生命力必然呈現出良好狀態。實際環境中，應當積極發現體系中的需求，合理引入虛擬技術，切實衡量其工作價值，推動發展獲取更多經濟回報。

[1]王春海，劉曉輝.虛擬機實用寶典[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]VMWARE公司白皮書.Wmware Infrastructure體系結構概述[S].北京：VMWARE公司，2008.