虛擬化的力量

摘 要：本文從實際生活出發，用淺顯的語言一步步引入了包括服務器虛擬化、操作系統虛擬化、DOCKER、SDN等當前熱門應用的由來，闡述了這些應用背后虛擬化技術的思想。

關鍵詞：云計算；DOCKER；SDN

隨著云計算這一有些修辭意味的概念逐漸被大眾接受，更接近技術概念的虛擬化也逐漸頻頻嶄露頭角，但對大多數非專業人來說，虛擬化的概念還是過于抽象，虛擬化有什么魔力呢？

虛擬化在我們生活中無處不在，原始社會的以物易物是實物交換，可如果你的物品不是我需要的就不會成交，這樣的交易顯然效率極低，于是就有了貨幣，貨幣就是對物品價值的一次虛擬化，有了等值的貨幣，交易就變得簡單和高效多了。貨幣流通了幾千年，但就在近幾年，即使你身上沒有帶傳統意義的貨幣，你只要有手機，無論微信還是支付寶一樣可以各種交易，甚至刷臉指紋等方式，還有信用卡、貸款等方式，這其實都是對貨幣更高層次的虛擬化，可見虛擬化大大提高了效率。

計算機領域的虛擬化相對于現實社會是遲到的，但又是具有先天的技術和應用優勢的，從60年代Unix誕生起，虛擬化技術就開始了發展，我們計算機教學中應用的最普遍的是以VMWARE公司的Workstation為代表的虛擬機軟件，他能夠在物理單臺計算機上虛擬出多個獨立的操作系統，可以進行各種測試實驗，并具有快照等系統回滾功能，在編程測試、網絡安全和各類復雜網絡測試領域基本是必須的工具，極大的提高了效率。

技術總是不斷的向前發展，隨著電子集成工藝水平的不斷提高，CPU性能越來越強，企業為了搭建網站購買了一臺安裝WINDOWS操作系統的高性能服務器，為了運行CMS系統又購買了安裝LINUX操作系統的高性能服務器，為了運行郵件系統又買了一臺服務器。可企業網站的訪問量不大，服務器95%的資源處于閑置狀態，現在的問題是我能不能利用一臺服務器的計算資源，同時運行多個互相獨立的操作系統，將服務器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務器變成幾臺相互隔離的虛擬服務器，我們不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統管理，實現服務器整合，讓IT對業務的變化更具適應力——這就是服務器的虛擬化

以上說的是服務器性能強勁，服務需求小，可實際應用中還會出現相反的情況，就是一些大運算量需求，單臺服務器無法滿足，如何來處理？實際上按照上述思路，既然一臺服務器能虛擬出多臺計算機，那么多臺服務器也能虛擬出一臺性能更強勁的“超級”計算機，就像一個能力強的人能干3個人的工作，而一個100人的團隊能完成個人無法完成的一個大工程一樣。是的——這就是云計算，他通過虛擬化的思想，把計算機的計算能力、存儲能力、網絡能力等資源虛擬化成“資源池”，然后按需分配給用戶，閑置的資源可以動態調用，再一次極大的提高了資源的利用率。

虛擬化到這個程度就完美了么？我們發現通過上訴方式虛擬出的服務器還是有大量的冗余，比如任何一個應用布置在服務器上都需要很龐大的基礎環境做支撐，如果布置一個應用的基礎環境是N，則布置M個同類應用的基礎環境就是M*N，這里面含有大量的冗余，有冗余就有虛擬化技術的空間，于是出現了操作系統層的虛擬化，這就是從2013年橫空出世的Docker（容器技術），有了容器技術的支撐，基于容器的應用可以快速大量的布置，而且消耗資源極少，例如我們可以瞬間布置出50個互相隔離的LINUX系統，Docker技術目前也是云計算領域炙手可熱的研究方向。

有了云計算這樣強有力的技術支撐，采用分布式架構、對海量數據進行分布式數據挖掘需要的大數據就開始登場了，基于云計算的大數據應用遍地開花，一個新的時代就要來臨了。

原來我們的印象中，路由器交換機是看得見摸得著的物品，就是網絡的基礎設備，價格很高，需要就得購買安裝上，不用就放在那里，過時了就升級或更換設備，按照虛擬化的思想想一想，路由器交換機不也是有計算、存儲功能的一個個獨立的資源么，既然如此，為什么不能把價格低廉的接入部分和價格昂貴的核心控制部分分離，用虛擬化的概念把網絡設備統一管理，按照用戶的需求動態調配網絡實現諸如ACL、QOS等功能，用戶需要就分配資源，用戶不用資源就動態調配給別的用戶，這樣不是大大提高了網絡的使用率么，而且需要就動態生成一臺路由器生成一臺防火墻，不用就回收到資源池，而且所有的控制算法都是實時的不用一個一個的修改設備配置，似乎也沒有什么三層交換機、路由器、防火墻、應用網關這些各式各樣的傳統硬件設備的區別了，這一切都是可以虛擬出來的，這就是現在包括思科華為等各大廠商全力推進的SDN（軟件定義網絡），這就是對傳統路由交換的虛擬化。

虛擬化的思想無處不在，人類社會發展到今天，虛擬化的案例比比皆是，比如股票期貨市場就是對實體經濟的虛擬化，雖然沒有實物現場交換，但極大的提高了實體世界的運行效率。只要有重復性、低效率的地方就有虛擬化的發展空間，在計算機領域虛擬化進程剛剛開始，虛擬化技術的發展就是軟件定義一切，這就是人類的智慧，這就是歷史的趨勢。

參考文獻：

[1]百度百科.計算機虛擬化技術.

[2]百度百科.服務器虛擬化.

[3]劉鵬.云計算（第二版）[M].電子工業出版社.

作者簡介：

徐峰（1970.09—），男，漢族，山東威海人，教授職稱，碩士學位，物聯網工程學院教師。