虛擬化技術在企業中的應用

付林

摘要 隨著企業IT應用的快速發展，對底層IT基礎設施交付資源的需求也越來越高，傳統IT基礎設施資源獨立部署，單獨交付的模式，已經逐漸顯出低效不足的劣勢。采用虛擬化技術，對IT基礎設施資源整合，按需交付虛擬化資源的模式在企業中逐漸成為主流。本文就有關虛擬化技術在企業中的應用展開相關探討。

【關鍵詞】虛擬化技術 IT基礎設施資源 企業應用

隨著企業IT應用的快速發展，對底層IT基礎設施交付資源的需求也越來越高，傳統IT基礎設施資源獨立部署，單獨交付的模式，已經逐漸顯出低效不足的劣勢。采用虛擬化技術，對IT基礎設施資源整合，按需交付虛擬化資源的模式在企業中逐漸成為主流。

虛擬化實際可以理解為對用戶交付資源的一種呈現形式。傳統未使用虛擬化技術時，交付給用戶的是實體物理資源，采用虛擬化技術之后，交付給用戶的資源不再是物理實體，而是底層對用戶透明，且滿足用戶資源配置需求的邏輯資源。虛擬化技術在企業中的應用主要是在IT基礎設施資源的交付物上。傳統IT技術設施交付模式形成的一個個資源孤島，在采用虛擬化技術后，資源整合統一標準化，形成了虛擬資源池，按需交付給用戶虛擬資源，既滿足了業務需求，又提高了資源利用效率和運維管理效率。

1 虛擬化技術的概述

虛擬化技術是可屏蔽底層物理實現，將單個或多個物理資源抽象虛擬，形成統一標準、動態可交付邏輯資源的技術。虛擬化技術改變了傳統所見即所得的資源交付模式。對用戶來說，所得不再可見。通過虛擬化技術將物理資源整合，形成邏輯資源池，對外按需動態交付邏輯資源。對于異構的物理資源，也屏蔽了其各自的底層實現，形成統一標準的邏輯資源。虛擬化技術可將海量資源“池化”，用戶可根據自身需求租用必要的資源，當遇到資源需求的突增情況，也有資源池的標準化資源提供增補。這種資源交付模式可以動態智能化滿足資源需求，具有良好的橫向可擴展性，更能適應業務多變的資源需求。

虛擬化技術解決了資源在單一主體內使用的局限性，解決底層硬件異構性，屏蔽不同廠商各自獨立的運維管理方式，將資源整合化，虛擬化，對外形成可交付的統一標準、靈活可擴展的資源池，提高資源的利用率，縮減了資源的運維管理成本。

2 虛擬化技術在企業中的應用

企業傳統IT基礎架構多采用獨立集中部署，各業務應用相對獨立，形成一個個煙囪式的架構。在新業務上線前，其資源需求都需要經過詳細的論證、評估，考慮到業務上線后未來三年的負載增長速度，業務高峰性能需求并留有資源冗余，來決定新業務部署時的資源配置。這種部署模式下往往會造成主機、網絡或存儲等硬件資源的閑置浪費，高配低用等情況。而企業的硬件資源購置也會因為購買批次不同、時間不同或是供應商變化等客觀原因造成硬件資源存在異構、多樣等情況。這給企業IT基礎架構統一管理，自動化運維，成本控制，資源的有效利用均帶來了極大阻礙。相對于傳統IT基礎架構，采用了虛擬化技術后，IT基礎資源可以獲得整合與標準，各個業務應用在虛擬化資源池中租用資源，共享基礎架構資源池。資源的快速部署，自動擴展能力得到提升。資源的利用率和運維管理能力可得到進一步提高。

在企業應用中，虛擬化技術主要是通過IaaS的方式來獲得應用。企業中信息系統IT基礎設施資源包括物理服務器、存儲設備、網絡設備等等。通過虛擬化技術，將IT基礎設施資源，如CPU、內存、網絡、存儲等基礎資源抽象成虛擬資源，以服務的形式提供給用戶。用戶通過網絡方式，可以按需便利的獲取。業務側無需關心底層硬件架構實現，所有的硬件資源在資源池統一運維管理。通過虛擬化技術建立IaaS，實現資源共享、按需獲取，動態調度，彈性伸縮，高可用。

虛擬化技術根據其虛擬化對象的不同分為幾種不同的類別。在企業IT基礎設施應用中主要包括主機虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化，下面就這三個虛擬化技術分類分別在企業中的應用進行相關說明。

2.1 主機虛擬化在企業中的應用

主機虛擬化或稱服務器虛擬化、計算虛擬化，是將一臺物理主機虛擬為多臺可交付使用的邏輯獨立虛擬主機的技術。虛擬出的多臺虛擬主機共享物理主機的硬件，共享CPU，內存，網卡等等。多臺虛擬主機實際運行在同一臺物理主機上，這臺物理主機一般被稱為宿主機。多臺虛擬主機的流量負載統一由搭載虛擬機的宿主機承擔，可以充分利用宿主機物理配置的性能，達到計算資源的高效利用。各虛擬主機可安裝不同的操作系統，運行不同的業務應用。各虛擬機邏輯獨立，互不影響，但又可以統一接受管理，在遇到故障時，可以快速部署在新的虛擬資源上，實現高可用。通過對宿主機的擴容，可以對其上承載虛擬機的可利用資源性能進一步提升。主機虛擬化運用方式既保證了數據的使用獨立性，也降低了各應用基礎設施的運維壓力。在企業中使用主機虛擬化技術可以將多臺低配置設備虛擬成池，能夠提供更高性能和可靠性的虛擬機。避免物理資源浪費，充分發揮配置性能，提高了可用性、可靠性。

主機虛擬化在企業中采用技術主要是基于hypervisor虛擬化和基于容器虛擬化。基于hypervisor虛擬化，是通過中間層軟件hypervisor運行在操作系統和底層物理設備之間，通過hypervisor將底層實體資源，CPU、內存、硬盤等抽象封裝成一個個虛擬機。對于用戶層面來看，這些虛擬機即是獨立的服務器，可以部署各自業務。目前企業多用vmwareesxi和kvm技術?；谌萜鞯奶摂M化同樣可以共享硬件資源CPU、內存等，基于容器的虛擬化容器間相互隔離，但是共享同一操作系統。可理解為在同一操作系統的不同實例。目前企業應用的容器技術中，docker的使用最為廣泛。

2.2 存儲虛擬化在企業中的應用

存儲虛擬化技術是對底層存儲硬件的虛擬化技術。存儲虛擬化技術對異構存儲資源優化整合管理，有效利用碎片化空間，對用戶提供一個統一標準的存儲資源池，極大改善存儲孤島現象，提升IT基礎設施資源利用效率。通過將底層存儲物理設備存儲資源整合，然后抽象成一個個標準虛擬存儲資源租賃給用戶。傳統架構中前端服務器服務器需訪問后端存儲，采用了存儲虛擬化技術后，前端服務器通過存儲虛擬化池獲取存儲服務。存儲虛擬化底層實現相對于業務應用透明，并為業務應用提供大容量、高數據訪問和高傳輸性能的存儲系統，可以根據用戶的需求來快速供給用戶所需的存儲空間使用。當下存儲虛擬化技術越來越純熟，能夠兼容更多種不同品牌廠商或來源的存儲，這極大的提高了存儲虛擬技術應用范圍，也方便用戶以統一的運維管理模式去使用在虛擬存儲池。通過存儲虛擬化技術建立存儲池，可滿足業務系統對存儲資源在線擴容、快速分配、動態遷移、連續性運行等方面的需求，減少運維人員工作量，提高運維響應速度，實現存儲統一標準管理，提高存儲資源的高可用。

傳統存儲多采用FC SAN，存儲虛擬化通過虛擬化引擎設計，既可支持FC SAN，又可以支持IP SAN存儲訪問協議。目前企業存儲虛擬化主流技術主要有IBM SVC存儲網關技術，HDFS分布式文件，CEPH分布式塊存儲技術等。

2.3 網絡虛擬化在企業中的應用

網絡虛擬化技術在企業中的應用主要為SDN軟件定義網絡，網絡設備虛擬化，鏈路虛擬化和虛擬網絡vpn。軟件定義網絡改變了傳統網絡架構中網絡設備緊耦合的情況。傳統緊耦合網絡設備數據轉發與控制均在同一設備中。采用軟件定義網絡技術可將傳統網絡架構拆分為應用，控制，轉發三層架構。SDN屏蔽了底層網絡設備的物理差異，對上層提供統一的管理接口，便于統一運維管理。網絡設備虛擬化主要是通過將網絡設備操作系統與硬件分離，在x86服務器上安裝網絡設備操作系統，以實現網絡設備的功能。鏈路虛擬化鏈路聚合技術將多物理端口聚合以增加鏈路帶寬，現已廣泛應用。虛擬網絡vpn可以幫助企業在不安全的網絡環境中傳送安全信息。

3 應用效果展示

主機虛擬化技術在企業已廣泛被使用，現新購服務器一般均入主機虛擬池，形成標準化統一化管理規范，通過部署統一的虛擬機模板可以實現對主機加固。虛擬機可以實現業務應用的快速部署，且標準化也為自動化運維提供基礎。上千臺設備的運維管理效率通過主機池可以大大提高，進一步滿足了企業數據資源的高可用性和拓展性，對計算機的服務性能也能有較大發揮。主機CPU、內存利用率提升約1.5倍。通過存儲虛擬化技術實現了跨數據中心存儲虛擬化和跨機房存儲虛擬化。存儲虛擬化實施，使主機端實現了統一化管理，所有存儲資源統一通過管理節點進行資源調配，更加直觀，也減少了存儲資源的維護難度。甚至部分老舊存儲設備不具備的功能通過存儲虛擬化后得到了功能上的優化提高。實施完成存儲虛擬化，存儲資源利用率提升了約1.3倍，日常管理工作量和成本下降約1/3。通過建設SDN，對于網絡的管理運維能力也得到了極大提升。

4 小結

綜上所述，虛擬化技術在企業中已經得到了廣泛應用，虛擬化技術的靈活性和其對資源利用的高效，決定了虛擬化技術未來一段時間必將在企業IT基礎設施架構中起到重要作用。通過虛擬化技術的使用，極大的提高了數據整合性、統一性，實現了標準化管理，資源靈活動態分配，降低了在運維管理上所耗費的人力物力，提高了資源利用率，節約了成本。虛擬化技術的產生和應用無疑是IT基礎設施資源使用技術的一大突破，尤其是在當下數據爆發的時代，資源的高效利用更加重要。未來的虛擬化技術還會不斷加強和改進，會向著更加高效、更加高可用的方向發展。

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