转：主流虚拟化技术介绍、选购

转自IT168

原题目：X86 虚拟化软件选购面面观

 

 

   转眼又到年末，各个公司也开始制定2008年的财政预算。记得2007年8月，IDC发布了对3200名CIO、CTO调查的统计报告，报告显示，亚太地区有超过60%的CIO和CTO都表示，所在公司未来的IT预算会增加，而认为IT预算会减少的仅占5%。但是宽裕的财政预算并不意味着IT经理的工作会变得轻松。事实上，追加的IT预算跟公司急速增长的IT需求相比，并不一定显得阔绰。除了公司急速增长的IT需求，IT员工的薪酬、IT培训支出的增加也都进一步削减了最终可用于IT部署和IT管理的资源。所以，如何得到更好的ROI(Return On Investment投资回报率)依旧是很大的挑战。实际上，为了获得更高的ROI，在全球范围来看，逐渐普及的虚拟化无疑是一剂良方。

一、是否实施虚拟化值得商榷

    为了得到更高的ROI，IT经理们在制定预算时，都力图减少IT部署的TCO（Total Cost of Ownership总拥有成本）。既然要减少TCO ，那么我们不妨分析一下TCO的构成。一般而言，TCO主要包括：

——软硬件成本：服务器、存储和网络设备成本；服务器迁移成本；软硬件高可用容灾部署成本。

——IT运行成本：数据中心的制冷设施、数据备份等成本；以及服务器安全配置等后期部署(Post-deployment)成本；电力成本。
——宕机成本：解决故障及重新部署服务的成本；因为宕机而损失的收入和员工效率成本。

——管理成本：IT管理人员薪酬成本；IT培训成本。

    虽然虚拟化确实能够在一定程度上削减TCO的各项成本，但是对于某些成本的削减程度还是比较有限。比如说应用软件的授权成本。在评估了每个企业各自的TCO 构成之后，CIO、CTO们就可以建立模型，以评估实施虚拟化对于TCO的影响程度，以及在哪些层面部署虚拟化较为合理，哪些层面则不需要虚拟化。在比较不同虚拟化模型的成本之后，提出最终合理的实施方案。

    下面，我们通过三个虚拟化实施的案例——一家医疗机构、一家保险公司和一家运输公司，简单了解一下虚拟化对于TCO的影响。

    以下是三家公司TCO中各分项成本缩减的比较。 

 

 

  以下为三家机构运行虚拟化前后的总体TCO比较。

可见，不论是哪一家，在虚拟化方案实施后，TCO都得到了一定程度的缩减。其中，运行成本缩减的幅度较为有限，而软硬件成本则大幅缩减。总体而言，三家机构虚拟化的实施都非常成功，六个月内其ROI全部超过100%。但是，这个三个机构都属于非常典型的虚拟化案例：因为各个机构cpu平均利用率在虚拟化部署之前仅为5%~10%，而虚拟化之后都达到了80%。实际上，对于一些cpu平均利用率在20%~50%之间的数据中心，虚拟化实施对于TCO的改善会相对有限，不过虚拟化还是可以一定程度上减少管理和软硬件成本；而对于cpu平均利用率在50%以上的数据中心，虚拟化是否需要就值得仔细斟酌了，因为虚拟化过程本身将损耗10%~20%的CPU资源，而且还需要支付昂贵的虚拟化软件及维护费用，此时数据中心可以选择添加服务器等硬件设备，而未必要选择虚拟化软件。

    总之，不同机构，IT规模不同，部署的结构不同，TCO的构成也有所不同，而每个IT经理在详细评估之后，如果真的决定推进虚拟化部署，IT经理们也还是面临着多种虚拟化软件的选购问题。从免费开源的虚拟机，到操作系统集成的虚拟机，再到昂贵的独立虚拟软件，众多不同的虚拟化技术和不同的品牌的选择，给IT经理们出了不小的难题。CIO、CTO必须准确考察所在公司的IT需求，并且透彻了解不同的虚拟化软件，和不同方案的利弊，才能制定可以最大程度削减TCO的部署方案。但是由于虚拟化软件起源于美国，只是近两年才开始进入中国，而且虚拟化软件的部署也并未广泛普及，所以下面，我们就着重研究一下各种虚拟化软件的功能及特点。

二、虚拟化软件详解

    对于不同虚拟机技术的利弊，已经有很多文章在讨论。而我们的重点，是不同虚拟化软件整体的功能特点，以方便IT经理们选购。这里讨论的虚拟化软件包括VMware、 微软Virtual Server、SWsoft和Xen。

(1) VMware
——使用最广泛的X86虚拟化技术

    在所有虚拟化软件当中，目前部署最广泛的，当属VMware旗下的VI3(VMware Infrastructure 3)。VI3是一个软件套装，由不同软件构成，这些软件包括：

——ESX Server：ESX Server是整个VI3的重要基础，所有VI3的其他组件 都必须基于ESX Server。ESX Server直接安装在裸机上，在硬件和操作系统之间形成一个虚拟化层。ESX Server将一台物理服务器划分为多个可移植的虚拟机环境。在虚拟机环境中，可运行Windows、Linux、Solaris和Netware操作系统。

——VMFS(Virtual Machine File System) ：VMFS也是VI3所有版本的标准配置。VMFS是群集文件系统，在物理磁盘上，虚拟机被封装在一组文件中，VMFS 是这组文件的存储系统； VMFS支持多个ESX Server实例对存储器的并发读写，这样使得ESX Server实例之间动态迁移虚拟机或资源成为可能。VMFS支持光纤通道和iSCSI SAN。

 

——DRS(Distributed Resourced Scheduler)： DRS可以将多个ESX Server资源合并为群集，同时按照假定所有资源都在一台主机上的方法，简单的管理群集。

 具体在管理群集的时候，VMware DRS采用资源池方式分配管理这些聚合起来的cpu、内存等资源。

比如，在这个例子中，所有5台主机群集容量为48GHz的总CPU主频，和80GB的总内存。资源池1，拥有大部分资源，资源池2则拥有小部分资源，还有一些浮动容量，可随时分配给负载大的资源池。当启用资源池之后，某台虚拟机到底运行在哪台主机上，实际上已经无法界定。此时，IT主管可以根据不同业务部门的IT实际需求，轻松的动态分配资源，给这些部门的资源池或虚拟机。具体操作的时候，为了方便管理，可以在资源池下创建子资源池，子资源池也可以创建子资源池或者虚拟机。

 

——Virtual SMP：可以让单个虚拟机，同时使用多个处理器。如某个虚拟机需要运行如数据库、ERP等资源密集的应用，使用Virtual SMP可以很好的扩展虚拟机资源。

——VMware Vmotion：VMware最著名的技术。可以使虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器，这个迁移过程不用停机，所有虚拟机提供的服务仍然保持正常。当然，迁移的前提是相关主机都连接到SAN或者NAS。在迁移的过程中，用户察觉不到任何传输期中的异常，并且整个虚拟机传输过程通常在2秒钟内就将结束。

——VMware HA(High Availibility):HA，也即高可用，或称双机热备。HA能够保持不间断的监控资源池中所有物理服务器的运行状况，并且确保资源池中有足够的空间，在某些服务器发生故障时，在其他服务器重启虚拟机。

——Consolidated Backup：为虚拟机提供了备份工具，使虚拟机能够通过一个集中化的代理服务器进行备份。备份过程通过SAN和代理服务器完成，无需占用局域网资源，同时由于备份负载和管理都在代理服务器上完成，减轻了ESX Server的负担，从而使得ESX Server下可以运行更多虚拟机。

——Virtual Center：虚拟机控制中心，就是以上各个功能的可视化控制台，包括了Virtual Center Management Server(虚拟机管理 中心控制节点)、VirtualCenter数据库(保存物理服务器、资源池等信息)、Virtual Infrastructure Client（远程连接控制器）、VirtualCenter Agent(连接ESX Server和中心控制节点)和VI Web Access（允许执行虚拟机管理和访问虚拟机执行控制台，不用安装客户端）。控制台使得管理整个虚拟化进程非常容易。

以上就是VMware VI3所有主要程序，这些组件是虚拟化部署时的最关键组件。除此之外，针对某些特殊的数据中心VMware也有一些产品，比如对于实验室的环境有VMware Lab Manager，Lab Manager可以在多计算机环境下对软件进行快速安装或卸载，以方便实验室测试。而对于迷你型的数据中心，也可以使用免费、功能相对有限的VMware Server。VMware Server虽然没有高可用、共享存储、热迁移、SAN备份等功能，但是与第三方软件搭配使用，还是拥有可以接受的性能表现。而且如果的确需要某一种功能，比如VMware HA，也可以单独购买。

(2) 微软Virtual Server
——与VMware相似，但不支持零宕机迁移和虚拟SMP，仅支持Windows平台

    除了被最广泛部署的VMware之外，目前第二被广泛采用的是微软的Virtual Server 系列虚拟化软件。Virtual Server 2005 R2，目前是微软虚拟化软件的最新版本。我们不妨将微软的Virtual Server 2005 R2和VMware VI3做一下性能比较。

    首先，和VMware HA和VMware DRS相似的，微软Virtual Server也可以通过SAN实现高可用群集功能。其中，群集功能来自于宿主机，比如Windows Server 2003，而高可用则来自于Virtual Server。举例说明，假如IT经理为了升级物理服务器而计划内宕机，正在运行的虚拟机可以被转移到其他物理服务器上，虚拟机迁移通过高速的SAN，只需要非常短暂的停顿，虚拟机就可以在新的物理服务器上运行。而如果是服务器物理问题引起的计划外宕机，虚拟机则将自动被Virtual Server迁移到其他主机上。

 在虚拟机迁移方面，Virtual Server有Virtual Server Migration Toolkit (VSMT)， VSMT支持P2V（物理机到虚拟机）和V2V（虚拟机到虚拟机）迁移，支持迁移的操作系统包括Windows NT4、2000 和 2003。

    在cpu和内存资源管理方面，也与VMware类似。虚拟机的cpu资源可以使用管理主页（Management Website）或者COM API动态更改。每台虚拟机默认的负载指数是100，也就是说在负载指数100的情况下，宿主机平均分配资源给每台虚拟机。当然，在不同虚拟机的负荷可能不同，我们也可以根据具体情况，分配给一台高负载的虚拟机更多的资源。

    在管理方面， IT经理可以用Virtual Server 2005提供的API自行搭配管控程序，或者IT经理也可以采用System Center 系列软件，包括Microsoft Operations Manager(MOM) 、System Management Server (SMS)还有针对虚拟化设计的System Center Virtual Machine Manager(SCVMM)等软件来进行管理。

 

由此看来，微软对比VMware，其Virtual Server同样拥有高可用群集、虚拟机迁移、资源管理和控制台等功能。但是Virtual Server对比VI3，除了虚拟主机管理平台相差不多之外，虚拟技术的各个层面都还是有着一些差距。

    首先，在虚拟机迁移方面，微软Virtual Server VSMT在实施迁移时必须停止服务，而VMware则可以零宕机迁移。另外，虽然微软的Windows Server 2003支持物理SMP，但是Virtual Server目前不支持虚拟机SMP，而VMware则有Virtual SMP组件，充分支持虚拟机SMP。在兼容性方面，VMware提供了大量的产品可行性源代码，并且由于VMware与众多厂商在兼容性方面保持合作，其它厂商产品跟VMware各个组件的配合得以大幅改善，而微软在开源和兼容的问题上还是保持一贯的保守作风，仅提供有限的源代码；VMware支持各种x86操作系统，包括Windows和各种Linux，但微软Virtual Server却只支持Windows（虽然也可以运行Linux，但官方并不正式支持）。

(3)Swsoft
——操作系统虚拟，占用资源少，异构灵活性较差，适合主机行业用户

    SWsoft在很早的时候已经涉足虚拟化软件领域，其虚拟化软件体系也非常成熟。 其产品主要是提供给互联网数据中心（Internet Data Center）IDC使用，当然SWsoft也供给那些对于轻量级虚拟机有需求企业。SWsoft主要包括以下软件：

——Virtuozzo：是一个基于操作系统虚拟化的轻量级软件，Virtuozzo安装在物理服务器上，划分出多个相互隔离的虚拟环境。每个虚拟环境称为VPS(Virtual Private Server)。VPS的特点是只有单一的宿主机操作系统内核，虚拟的是操作系统而不是硬件，所以占用中间层资源非常少，Virtuozzo通常仅占用5%左右的cpu资源。VPS为轻量级虚拟机，每一台物理服务器下可以拥有大量的虚拟机。

    动态资源分配、动态迁移功能Virtuozzo也都具备。Virtuozzo可以像VMware Vmotion一样实现零宕机迁移虚拟机，而且VPS的零宕机迁移不用通过昂贵的SAN存储网络，只要通过普通互联网连接即可实现。如果需要备份，VPS也可以通过VZ备份节点服务器连接NAS或SAN完成。跟VMware和微软完整硬件虚拟不同的另外一点，是VPS可以采用模版虚拟模式VZFS(Virtuozzo File System)——每个典型的应用程序被当作模版，存放在硬件节点的特定目录之下。当VPS运行时，通过链接方式共享读取模版文件。这样就进一步缩减了VPS的空间需求，从而使得同一台服务器可以虚拟出更多的虚拟机。

图中KSAL指的是Kernel Service Abstraction Layer核心服务抽象层，主要提供VPS和宿主机之间的通信和服务的转换。

——VZCC/VZMC/VZPP：SWsoft在虚拟管理控件方面，也拥有VZMC(Virtuozzo Management Console)跨平台管理工具、VZCC(Virtuozzo Control Center)本机管理工具和VZPP(Virtuozzo Power Panel)单个VPS管理工具。或者可以采用CLI命令行或API接口接入其他控件控制。

——Plesk：主机管理控制面板。Plesk可以在一台主机上安装和管理所有应用程序， Plesk控制面板采用多级管理模式，可以更加轻松的管理Virtuozzo环境下的主机和虚拟机。

    以上Virtuozzo和Plesk就是SWsoft最主要的虚拟化软件，当然，SWsoft还有PEM、PRIM、HSPCOMPLETE等服务器自动化和业务管理软件，这些软件对虚拟化都有很好的支持，但并不直接涉及虚拟化。由以上分析可见，SWsoft的虚拟化跟微软和VMware有很大不同，VPS虚拟化并不能虚拟出异构空间，而且模版化技术也限制了每个VPS的灵活性。虽然占用中间层资源较少，而且采用模版技术的空间节省也很显著，但适合的用户还是比较局限，用户大多属于主机服务行业。

(4)Xen
——开源软件，CitrixXenSourceV4几乎是VMware VI3的翻版，价格低廉

    在2004年以前，X86虚拟化市场上的三巨头是SWsoft、VMware和Connectix(被微软并购，即现在的Virtual Server)。而自从05年开源Xen项目诞生以来，这个格局就被打破了。

    利用Xen技术的ISV，主要是XenSource和Virtual Iron。而XenSource2007年8月被Citrix并购之后，其虚拟化产品XenServerV4被全面融合进了Citrix公司的产品系列中。其中北美分公司率先于9月开始发售CitrixXenSource V4，10月Citrix欧洲的一些分公司，例如法国Citrix也开始全面销售XenServer，但是目前的Citrix中国分公司还没有正式开始销售CitrixXenServer，不过相信CitrixXenServer在汉化和测试结束后，很快也将在中国，随着Presentation Server一起销售和部署。

    虽然还没有正式开始登陆中国，但是我们不妨简单看一下CitrixXenServerV4的产品体系。

    CitrixXenServer V4也有3个版本，入门、标准和企业版。V4的功能包括了SMP Virtual Machines虚拟机SMP、XenMotion热迁移、XenCenter虚拟中心、Resource Pools虚拟资源池、P2V工具，Native 64-bit Hypervisor虚拟机、XenAPI接口、Machine Migration Tool虚拟平台迁移工具、Storage Management Tool存储管理工具（包括虚拟机IP和FC SAN备份及恢复）。此外，和VMware一样，CitrixXenServer V4 也与Intel和AMD合作，可以对Intel VT和AMD-v 处理器有更好的支持。

    总的来看，CitrixXenSourceV4几乎就是VMware VI3的翻版，几乎所有的VI3的功能V4都有，而且价钱比起VMware要便宜很多，可以说是VI3很好的低价位替代品。
(5)操作系统集成虚拟
——各主流操作系统均有支持，但功能有限

    除了选择虚拟化软件厂商生产的产品之外，目前x86操作系统也都有集成虚拟化功能的趋势。

    Linux方面，2006年，Novell在SuSE Linux Enterprise 10版本中，开始集成Xen。Xen功能可以由用户自行选择是否激活。当然，这个SuSE Xen仅包括比较基本的虚拟机功能。比起上述各个虚拟化软件厂商还是有很大差距。与Novell类似的，RedHat也在Red Hat Enterprise Linux 5 Server之中支持Xen。事实上，除了Xen，在Linux开源社区里，还有Bochs、 QEMU、Linux-VServer和 OpenVZ等等虚拟化项目。而不同Linux厂商在选择集成的虚拟化技术时，偏好也可能有所不同。比如Mandriva Linux Corporate Linux Server4.0内核中集成的虚拟化技术，是OpenVZ。

    在Windows方面，2008年的服务器版本也将集成Viridian。最初时Windows Server 2008将包含有鈖iridian，Viridian将在180天内升级到正式版本。但是其中还是不包括热迁移(live migration)和热添加(hot-add)这类高级虚拟功能。

    总的来说，操作系统集成的虚拟化，目前各种功能还处于初级阶段，各个操作系统都都仅集成了基本的虚拟化功能，而对于高级虚拟化功能则普遍没有好的支持。
三、虚拟化方案价格比较

    以上，我们对于各种虚拟化软件的特点已经有了一定的了解。但是还有销售渠道、报价、部署服务等等问题没有解决。事实上，虚拟化厂商进入中国的时间普遍较晚，大多都是近2年的事情，虚拟化经销商的数量也非常有限，而且虚拟化软件并非大众式软件，具体的购买资讯不容易得到。为了方便选购，我们做了一次虚拟化软件价格的经销商调查，得到了第一手的报价以及产品资讯，下面我们就比较一下各种虚拟化方案的具体价格，以方便IT经理们的虚拟化部署决策。

VMware：从1万到数十万不等

    VMware的价格总的来说非常昂贵的，以下我们分别说明。

——支持2个CPU的VMware Infrastructure 3 Starter入门版，价格为1万RMB。1万元版Starter的授权包括：ESX Server 3和VirtualCenter Agent。也含有VMFS，但是功能受限，Starter的VMFS仅支持本地存储。

——支持2个CPU的VMware Infrastructure 3 Standard标准版，价格为3.75万RMB ，标准版的授权包括：ESX Server 3, VirtualCenter Agent、Virtual SMP， VMFS。

——支持2个CPU的VMware Infrastructure 3 Enterprise企业版，价格为5.75万RMB，ESX Server 3， VirtualCenter Agent， Virtual SMP,，VMFS， Vmotion， HA，DRS，Consolidated Backup。

——支持8个CPU 的VMware Infrastructure 3加速工具包，价格为30万RMB，除了包含企业版的全部工具外，还包括管理工具VirtualCenter Management Server和迁移工具P2V Assistant 2 Starter Edition。还包括了一些运行之后的VMware人力的支持费用。

——管理工具VMware VirtualCenter Management Server 2，对于每一个VirtualCenter应用实例为5万RMB。

——此外，2CPU的VMware HA、Vmotion和DRS都可以分别购买，价格为HA、DRS2万RMB，Vmotion1.4 万RMB。完整的无限制P2V工具为6万RMB，一年期P2V工具则便宜一些，为2万RMB。

——由GSX Server 4.0演化而来的VMware Server可以免费获得，但是功能非常有限，通常还是要搭配VMware VirtualCenter Agent 1一起部署。而VMware VirtualCenter Agent 1并不是免费的，2-CPU为0.6万RMB、4-CPU为1.2万RMB、8CPU、16CPU分别为2.4和4.8万RMB。

    旧的VMware升级时也需要额外的费用。

Swsoft：比VMware略微便宜

    SWsoft的价格略微便宜，Virtuozzo的报价如下。

——x86-32位操作系统下：1~2CPU 报价为4.4万RMB；4CPU 报价为8.8万RMB；8CPU报价为17.6万RMB ；16CPU报价为35.2万RMB。

——x86-64位操作系统下：1~2CPU 报价为5.5万RMB；4CPU 报价为11万RMB；8CPU报价为22万RMB ；16CPU报价为44万RMB。

——IA64-Itanium安腾架构下：1~2CPU 报价为8.8万RMB；4CPU 报价为17万RMB；8CPU报价为35.2万RMB ；16CPU报价为70.4万RMB。

——管理工具VZMC的报价为1.65万RMB。VZCC和VZPP报价则包括在了上述Virtuozzo之内。Plesk企业版为2.64万RMB。

微软：R2免费，但配套产品报价8万左右

    微软的Windows Virtual Server R2早先的定价是标准版99美金、企业版199美金，2006年4月之后，微软已经将此软件设定为免费产品。与VMware GSX一样，Windows Virtual Server R2虽然免费，但是通常部署时还需要依赖MOM等收费管控软件。带有十份企业操作管理许可证的MOM 2005，价格为82988元RMB。

    当然，以上的都只是报价，并非最终价格。在服务器软件市场上，就一般情况而言，最终价格通常为报价的5~8折，当然折扣的大小也取决于订单数量等因素。

CitrixXenServerV4：VMware VI3的1/2左右（美国市场）

    另外，选择在2008年开始部署虚拟化的IT经理，可以期待一下CitrixXenServerV4，在美国市场上，CitrixXenServer V4的价格和售后支持费用都只有VMware VI3的1/2，而且VI3的所有功能CitrixXenServerV4基本都具备。V4也经过了很多版本的测试，表现也比较稳定。如果1/2VMware的定价策略同样在中国实施，那么对于IT经理而言，整体虚拟化部署的软件费用将缩减一半，而且功能也要比操作系统集成虚拟化强很多。
四、虚拟化部署建议

    事实上，目前国内部署虚拟化比较大的障碍是认知障碍。由于仅一套虚拟化软件就动辄十几万甚至几十万，价格确实不菲，所以虚拟化减少TCO的能力在多长时间内能够显现，虚拟化能多大程度的减少TCO，IT经理们自己可能也没有太大的把握。而另一方面，虚拟化的日常运行与传统的IT运行有很大的差异，虚拟化有更大的灵活性，相关配置的过程也复杂而漫长，公司各个部门平稳的接受虚拟化模式，还需要一段磨合期。整个虚拟化的部署过程往往充满了挑战。所以，在文章的结尾，我们给出虚拟化部署的几条建议。

（1） 正确评估虚拟化：虚拟化不是神话。虚拟化的确能够一定程度的改善ROI和TCO，但虚拟化的改善功效往往容易被夸大。虚拟化降低成本的因素，主要是因为服务器的资源利用率被提高，而不是应用软件费用的缩减。很多应用软件即便在虚拟机上运行也需要全额缴纳许可证费用。

（2） 循序渐进的部署：虚拟化将彻底更改IT部署的架构，在当前复杂的IT部署架构下，虚拟化的推进很容易遇到各种障碍。所以我们推进虚拟化的时候，要循序渐进。可以尝试先在非核心的IT部署上推进虚拟化，这样可以更加准确的评估ROI，累积虚拟化经验，减少虚拟化部署失败的风险。当单位其他人员也逐渐熟悉和认可了虚拟化方案时，我们可以加速在核心IT部署上推进虚拟化。

（3） 虚拟化知识的普及：在公司内，虚拟化知识的充分普及，可以更加顺利的推进虚拟化整体的部署。所有在华的虚拟化厂商都提供虚拟化培训服务，但是培训不等于技能。培训几天就将结束，而技能则需要更多的经验累计。比如每个部门都应该懂得如何制定合理的虚拟化资源分配方案，而当各种常见故障出现时，各部门也都应当可以自行诊断，并妥善解决问题，而不是全部依赖人力资源有限的IT部门。

    最后，我们不要为了虚拟化而虚拟化，虚拟化的根本是节省成本和方便管理。面对虚拟化，我们只有作出正确的评估，选择正确的软件，以正确的方式推进，才能规避虚拟化过程的风险，最终顺利实现虚拟化部署。另外，本文介绍的是针对X86平台的虚拟化软件，实际上，虚拟机的技术最早起源于大型机，IBM、HP等大厂商不仅能够实现X86平台的虚拟化，还能够实现数据中心层面包括服务器、存储和网络在内的虚拟化整体解决方案。

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