2008年（8065）
分类： 服务器与存储
2008-07-07 10:32:57
虚拟化是在IT产业日新月异的爆炸式增长的推动下，为了实现更好的IT控制、更好的企业业务实现和更好的成本效益的目标，自然而然发展起来的。“虚拟化”并不“虚”，它建立在每一个现实的企业之上，它是一种做事的态度和文化，它也是一种综合的，不能脱离实际应用，每个企业都需要一个适合自身的独特的虚拟化。虚拟化的目的只有一个：打造更好的IT环境，为企业产生更大价值。
回顾虚拟化的发展历程
虚拟化的历史是从大型机的分区技术、虚拟机和虚拟内存开始的。从60年代UNIX系统诞生起，虚拟化技术和分区技术就开始了发展，并且经历了从“硬盘分区”到“虚拟机”再到“准虚拟机”再到“虚拟”，再到“虚拟化”、“虚拟化”和“融合虚拟化”的发展历程。
在60年代，IBM公司发明了一种操作系统虚拟机技术，允许在一台主机上运行多个操作系统，让用户尽可能地充分利用昂贵的大型机资源。随着技术的发展和市场竞争的需要，大型机上的技术开始向小型机或UNIX服务器上移植，IBM等厂商将虚拟化技术引入各自的高端RISC服务器系统中。
经过近30年的发展，虚拟化技术在高端上的应用日臻成熟，但真正大型机和小型机的用户毕竟还是少数，加上各家产品和技术之间并不兼容，致使虚拟化曲高和寡，没有进入广泛的使用和普及阶段。
随着X86处理器性能的提升和应用普及，人们开始考虑将这一技术导入用户面更广泛的X86平台。早在1998年，通过运行在Windows NT上的Vmware来启动Windows 95的做法让人们惊叹不已。许多发烧友和工程测试人员也开始在PC和工作站领域开始运用这种虚拟方案。渐渐地，人们开始把这团火烧向PC和服务器。
当人们认识到服务器资源的利用率低下以及服务器整合的必要性越来越强，加之64位、多核X86处理器的出现，让单台X86服务器的性能越来越强大，虚拟化开始吸引更多厂商的关注。特别是在英特尔和AMD相继宣布将推出内建虚拟技术的处理器，以实现硬件辅助虚拟化，从而改善原来仅通过实现虚拟化所带来的性能和稳定性方面的不足。
虚拟化真正开始走进大众的视野是在90年代末，用于UNIX和Windows服务器的虚拟化工具也相继出现。这些工具使多个虚拟操作系统可以在同一台物理机器上运行，但从逻辑上又是完全独立的，具备完整的硬件配置。这些工具有时也被称为服务器资源，包括分区管理器、虚拟机、虚拟分区和逻辑分区。
在存储领域，最早的虚拟化出现在上世纪九十年代初，即第一种RAID子系统。早就1978年，IBM就获得了RAID(冗余独立磁盘阵列)概念的专利。作为一种存储虚拟形式，RAID首先将物理设备组合为池，然后从这一池中“切割”出一组虚拟逻辑单元(LUN)并将其提供给主机。
到九十年代末，许多新型的存储虚拟化技术相继出现，它们的目标多数都是改善管理和利用率。从那以后，存储虚拟化已经从一种独立的技术发展成为存储基础设施管理工具中的一个重要特性。也就是说，它不仅驻留在主机服务器上和磁盘阵列上，也越来越多地出现在存储中的机上。
存储虚拟化还可以实现更高层次的管理功能。卷管理也被认为是虚拟化的一种形式，而且目前已经成为多数数据中心管理存储网络和大型存储阵列的必备工具。在未来的几年中，它将会成为入门级存储阵列中的一个标准特性，并且广泛应用于IP存储和入门级存储网络。
在2003年5月，IBM推出可提供数据块级存储虚拟的SAN卷控制器(SAN Volume Controller)，在第一次允许客户拥有一个对其存储基础架构进行管理的控制界面。在2004年10月，IBM推出了拥有逻辑分区(LPAR)功能的DS8000。通过使用IBM POWER5微处理器和IBM虚拟引擎技术，DS8000在实现高性能的同时，降低了多种业务应用的成本。
一直到今天，从处理器层面的厂商，再到操作系统层面的软件厂商的加入，从数量众多的第三方软件厂商的涌现再到各服务器系统厂商的高调推动，我们看到一个趋于完整的服务器虚拟化的产业生态系统正在逐渐形成。这也使得在过去的几年时间里，虚拟化开始成为IT业界最受关注的热点话题。
虚拟化不能脱离应用
目前虚拟化技术在国外的增长很快，但在中国，用户的接受度似乎不高。这主要是因为目前中国的用户进行IT采购的时候都是按照需求的最高峰值来进行采购的，CPU、服务器、存储以及应用软件，使用的平均值目前没有达到饱和的状态，所以对单纯虚拟技术的需求显得不明显，而且用户通常是从IT治理、IT整合的范畴去思考，而虚拟化是融合在解决方案之中的。
企业的实际情况是：企业数据中心越来越普及，企业业务应用越来越复杂，对传统的资源固定分配模式的IT基础设施提出了严重挑战，许多按照传统模式建立起来的IT系统存在严重的瓶颈，这并不是硬件或软件的性能不够，而是适应变化的能力不够。产生所有这些问题的根源，就是在传统的资源固定分配模式下IT资源根据应用进行固定划分，资源利用效率较低，不同系统间资源难以相互调配，而运行和管理费用随着系统数量增加而提高，投资回报差，特别是固定的资源分配模式导致IT适应性差，难以跟上随时变化的业务需求，并且管理复杂容易出错，可用性和可管理性差。
IT技术未来的发展方向，决不仅仅是为了提高系统性能，而是需要以综合的来满足业务对IT系统的需求，提高系统适应变化的能力。正是在这种产业生态环境中，近年来IT虚拟化技术脱颖而出，成为提升企业IT系统适应性、建设适应性IT基础设施、打造动成长企业的必由之路;同时，IT系统的虚拟化水平也成为衡量企业实现动成长企业愿景的重要标准。
虚拟化的绝妙之处在于，通过将服务器资源分配到多个虚拟机，虚拟化支持不同的应用、甚至不同的操作系统在同一企业级服务器上同时运行。每个虚拟机就像一台独立的服务器，但实际上在同一物理服务器内运行。在一台服务器上运行多个应用能够提高服务器效率，并减少需要管理和维护的服务器数量。当应用需求增加时，可以迅速创建更多虚拟机，从而无需增加物理服务器即可灵活地响应不断变化的需求。而且，利用虚拟技术，IT管理员可以在服务器之间移动正在运行的虚拟机，同时保持服务器持续可用。
虚拟化推广应用的问题和瓶颈
就目前的发展状况看，虚拟化仍存在着一些问题。首先是硬件级虚拟化和软件级虚拟化要相互结合才能使系统使用率最大化;其二是虚拟化也存在一定风险，把多个应用放到一台服务器上类似于多个鸡蛋放进一只篮子，一旦出现重大硬件故障可能会影响到所有的应用，这种威胁很难消除;其三是服务器合并和虚拟化，使用户购买的硬件减少，从而导致服务器硬件厂商的销售量和收入下降;其四是虚拟化也许会带来隐患。系统级的虚拟化技术有可能让用户在完全不知情的情况下被入侵;其五是服务器虚拟化要走向流行，从技术角度讲，均衡是应用的一个重要问题，这一问题解决得好坏直接影响系统的性能。另外虚拟化也面临着以下几个瓶颈：
1、 业界还没有统一的虚拟化标准平台和开放协议，这会增加用户投资风险。
目前国内提供虚拟化解决方案的厂商很多，市场没有统一客观标准，各大厂商摆在用户面前的解决方案，让企业感到无所适从。因为各厂家的产品很难在同一环境下整合，相互之间不能兼容，难于扩展升级，削弱了系统的灵活性，使用户面临了从“硬件包围”到“虚拟硬件包围”的窘况。而且因为很难和服务器进行一体化管理，也增加额外的管理开销。因此目前在虚拟化相关产品方面，相关标准还没有最终健全界定是一个重要的制肘因素。
2、虚拟化运作也存在相当风险，正如“把太多鸡蛋放在一个篮子里”有可能孕育着“一荣皆荣一损皆损”的隐忧。
虚拟化缺点就是不能在一个硬件节点上混合使用不同的操作系统，一旦系统内核出现了问题，整个服务器也就产生了连锁性故障：一台服务器上出现重大的硬件故障只会影响这台服务器上的服务，但要是该服务器在运行多台虚拟服务器时，面临的问题、风险就多了。
对于国内用户来说，买一台服务器回来划分成若干个不同分区来跑不同的操作系统、不同的数据库、不同应用，心里就有隐忧——如果这台服务器出问题了，所有的系统都可能为此宕机崩溃了，如此风险非同小可。
再者，虚拟化也可能会带来一些物理环境下没有的安全隐患，系统级的虚拟化技术有可能让用户在完全不知情的情况下被黑客入侵，虚拟化为权限管理和认证等环节增加了新的挑战。另外，即使物理服务器的管理工作减少了，但还是有那么多台虚拟服务器需要监控和管理，也增加了风险。
3、居高不下的成本令人望而却步，阻碍着虚拟化技术推广应用。
价格、成本是用户单位建设应用时必须考虑的重要因素。目前一个架构虚拟化环境的初期投入成本在百万元左右，甚者更多，只有大型高端用户才能承受，一般的中小企业无法享用。因此即使厂商向企业用户灌输虚拟化有多好，企业也必须谨慎考虑这项技术的费用。成本问题是非常重要的，要考虑当前成本，还要考虑长期成本，包括软件升级、维护和将来不断硬件的购入等不菲的费用。另外，SOA是开发虚拟化应用管理软件的最好方式，但由于需要投入大量成本对已有软件进行改造，因此，只有非常有实力的ISV才会做，从而导致ISV的热情不高，也制约其大规模的商业推广应用。
4、移植和管理工具尚不够成熟，影响到虚拟化的普及推广。
许多采用虚拟化技术的用户单位已逐渐认识到要改用虚拟数据中心，最大的困难在于迁移。因为把数据、资料从物理环境迁移到虚拟环境已不再是象以前把数据库从物理服务器迁移到另一个物理服务器上那么简单，困难程度大为增加，有可能出现“异性相斥”，而且还可能是个费时费钱的过程，面临问题不少。特别是远程移植与管理功能上的问题更多。
其实虚拟化并不是一个百分之百兼容的解决方案，它并不能和所有的应用程序或者所有硬件协调工作，大多数虚拟机都是模拟一个基本的PC环境，而不是让应用程序直接访问主机的硬件资源，也使移植和管理的困难不少。
5、虚拟化技术还不够成熟完善，工作量减轻并不多。
目前虚拟化技术只能做到硬件虚拟化，尚无法做到应用程序的虚拟化，导致系统效能延迟。据专家分析，假设某家公司一年以前拥有10台物理设备，它可通过虚拟技术改革将该数目减少到7台。但是，该公司随后可能需要在这7台物理设备上运行24台虚拟设备。该公司需要管理的物理服务器的数量虽然减少了30%，但是它需要管理的操作系统的数量却可能增加了150%左右。
虚拟化应用如何走向实际
企业首先要分析系统应用和管理的瓶颈。虚拟化是一种很实用、对思想要求很高的技术，企业千万不要为了虚拟化而虚拟化。企业问自己的第一个问题是：我有虚拟化的需求吗?实施虚拟化无非有两个目的，一是省钱，二是省力。
然后企业需要详细盘点自己现有的IT资源，在采用虚拟化技术之前，CIO必须先对企业的IT基础架构有一个全盘把握，这是一项基础但必要的准备工作。资源盘点的内容包括服务器的数量、内存、网络带宽、存储容量、以及各个设备的工作负载等等，以便得出一份详细的资源使用状况报告。CIO还需对企业规模和应用系统的特点有一个更全面的考量。此外，企业最好有走向SOA(面向服务的架构)的计划，这将使虚拟化基础架构的弹性得到更大的发挥。
接下来，企业需要选择合适的虚拟化技术和方案，并进行全面评估和长期规划，最后选择切入时机循序渐进，逐步实施。
值得一提的是，在虚拟化项目中，技术的实施成本及投资回报(ROI)是困扰CIO的普遍问题之一。虚拟化实施需要衡量每种技术的总拥有成本，诸如硬件支出、软件许可、运维管理以及人员培训成本等。虚拟化的成本效益一般体现在后期，比如运维管理、新应用部署、灾难恢复等环节。通常企业容易犯的错误是，由于预算紧张购买了比实际需求少的设备，结果后来往往需要花费更多的钱来升级系统。在这种情况下，最好是把整个项目延迟，而不要去一个不够用的平台，否则将很可能招致失败。
虚拟化大势所趋 应用才是王道
尽管虚拟化技术有那么多可见的，但在中国的应用情况还不是很乐观。造成这种情况的原因有两大方面，一是用户对虚拟化技术的认识不够，从而心存疑虑;二是很多应用程序还无法实现虚拟化，三是很多用户还缺乏相应的虚拟化技术应用人才。在应用虚拟化时，很常见的一种疑问就是，我是不是需要虚拟化?哪些应用需要虚拟化?显然，回答这个问题需要根据客户的实际应用情况来分析。
目前最广泛的虚拟化应用就是服务器的虚拟化。服务器虚拟化首先能减少服务器的数量，提供一种服务器整合的方法，减少初期硬件采购成本;另外还能简化服务器的部署、管理和维护工作，降低管理费用;并显著提高服务器资源的利用率，提高服务器计算能力;特别还能通过降低空间、散热以及电力消耗等途径压缩数据中心成本，通过动态资源配置，提高IT对业务的灵活适应力;服务器虚拟化支持异构操作系统的整合，支持老应用的持续运行，并在不中断用户工作的情况下进行系统更新;还可以利用快速转移和复制虚拟服务器，提供一种简单便捷的灾难恢复解决方案。
服务器的虚拟化在接下来的2007年仍然会是主要话题，并且整体的IT虚拟化技术和解决方案也会继续向成熟迈进。但是，虚拟化仍然达不到我们所希望的准确地在基础架构中分配资源。尽管如此，2008年虚拟化的部署仍然会更广泛，虚拟化是大势所趋，而且在数据中心的虚拟化进程中，服务器虚拟化的步伐要远远快于存储的虚拟化而接近于成熟。
不论是服务器虚拟化，还是存储虚拟化，甚至网络虚拟化、数据虚拟化、软件或融合的虚拟化等等，都只是部件级的局部虚拟化。虚拟化技术的未来应当是将整个数据中心虚拟化，使用户能够获得一个随需应变的数据中心，只有适合用户自己实际情况的虚拟化才是好的虚拟化，才能在一个又一个的实际应用中实现企业最大的价值。
