系統虛擬化是指將一臺物理計算機虛擬化為一臺或多臺虛擬計算機系統,每臺虛擬機運行的任務不同。而虛擬機指的是一種邏輯計算機系統,包括客戶操作系統以及其中的相關應用程序,它主要采用的是系統虛擬化技術,在一個隔離的環境中運行,同時硬件功能非常完善。對于企業來說,采用系統虛擬化,能夠滿足它所要求的安全、穩定、可靠并且管理方面的IT環境。系統虛擬化在企業中應用廣泛,前景十分看好。
1、系統虛擬化的發展
1959年,英格蘭計算機科學家克里斯托弗?斯特雷奇在其發表的學術報告《大型高速計算機中的時間共享》中首次提出了虛擬化這個基本概念,這是虛擬化技術的第一次出現。
隨著時代的發展,在上個世紀的六、七十年代中,虛擬化有了初步的發展。IBM經過多年的研究,能夠實現用戶在一臺主機上運行多個不同的操作系統,這樣在當時的情況下允許多個用戶共同享有一臺昂貴的大型計算機資源,這就是操作系統虛擬機技術。在另一方面,加州大學圣地亞哥分校發明的仿真處理器P-code機,能夠在任何具有P-code功能的虛擬機上有效運行,這使得P-code程序可移植性很高。這些技術和機器推動了虛擬化技術的發展。
然而,在進入上個世紀七、八十年代,隨著大規模集成電路的出現和PC的大量普及,計算機的價格變得越來越被普通人所接受,這使得虛擬化技術發展變得緩慢,人們對虛擬化技術的關注度變低,虛擬化技術只是在一些比較高檔的server(如IBM小型機)中使用。
進入九十年代末期后,虛級化技術又迎來了它的春天。首先表現在基于二進制轉換的VMware的全虛擬化,然后Denali和Xen兩人對客戶端操作系統的修改實現半虛擬化,緊接著,Inte1和AMD實現了硬件虛擬化技術(其中Inte1實現的是VT-D技術,AMD實現的是SVM技術)。這些技術使得虛擬化技術得到了飛速發展,主要實現了服務器虛擬化、存儲虛擬化和網絡虛擬化等三個方面的具體虛擬化技術。
進入二十一世紀,由于企業成本、環境保護和業務拓展等多個方面的壓力不斷增長,這些都在時刻影響著與信息相關的企業的發展,這些企業迫切需要成熟的虛擬化技術。與此同時,計算機及其與其相關的技術的發展為虛擬技術提供了很大的發展空間。在摩爾定律中,當價格不變時,集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。在硬件速度越來越快,成本越來越低,與之對應的軟件技術和開發工具處理的能力也越來越強大,在x86技術的大規模使用的當下,特別是刀片式server在虛擬化技術中的應用后,這些server都為軟件和開發工具提供了很好的應用平臺。
2、系統虛擬化技術的發展和應用方法
系統虛擬化發展到現在,已經是一項非常成熟同時發展前景極為看好的新技術,它集云計算和高性能計算等技術與一身,在今后必將得到進一步的發展。對一個企業而言,是否要采用系統虛擬化技術,首先是了解自身的企業是否要進行系統虛擬化改造。同時,要清楚的認識系統虛擬化能解決解決什么問題。對具體企業決策人員而言,要清楚的了解自身是否需要進行大的改革,是否需要進行精簡機構,去進行兼并或合并一些機構。一這些舉措都要與信息系統進行協調一致。恰當的系統虛擬化能夠給企業帶來很大的利潤和效益。如果企業的確需要將數個操作系統融合到一個服務器中工作,同時還需要對企業的工作給予全面監督,而企業不能投入大量資金,這樣的情況下,采用系統虛擬化將很可能起到很好的作用。對正常的系統虛擬化工作,要針對不同企業的實際情況,進行相關的具體分析,并做好恰當的評估:同時,要做好調查研究,細致的分析投入和產出,對比多種方案,在經過認真的分析后,制定出正確的符合企業實際的方案。
3、系統虛擬化在企業中的應用的典型案例
3.1戴爾公司的系統虛擬化應用
DELL公司作為作為全球領先的系統與服務公司,在全球有著20000多臺服務器,然而有80%的服務器的CPU的利用率都不超過百分之二十,主要原因是大部分的server都只運行了一兩個應用軟件。為了解決這一個問題,戴爾公司的人員通過虛擬化就緒性來對VRA進行有效評估,接著再在這兩萬多臺服務器中選擇了最具有代表性的五百臺服務器來進行一些有效的監控,并進行一定的分析,最后建立了一個與全球DELL數據中心相適應的標準虛擬化模型。在將十臺到二十臺的物理Server聯合在一起作為VMWare ESX的主機的基礎上,將另一臺Server來運行Vmware Virtual Center(即完成管理功能),來管理其他的服務器。在全球,戴爾現在已經部署了518臺PowerEdge R900服務器以及51O0臺虛擬服務器。
這一先進的做法,首先使得DELL公司的基礎架構、軟件、配置和流程在全球范圍內實現了統一。IT部門可以根據公司需求,在任何地方方便而快捷增加主機,對所有主機采用同一標準映像,對虛擬服務器則采用另一標準映像。
其次,大幅度提高了服務器的利用率。在Vmware ESX技術的支持下,系統可以自動調整服務器的負載,動態地將虛擬機分配到利用率最低的服務器組,從而可以將服務器的整體利用率提升至約50%,比原來約提高了30%。
最后,系統虛擬化帶來了采購、安裝以及供應新服務器方面大量費用的節省,另外還降低了數據中心,基礎網絡架構和后期應用維護等多方面的費用支出。
3.2國家統計局的系統虛擬化應用
國家統計局成立于1952年8月,主要從事的是國家管理和科學決策的工作。在統計局信息中心,總共管理著兩百多臺的x86服務器和三十多臺的小型機,技術人員可以實現將原有六十多臺的服務器,通過對部署服務器進行虛擬化后,應用整合到20臺物理機上。國家統計局人員在6臺物理機上進行一定程度上的部署虛擬化后,為業務部門提供T20多臺符合需求的虛擬機。在使用P2V工具后,由多臺物理機上的軟件和工具轉變為在虛擬機平臺上運行,這為后期的數據中心的升級和遷移打好了良好的基礎。通過Vmware ESX Server系統虛擬化技術,大大提升了國家統計局中服務器的有效利用率,使得以前的不到百分之一的利用率迅速提高到到百分之八十以上。通過部署虛擬化和應用于虛擬機之上,同時保留原有的物理服務器應用,實現并行運行,進一步提高了數據中心的可靠性和安全性。同時由于虛擬機本身具有復制和快速部署的特點,使得國家統計局能夠先將應用經過充分測試后,再快速地推廣至省市統計局,大幅度縮短推廣所需的時間,降低省市部門的技術應用難度。
3.3上海通用汽車公司的系統虛擬化應用
上海通用汽車公司在全國擁有上海、煙臺、沈陽3個主要生產基地,其中有4個整車生產廠和2個動力總成廠。在采用系統虛擬化后,企業有了很大的改進和提高,具體如下:
1)上海通用汽車公司利用模板,來降低部署復雜新應用的時間,這使得原來長達幾周甚至幾個月迅速降低到幾十分鐘的時間內;
2)上海通用汽車公司在采用用VMotion功能的基礎上,實現了快速的系統升級和維護,這使得從原來長達數天的宕機時間轉變到現在的不再宕機;
3)上海通用汽車公司主要采用VirtualCenter工具,來對資源進行統一管理,這對資源的利用率大大提高;
4)通過采用系統虛擬化,大大提升了服務器的利用率,從原來的約5%左右一下子提高了七到八倍(40%左右)。
4、系統虛擬化技術的前量
隨著微軟和INovell等大型企業加入系統虛擬化技術的道路,特別是開放源碼的服務器端虛擬化服務器技術Xen的出現,系統虛擬化技術將會走向一個快速發展的過程,未來的前景將極為廣泛:
1)逐步從專業化向標準化轉變。當前,各個廠商的系統虛擬化技術互不兼容的,而在以后,這種現象將會逐步消失,進而走向標準化的道路。
2)虛擬化技術的成本將逐步下降,最終將會免費。在開放源代碼的Xen的出現以及微軟Hyper-v加入競爭的背景下,VMware等主流廠商將被迫降低軟件的價格,而采取如收取服務費的方式來獲取利潤。
3)應用范圍不斷的擴大。隨著計算機硬件性能的大幅度提升,互聯網高速發展和云技術的引進,系統虛擬化瓶頸問題將逐漸得以解決,未來將會有更多的企業運用該技術。
綜上所述,雖然當前系統虛擬化技術的發展正在如火如荼,但在企業中的應用相對來說還不是很廣泛。但從系統虛擬化的發展前景來看,在不久的將來,系統虛擬化在企業中的應用前景將會變得越來越好。在企業中,對系統虛擬化要進一步的了解和掌握,同時要對系統虛擬化提出一些更好的改進方案,并能夠進行有效的實施。這將能夠更好地整合企業的信息系統資源,提高信息系統的運行效率,從而進一步提升企業的競爭力。
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本文標題:系統虛擬化在企業中的應用及前景