虚拟化服务器(什么是服务器虚拟化)

在所有虚拟化技术中应用最早的就是服务器虚拟化,因此人们经常将服务器虚拟化等同于虚拟化的概念,或者将两者混合使用。服务器虚拟化就是将服务器硬件进行逻辑划分,在每个逻辑单元内运行独立的操作系统,他们彼此互不干扰,共享整个硬件资源。服务器虚拟化按实现原理来分,可以分为基于x86架构CPU的虚拟化,基于小型机的虚拟化,以及基于操作系统的虚拟化。基于x86架构CPU的虚拟化技术Intel,AMD等主流CPU厂商,都将虚拟化指令加入到CPU的指令集中,从而加强了对虚拟化的支持,虚拟机产生的指令不经过转换可以直接运行,大大提高了虚拟机地整体运行效率,并从硬件上促进了虚拟化的进程。Intel具有虚拟化指令集的CPU标注为Intel VT,AMD为AMD VT。基于RISC架构的虚拟化技术这里所指的小型机是采用RISC架构的小型机以上的服务器,与x86架构相比,基于RISC架构的服务器在CPU和操作系统上都嵌入了虚拟化技术,实现得更加全面。IBM是该架构下虚拟化技术的引领者和开拓者,在p系列服务器和AIX操作系统上,IBM就宣布在其动态逻辑分区(LPAR)技术的支持下,一个系统内可独立的运行多个分区,每个分区运行独立的操作系统。CPU对于虚拟化的支持是可以进行单CPU的进一步细分,从早期的“颗粒”分区到目前的微分区,并在AIX系统上得到支持,从而达到运行比物理处理器数量更多的分区。基于操作系统的虚拟化在操作系统内运行虚拟化软件,实现虚拟化上的逻辑结构,所有逻辑结构受所在操作系统管理,就像操作系统上的应用一样运行。基于操作系统的虚拟化通常应用在测试环境中,通过简单的部署,就可以在单一的物理资源上实现和模拟复杂的逻辑结构,既省时省力,又减少投资。主要产品介绍VMware在服务器虚拟化领域具有较高的市场占有率,也是产品线最为丰富的厂家之一。微软Hy-per-V属于后起之秀,借助于Windows 2008和Windows 2012在x86架构下的统治地位,Hyper-V的市场占有率迅速得到提升。Xen是一种基于Linux平台的开放源代码的虚拟化技术,属于半虚拟化的技术。1. VMware VMware是服务器虚拟化领域的主要厂商之一,其产品线丰富,内容涵盖了从基础架构到高可用性等方面。VMware由VMware vCenter和VMware vSphere两个主要组件构成。VMware vCenter是虚拟化的集中管理中心,可以管理数百个ESX以及数千个虚拟机,使计算机资源具备了操作自动化、资源优化以及高可用性等优势。vCenter提供了单个Windows管理客户端来管理所有任务,该客户端称为vSphere Client。通过键盘和鼠标可配置、启动、停止、删除、重新定位和远程访问虚拟机。vSphere Client也可以与Web浏览器结合使用,以便通过任意联网设备访问虚拟机。浏览器形式的客户端使用户可以像发送书签URL一样轻松地访问虚拟机。客户端用户程序通过vCenter接口层,可以使用GUI(如vSphere Client或vSphere Web Client)或使用命令行界面、软件开发工具访问VMware vSphere数据中心。VMware vSphere是虚拟化平台系统,包括基础架构服务和应用程序服务。基础架构服务主要包括虚拟计算机(vComputer)、虚拟存储器(vStorage)和虚拟网络(vNetwork)服务,可以虚拟、聚合和分配硬件或基础架构资源。应用程序服务是用于确保应用程序可用性、安全性和可扩展性的服务程序集。VMware vSphere主要作用是将应用程序和操作系统从底层硬件中分离出来,它由众多的组件组成,承担虚拟化的各项功能。下面介绍VMware vSphere的主要模块:(1)ESX:ESX是VMware vSphere的核心部件。作为VMware的底层虚拟化系统,ESX 直接安装在为虚拟基础架构提供资源的各个主机服务器的硬件或“裸机”上,创建多个VM(虚拟机),在为这些虚拟机安装好操作系统后,使之成为能提供各种应用服务的虚拟服务器。ESX创建了稳固的虚拟化层,从而使一台(或一组)物理服务器上并行运行多个安全、可移植的虚拟机。ESXi是ESX的升级版本,ESXi5.0以上版本已经取代了ESX。(2)Virtual SMP:通过Virtual SMP,单个虚拟机可以同时使用主机服务器中的多个物理处理器或CPU,从而增强了虚拟机的性能。Virtual SMP可协助调度非闲置的虚拟处理器,同时又允许处理器过载。通过在虚拟机内部运行的客户操作系统,可取消对闲置虚拟处理器的调用,然后将其重新应用于其他任务。Virtual SMP会定期在可用的处理器之间移动正在处理的任务,以重新平衡工作负载。VMware还提供了一项独特的功能,即Virtual SMP支持大多数处理器密集型企业应用程序(如数据库、ERP和CRM)的虚拟化。(3)VMFS:VMFS是虚拟机的文件系统,虚拟机完全封装在虚拟磁盘文件中,这些文件既可以存储在ESX本地,也可以集中存储在共享的SAN,NAS或iSCSI存储中。集中存储方式在企业环境中更为常见,这样,其他ESX也可以使用共享的SAN、NAS或iSCSI存储以及Virtual Machine File System(VMFS)来集中访问各个虛拟机。这种配置的功能允许资源池中包含的多个ESX并行访问若干相同的文件来引导和运行虛拟机,并能够对虚拟机存储进行有效的虚拟化。(4)VMotion:VMotion支持虚拟机在主机之间实时迁移。作为动态、自动化并自我优化的数据中心的一个关键启动组件,VMotion支持在物理服务器之间实时迁移运行中的虚拟机,同时又可以避免宕机、确保连续的服务供应以及处理过程的完整性。借助虚拟机实时迁移技术,公司在执行硬件维护时就无需中断业务操作。VMotion还可以使资源池内的虚拟机持续进行自动优化,最大程度地提高硬件的利用率、灵活性和可用性。(5)DRS:DRS(VMware distributed resource scheduler)与VMware vSphere配合使用,可以在虚拟基础架构中不断自动平衡同一群集中各虚拟机的工作负载。在群集中首次启动某个虚拟机时,DRS会自动找出具有足够资源的ESX主机来运行该虚拟机。如果所选主机的情况发生变化,如其他虚拟机的活动增加,使该虚拟机无法实现最低资源分配保障,DRS将会发现这一情况,并在群集上搜索能够满足该虚拟机资源分配需求的备用ESX主机。然后,DRS 会使用VMotion自动将虚拟机迁移到新主机上,用户操作和应用程序均不会受到任何影响。这样,在虚拟基础架构中,所有服务器工作负载便可实现持续平衡。DRS通过ESX Local Scheduler和vCenter Global Scheduler来进行操作。ESX Local Scheduler可根据当前的工作负载来决定将主机中的哪些处理器用于虚拟机的执行,只要发现其他的主机处理器能够提供更多容量,便会重新分配虚拟机,也许每隔几毫秒便会重新分配一次。与此不同,vCenter Global Scheduler则会在ESX主机所在的整个群集内持续评估放置虚拟机的最佳位置。(6)HA:HA(high availabiliy)为虚拟机中运行的应用程序提供了易于使用、经济高效的高可用性功能。由硬件故障所导致的ESX主机的缺失不再是灾难性事件,而只是意味着群集可以使用的资源池缩减了。在这种情况下,HA会在群集中的其他ESX主机上为故障主机上的虚拟机重新分配资源并重新启动这些虚拟机,vCenter Global Scheduler则会决定放置这些虚拟机的最佳位置以满足资源需求。(7)Consolidated Backup:VMware Data Recovery是VMware在vSphere Essentials Plus 及其以上版本提供的一个备份方案,VMware是VMware在vSphere所有版本上提供的一个备份代理。Consolidated Backup通过一个易于使用的集中式工具来执行不经局域网的备份操作,这种操作可保留文件级别的可视性。Consolidated Backup将在停止虚拟机中的应用程序后为运行中的虚拟机创建快照,从而在磁盘中集中处理备份工作,以确保文件系统的一致性。然后,由一个Windows备份代理服务器来装载这些虚拟磁盘快照,该服务器可以使用标准的备份代理程序将备份存储到磁带或磁盘设备中。Consolidated Backup预先集成了常用的备份实用程序,并且提供了预处理和后处理脚本,无需任何额外准备工作便可轻松实施。Consolidated Backup透明地运行,不需要中断虚拟机的活动。备份处理过程在ESX主机外部进行,因此不会对虛拟机中重要应用程序所需的CPU和网络资源造成影响。备份期间不会发生系统中断,也不会影响到生产服务器。由于Consolidated Backup 只需在代理服务器(而不是每个虚拟机)。上运行一个备份代理程序,因此减少了所需的备份代理程序许可证数量,并提高了可管理性。使用代理服务器还可以降低ESX的负载,使ESX可以在同一物理服务器上运行更多的虚拟机。2. Microsoft Hyper-V在2003年,微软收购了推出了Virtual PC软件的Connectix公司,并在其后推出了Virtual Server服务器虚拟化软件,开始了微软的虚拟化之路。在2008年,推出了最新的虚拟化产品:Hyper-V。Hyper-V是一个Hypervisor (系统管理程序),开发代号为Viridian, 它主要作用就是管理、调度虚拟机的创建和运行,并提供硬件资源的虚拟化。Hy-per- V是微软伴随Windows Server 2008最新推出的服务器虛拟化解决方案,在Windows Server 2008发布的时候,集成在其中。Hyper-V的本质是一个VMM(虚拟化管理程序),和微软之前的Virtual Server系列产品处在的层次不同,它更接近于硬件,这一点比较像VMware的ESX Server系列,实际上Hyper-V属于微软的第一个裸金属虚拟化产品(Bare- Metal Virtualization)。

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