虚拟化服务器,服务器虚拟化的好处有哪些呢

阅读(142)发布于 2024-05-14

资源虚拟化 基础架构即服务是一个可通过资源虚拟化实现的目标。而服务器的虚拟化却能够大大优化这一问题。下面我们就一起来了解一下服务器虚拟化的好处。从基本的服务器整合开始,服务器虚拟化有诸多好处。服务器虚拟化的不同类型 在服务器虚拟化的世界中,物理服务器被称为主机,它运行着一个主机操作系统。

配图

IBMSystemW1500v1.0和W1700v1.0(以下简称System)提供了一种在云中运行工作负载的环境。为了做到这一点,它提供了大量具备同时运行数千个计算机程序的计算机硬件。为了有效管理并利用这种硬件,该系统采用几种行业最佳实践来虚拟化其硬件资源,并给予工作负载极大灵活性以实现在云中随处运行。通过了解这些技术以及该产品如何利用这些技术,您将更好地了解System所提供的云环境。

本文是一个三部分系列文章的第二部分,该系列文章介绍System为托管应用程序运行时环境提供的硬件和软件基础:

硬件:AtourofthehardwareinIBMSystem介绍了由System组成的硬件。

虚拟化硬件:您正在阅读的这篇文章介绍了System如何虚拟化硬件以实现基础架构即服务(IaaS)。

运行时环境:在IBMSystem中管理应用程序运行时环境介绍了如何使用System中的虚拟化硬件实现工作负载所部署到的应用程序运行时环境。

每篇文章都以上一篇为基础,全面地解释了这一基础。

为了理解System中的资源虚拟化,我们将探讨合并到云计算系统中的交付模型(该方法用于虚拟化不同类型的资源)以及该产品如何利用这些方法。

云交付模型

虚拟化硬件资源通常称为“基础架构即服务”。它是三种云交付模型(又称为云服务模型)之一:

基础架构即服务(IaaS)为计算、存储和网络提供了一种虚拟化硬件资源的环境。

平台即服务(PaaS)提供了一种虚拟化的应用程序运行时环境,包括操作系统;应用服务器、数据库和消息传递之类的中间件;以及缓存、监控和安全之类的共享服务。

软件即服务(SaaS)在一个集中托管环境中提供网络可访问的业务应用程序,该环境是高度可靠且可伸缩的。

模型是渐增的,且每个模型以前一个模型为基础。图1说明了云交付模型。

图1.云交付模型

如何使用虚拟机(VM)来虚拟化计算资源

文章导航IBM云,第1部分:云技术入门更加详细地介绍了云交付模型。这些交付模型不是特定技术,而是云计算系统的架构目标。本文着重介绍第一层基础架构即服务,并讲述如何在System中实现基础架构即服务。

资源虚拟化

基础架构即服务是一个可通过资源虚拟化实现的目标。资源虚拟化将工作负载(即,正在运行的程序)从其运行的底层硬件进行解耦。对于要运行的程序,它肯定需要硬件资源。但是,对于“在云中”运行的工作负载,它们肯定不能被特定硬件集所束缚。这意味着工作负载必须在多个冗余硬件集中的任何一个中运行。要实现此目标,云应该虚拟化硬件资源以将工作负载与硬件分离并使云能够管理这些资源的工作负载使用情况。

云将组织其硬件资源以使工作负载运行延续到三个主要类型,这是所有计算的基础:

计算资源:这是任意程序运行所需的CPU和内存。

网络资源:这在程序之间的连接,支持程序进行通信。

存储资源:这使程序能持续保存其状态。

System采用了虚拟化各种资源的技术:

使用虚拟机(VM)虚拟化计算资源。

使用虚拟局域网(VLAN)虚拟化网络资源。

使用存储区域网(SAN)虚拟化存储资源。

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对于大多数的运维管理程序员来说,如何维护服务器的正常运行以及内存占用等都是非常常见的日常工作内容。而服务器的虚拟化却能够大大优化这一问题。下面我们就一起来了解一下服务器虚拟化的好处。

从基本的服务器整合开始,服务器虚拟化有诸多好处。你可以在单个硬件上将多个应用程序联合起来,从而减少数据中心所需的服务器的总的数量。服务器越少,框架和网络设备就会更少;从物理空间到空调的维修费用,所有这些都会帮助节省事物的开支。

服务器虚拟化降低了新硬件对资本支出的需求,从而让你不用再对这些硬件进行更新。你可以重新部署那些突然释放出来的服务器。

还记得数据中心管理员必须手动提供服务器的那些日子吗?自从服务器虚拟化出现之后,自动化就有了较大进步,从而用户就可以在几秒时间内把VM运行起来,并且还能通过仅点击几下鼠标来迁移多个工作负载,以便应对业务变化需求。

服务器虚拟化也能够提供当下基于web的、高连接性业务所需的高可用性、失效备援、可扩展性、敏捷性、高性能和灵活性。服务器虚拟化是支持云计算供应商提供其服务的底层技术。当客户从云服务提供商那里购买了基础设施即服务(IaaS)时,他们就会购买VM,然后再添加完成任务所需的相关存储、管理和安全功能。

服务器虚拟化的不同类型

在服务器虚拟化的世界中,物理服务器被称为主机,它运行着一个主机操作系统。每个VM都是一个客户,会运行一个客户操作系统。客户会彼此隔离开。

有了基于超管理程序的虚拟化,超级监督程序或虚拟机监控器(VMM)就能处于主机OS和底层硬件层之间,向客户操作系统提供必需的资源。

半虚拟化和全虚拟化能够在客户操作系统安装进虚拟机之前对它进行修改。天通苑IT培训认为这可以提高性能,因为被修改的客户操作系统可以直接与超管理程序进行通讯,从而减少模拟开销。

摘要:随着计算机技术的发展,服务器虚拟化技术已经被越来越多的企业所采用,使用这种技术可以大大提高服务器的使用效率。文章中主要介绍了两种虚拟化软件Vmware和Xen的结构特点,并分析了它们之间的区别。

关键词:服务器虚拟化VmwareXen

虚拟化将主宰未来的企业,在现在的国内,企业数据中心都是根据需求随时添加服务器设备,这些设备基本上都是分散的,不同品牌、不同配置甚至不同架构,最致命的是,在其上运行的应用并不能够充分利用服务器所有的资源,占用到15%―20%的服务器资源是一个普遍现象,而使用虚拟化技术可以减少服务器数量的增加,简化服务器管理,同时明显提高服务器利用率、网络灵活性和可靠性。将多种应用整合到少量企业级服务器上即可实现这一目标。通过整合及虚拟化,数百台服务器可以减少至数十台。10%甚至更低的服务器利用率将提高到60%或更高,IT基础设施的灵活性、可靠性和效率也将得到改进。由此可见虚拟化技术成为各个企业和研究机构的重要课题。下面简单介绍一下两种虚拟化软件及其区别。

一、VMware

VMware是业界著名的虚拟机产品,它有VMwareWorkstation、VMwareGSXServer、VMwareESXServer等系列产品。VMware的VMM可以有两种结构形式,即Standalone和Hosted。Standalone的结构形式是指,VMM作为一层直接运行在硬件平台上的软件层,在它上面可以创建和管理多个客户虚拟系统。这种结构的VMM有点像一个操作系统,它包含硬件平台的驱动,受到硬件平台种类的限制。它适合于服务器的应用环境,其典型的产品是VMwareESXServer。

Hosted结构的VMM作为操作系统的一个应用程序运行,它可以利用操作系统自身的内存管理、CPU调动、硬件驱动和资源管理。VMwareWorkstation使用的是Hosted的结构,是设计来让一些应用程序,比方软件的研发或测试程序来执行,同时Server版本的目标则针对数据库以测试软件更新、简化应用程序的提供,或使用虚拟的设备等功能。ESXServer可以藉由不使用操作系统来大量增加效能。相反的,ESX使用自己设计的操作系统核心,可以直接在计算机上执行。这个方法可以同时支持更多的虚拟服务器,但ESX核心支持的硬件并不多。

由于VMware的目标平台是x86平台,因此,它也同样面临着x86平台不完全支持虚拟化的问题。VMware的解决方法是其专利技术,在需要VMM参与的地方,动态重写部分虚拟系统的指令,使其可以trap到VMM。

此外,VMware还有VirtualCenter。VMotion应用在IBMBladeCenter刀片服务器上,使之具备更好的弹性和可用性,结合刀片服务器的模块化和可扩展性,可以增加内存和I/O能力的扩展比例,混合刀片间的工作负载均衡。VirtualCenter采用集中式管理,可以监控系统的可用性及性能,并可以自动告警,SDK与现有管理工具整合,通过稳定的访问控制保证系统安全。VMotion技术使用户在保持连续的服务可用性的同时,还可以将实时运行企业用户关键业务的虚拟机,从一台物理主机转移到另一台物理主机,并动态获得每台物理服务器资源的极佳利用率、零宕机维护、快速重新配置,以及持续的工作负载整合能力。

二、Xen

XenVMM(VirtualMachineMonitor)是由剑桥大学计算机实验室开发的一个开源项目,它能够让我们创建更多的虚拟机,每一个虚拟机都是运行在同一个操作系统上的实例。

这些客户OS可以是修补过的Linux内核2.4或2.6,也可以是修补过的NetBSD/FreeBSD内核。用户应用程序就运行在这些客户OS上,并不需要修改任何代码。但是,随着将来的处理器能支持虚拟化,内核也就不需要打补丁了。比如说,Intel的VT和AMD的Pacifica处理器都将包括这种支持。

在Xen中,一个“系统管理程序”运行在0环,客户OS运行在1环,应用程序运行在3环。这种关系对于x64/64有一点不同,就是客户内核和应用程序都运行在3环上。

Xen自身被称为“系统管理程序”,是因为它比客户OS的系统管理代码运行所需的特权级还高。

当系统引导的时候,Xen被装载到0环的内存中。它在1环上启动修补过的内核,这被称作是domain0(注:domain是指一个运行中的虚拟机,在其上有一个guestOS在执行)。从这个domain开始,你可以创建更多的domain,也可以销毁它们,还可以进行domain的迁移、设置参数等等。你创建的那些domain也运行在1环它们的内核中。用户应用程序运行在3环。

目前,修补过的Linux内核2.4和2.6可以作为domain0。据Xen开发者所说,将来domain0仅支持2.6的内核补丁。构造domain0的大部分工作是在xen/arch/x86/domain_build.c中的construct_dom0()方法中实现的。

物理设备驱动程序只能运行在特权级,也就是domain0上。Xen依靠Linux或其它修补过的OS内核对它所有的设备提供虚拟化支持。这样的好处就是Xen的开发者不必再去开发设备驱动程序。

在一个有标签TLB的处理器上使用Xen能够大大提高性能。标签TLB能够把ASID(AddressSpaceIdentifier)放在TLB入口处。有了这个特性,当处理器在系统管理程序和客户OS之间切换时就不需要刷新TLB了,这大大减少了系统开销。

三、两者主要区别

目前Xen和VMware是市场上主流的两大虚拟化产品。现在我就来谈谈这两大产品背后的架构有什么区别,以及这一技术在未来会如何发展。VMwareESX服务器的架构是建立在直接执行(直接在硬件上上运行用户级的虚拟机编码)和二进制译码(对特权级别编码进行动态编译)的基础上的。从根本上说,它把一个完整的X86平台导出到虚拟机上,ESX服务器可以使大多数能在X86上执行的操作系统都能在虚拟机上运行,而不需要进行任何修改。Xen的架构中使用了一种叫Para虚拟化技术(ParaVirtualization),对虚拟出来的客户操作系统(GuestOS)进行修改,使它知道它是在虚拟环境下运行。

那么这两种方式有什么不同呢?最大的不同就是对输入/输出(I/O)设备的处理。虚拟机I/O端口和每个物理I/O端口设备之间如何路由在很大程度上影响虚拟平台架构的性能、便携性、可持续性和稳定性。Xen采用的是分离驱动模式,真实驱动存在于一个中间层,这个中间层叫服务虚拟机,其他虚拟机上的特殊驱动通过这个服务虚拟机进行通讯。这种方法能提供很好的性能,但是对于闭源和传统操作系统支持有限。在ESX中,虚拟机的虚拟设备驱动与ESX内核里的物理设备驱动直接相互连接。ESX虚拟机可以为其虚拟设备使用现成的(off-the-shelf)驱动。这不仅能提供高性能,还能提供更广泛的操作系统支持。然而在这个模型里,新的设备驱动必须要导入到ESX内核中。为了解决I/O虚拟化的平衡问题和复杂化问题,戴尔与英特尔、AMD这样的合作伙伴以及外设硬件供应商们一起,在芯片组和I/O设备中引入了虚拟化支持。企业级虚拟化解决方案的另外一个重要部分就是其管理。戴尔OpenManage这样的产品附送VMwareVirtualCenter、P2V和VMImporter,提供了整套工具,能有效进行部署、监控、操作自动化,以及对虚拟IT数据中心进行管理。Novell和RedHat都在它们的操作系统中整合了对Xen平台的管理,方法是运用像YaST和Anaconda这样的安装和配置工具以及VirtualMachineManager这样的管理工具。

四、虚拟化技术的未来

资讯科技及通讯业研究权威Gartner估计,由现在至2010年间,虚拟化将会是资讯基建及营运领域中最重要的技术,并会彻底改变资讯科技部门管理、采购、部署、规划,以及其所提供服务的收费模式。虚拟化目前不再只着重技术,而是更加着重企业内的流程改变及文化变迁。虚拟化可让服务以另一种模式提供。每个经虚拟化的层面都可作独立的管理,或甚至由他人所掌管,例子包括串流式应用或员工所拥有的个人计算机一样。这一切均要求企业文化作出重大改变。

参考文献:

[1]郭庭廷,吴玮.揭开虚拟化神秘面纱[J].机械工业信息与网络,2007,(03).

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[6]赵祖荫.基于VMware软件的虚拟计算机的构建方法[J].微型电脑应用,2004,(06).

对于许多运维管理程序员来说,维护服务器运行状况和内存使用量的方法在日常任务中非常常见的。服务器虚拟化能够极大地优化这一问题。下面是南邵南邵电脑培训为大家介绍的服务器虚拟化的好处。

从基本的服务器整合开始,服务器虚拟化有许多好处。通过在单个硬件上整合多个应用程序,减少数据中心所需的服务器总数。服务器数量越少,框架和网络设备的数量就越少。南邵计算机学校发现从物理空间到空调维修成本来说,您可以节省所有成本。

服务器虚拟化很大的减少了对新硬件资本支出的需求,并消除了对这些硬件的更新。并且您可以重新部署突然释放的服务器。

还记得数据中心管理员必须手动配置服务器的日子吗?随着服务器虚拟化的推出,自动化程度大幅提高,用户只需几秒钟即可运行虚拟机。现在,北大青鸟发现数据中心管理员只需轻点几下鼠标,即可迁移多个工作负载,以适应业务变化。

服务器虚拟化还可以提供当前基于Web的高连接业务所需的高可用性、故障备份、可伸缩性、敏捷性、高性能和灵活性。并且南邵java培训发现服务器虚拟化是支持云计算提供商提供服务的底层技术。如果客户从云服务提供商处购买基础架构即服务(IaaS),则会购买虚拟机并添加完成任务所需的存储,管理和安全功能。

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