一 引言

　　虛擬化技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生而出現(xiàn)的，Wikipezdia曾給出虛擬化的定義。虛擬化是表示計(jì)算機(jī)資源的抽象方法，通過(guò)虛擬化可以用與訪問(wèn)抽象前資源一致的方法訪問(wèn)抽象后的資源。這種資源的抽象方法并不受實(shí)現(xiàn)，地理位置或底層資源的物理配置的限制。服務(wù)器虛擬化將系統(tǒng)虛擬化技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器上，將一個(gè)服務(wù)器虛擬戰(zhàn)若干個(gè)服務(wù)器使用。在采用服務(wù)器虛擬化之前，三種不同的應(yīng)用分別運(yùn)行于三個(gè)獨(dú)它的物理服務(wù)器之上，采用服務(wù)器虛擬化之后，這三種應(yīng)用運(yùn)行在三個(gè)獨(dú)立的虛擬服務(wù)器之上，而這三個(gè)虛擬服務(wù)器可以被一個(gè)物理服務(wù)器托管。服務(wù)器虛擬化為虛擬服務(wù)器提供了能夠支持其運(yùn)行的硬件資源抽象，包括虛擬BIOS，虛擬處理器、虛擬內(nèi)存、虛擬設(shè)備與I/O，并為虛擬機(jī)提供了良好的隔離性和安全性。

二 服務(wù)器虛擬化的支撐技術(shù)

　　服務(wù)器虛擬化必備的是對(duì)三種硬件資源的虛擬化：CPU、內(nèi)存、設(shè)備與I/O。此外，為了實(shí)現(xiàn)更好的動(dòng)態(tài)資源整合，當(dāng)前的服務(wù)器虛擬化大多支持虛擬機(jī)的實(shí)時(shí)遷移。

　　2.1 CPU虛擬化

　　CPU虛擬化技術(shù)把物理CPU抽象成虛擬CPU，任意時(shí)刻一個(gè)物理CPU只能運(yùn)行一個(gè)虛擬CPU指令。每個(gè)客戶操作系統(tǒng)可以使用一個(gè)或多個(gè)虛擬CPU。在這些客戶操作系統(tǒng)之間，虛擬CPU的運(yùn)行相互隔離，互不影響。

　　目前，業(yè)界提出了全虛擬化和半虛擬化兩種不同的軟件方案。全虛擬化采用二進(jìn)制動(dòng)態(tài)翻譯技術(shù)(Dynamic Binary Translation)來(lái)解決客戶操作系統(tǒng)的特權(quán)指令問(wèn)題。半虛擬化通過(guò)修改客戶操作系統(tǒng)來(lái)解決虛擬機(jī)構(gòu)執(zhí)行特權(quán)指令的問(wèn)題。在半虛擬化中。被虛擬化平臺(tái)托管的客戶操作系統(tǒng)需要修改其操作系統(tǒng)，將所有敏感指令替換為對(duì)底層虛擬化平臺(tái)的超級(jí)調(diào)用(Hypercall)。

　　2.2 內(nèi)存虛擬化

　　內(nèi)存虛擬化技術(shù)把物理機(jī)的真實(shí)物理內(nèi)存統(tǒng)一管理，包裝成多少虛擬的物理內(nèi)存分別供若干個(gè)虛擬機(jī)使用，使得每個(gè)虛擬機(jī)擁有各自對(duì)立的內(nèi)存空間。

　　在內(nèi)存虛擬化中，虛擬機(jī)監(jiān)視器要能夠管理物理機(jī)上的內(nèi)存，并按每個(gè)虛擬機(jī)對(duì)內(nèi)存的需求劃分機(jī)器內(nèi)存，同時(shí)保持各個(gè)虛擬機(jī)對(duì)內(nèi)存訪問(wèn)的相互隔離。從本質(zhì)上講，物理機(jī)的內(nèi)存是一段連續(xù)的地址空間，上層應(yīng)用對(duì)于內(nèi)存的訪問(wèn)多是隨機(jī)的，因此虛擬機(jī)監(jiān)視器需要維護(hù)物理機(jī)里內(nèi)存地址塊和虛擬機(jī)內(nèi)部看到的連續(xù)內(nèi)存塊的映射關(guān)系，保證虛擬機(jī)的內(nèi)存訪問(wèn)是連續(xù)的、一致的。虛擬機(jī)監(jiān)視器通過(guò)虛擬機(jī)內(nèi)存管理單元管理虛擬機(jī)內(nèi)存。虛擬機(jī)中操作系統(tǒng)看到的“物理 內(nèi)存不再是真正的物理內(nèi)存，而是被虛擬機(jī)監(jiān)視器管理的“偽”物理內(nèi)存。與這個(gè)。物理”內(nèi)存相對(duì)應(yīng)的是機(jī)器內(nèi)存。機(jī)器內(nèi)存是指物理服務(wù)器硬件上的真正內(nèi)存。在內(nèi)存虛擬化中存在著邏輯內(nèi)存、“物理 內(nèi)存和機(jī)器內(nèi)存三種內(nèi)存類型。

　　在內(nèi)存虛擬化中，邏輯內(nèi)存與機(jī)器內(nèi)存之間的映射關(guān)系是由內(nèi)存虛擬化管理單元來(lái)負(fù)責(zé)的。內(nèi)存虛擬化管理單元的實(shí)現(xiàn)主要有影子頁(yè)表法和頁(yè)表寫入法。

　　2.3 設(shè)備與I/O虛擬化

　　設(shè)備與I/O虛擬化技術(shù)把物理機(jī)的真實(shí)設(shè)備統(tǒng)一管理，包裝成多個(gè)虛擬設(shè)備給若干個(gè)虛擬機(jī)使用，響應(yīng)每個(gè)虛擬機(jī)的設(shè)備訪問(wèn)請(qǐng)求和I/O請(qǐng)求。目前，主流的設(shè)備與I/O虛擬化都是通過(guò)軟件的方式實(shí)現(xiàn)的。

　　虛擬化平臺(tái)將物理機(jī)的設(shè)備虛擬化，把這些設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化為一系列的虛擬設(shè)備，為虛擬機(jī)提供了一個(gè)可以使用的虛擬設(shè)備集合。這種將虛擬設(shè)備統(tǒng)一并標(biāo)準(zhǔn)化的方式帶來(lái)的另一個(gè)好處就是虛擬機(jī)并不依賴于底層物理設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。只要虛擬化平臺(tái)始終保持一致，虛擬機(jī)就可以在不同的物理平臺(tái)上進(jìn)行遷移。

三 服務(wù)器虛擬化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　3.1 降低運(yùn)營(yíng)成本

　　服務(wù)器虛擬化使得系統(tǒng)管理員擺脫大量繁重的與物理服務(wù)器、操作系統(tǒng)、中間件及兼容性問(wèn)題打交道的管理工作，更加專注于應(yīng)用的管理。同時(shí)，虛擬化環(huán)境管理工具，可降低管理員進(jìn)行人工干預(yù)的頻率，并提供更簡(jiǎn)便、更強(qiáng)大的管理界面。因此，服務(wù)器虛擬化可以降低IT基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)成本，促進(jìn)企業(yè)進(jìn)一步采用信息化工具和服務(wù)。

　　3.2 提高應(yīng)用兼容性

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)提供的封裝和隔離特性使得應(yīng)用所在的平臺(tái)與底層服務(wù)器環(huán)境隔離，管理員不再需要數(shù)據(jù)底層環(huán)境的變化頻繁地調(diào)整應(yīng)用，僅需構(gòu)建一個(gè)應(yīng)用版本，并將其發(fā)布到被虛擬化封裝后的不同類型的平臺(tái)上。

　　3.3 加快應(yīng)用部署

　　服務(wù)器虛擬化使得部署一個(gè)應(yīng)用其實(shí)就是部署一個(gè)封裝好的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的虛擬機(jī)，部署過(guò)程只需要以下幾個(gè)步驟：輸入激活配置參數(shù)、拷貝虛擬機(jī)、啟動(dòng)虛擬機(jī)、激活(配置)虛擬機(jī)。相對(duì)于傳統(tǒng)的應(yīng)用部署方式，服務(wù)器虛擬化技術(shù)不需要干預(yù)，縮短了部署時(shí)間。降低了部署成本

　　3.4 提高服務(wù)可用性

　　在采用了虛擬化的數(shù)據(jù)中心里，由于虛擬機(jī)是單個(gè)的邏輯文件，并且對(duì)應(yīng)的處理器和內(nèi)存資源都被虛擬機(jī)管理程序封裝和隔離。因此用戶可以方便地對(duì)運(yùn)行中的虛擬機(jī)快照并備份成虛擬機(jī)鏡像文件。在需要的時(shí)候動(dòng)態(tài)遷移虛擬機(jī)，將它恢復(fù)到備份或者在其他物理機(jī)上運(yùn)行該設(shè)備以提高可用性，更高的服務(wù)可用性。

　　3.5 提升資源利用率

　　采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)，通過(guò)虛擬化技術(shù)提供的隔離性、封裝性，保證原有服務(wù)仍然可用，其安全性能不會(huì)受到影響。據(jù)分析，通過(guò)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合，不僅服務(wù)器的CPU使用率得到了提高，而且服務(wù)器的內(nèi)存利用率、存儲(chǔ)利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率也得到了大幅度提高。

　　3.6 動(dòng)態(tài)調(diào)度資源

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)使得用戶可以即時(shí)地調(diào)整虛擬機(jī)的資源，如CPU、內(nèi)存等，而無(wú)需像物理服務(wù)器那樣關(guān)閉服務(wù)器。打開機(jī)箱安裝設(shè)備，再重新啟動(dòng)系統(tǒng)，虛擬化成品都提供了可以披程序調(diào)用的資源調(diào)整API，以及用戶可以操作的界面，虛擬機(jī)的資源可以靈活調(diào)整分配。

　　3.7 降低資源消耗

　　服務(wù)器虛擬化為解除應(yīng)用與物理服務(wù)器的綁定提供了可能，在負(fù)載低谷時(shí)，管理員可以將原來(lái)運(yùn)行在各個(gè)服務(wù)器上的應(yīng)用整合到較少的幾臺(tái)服務(wù)器上，關(guān)閉空閑的物理服務(wù)器，通過(guò)減少運(yùn)行的物理服務(wù)器數(shù)量，減少CPU以外個(gè)單元的耗電量，達(dá)到綠色節(jié)能的目的。

四 結(jié)語(yǔ)

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)極大地提高了服務(wù)器整臺(tái)的效率，大幅度簡(jiǎn)化了服務(wù)器群管理的復(fù)雜性，提高了整體系統(tǒng)的可用性和服務(wù)器資源的利用率，明顯減少投資成本，具有較好的技術(shù)領(lǐng)先性和性價(jià)比。此外，虛擬技術(shù)采用了將傳統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)用程序環(huán)境封裝成可移動(dòng)的檔案文件的技術(shù)，很容易實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的連續(xù)不間斷運(yùn)行，針對(duì)應(yīng)用和訪問(wèn)量靈活部署，降低系統(tǒng)總成本，在信息化領(lǐng)域中應(yīng)用前景廣闊。

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