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虛擬化技術(Virtualization)是隨著計算機技術的產生而出現的，長久以來，虛擬化技術在計算機技術的發展歷程中都扮演著重要的角色。虛擬化是將原本運行在真實環境上的計算機系統或組件運行在虛擬的環境中，并可以在硬件資源或軟件資源的不同層次間構建虛擬化層，成為解除上下兩層間耦合關系的中間層。宿遷波仔博客將從虛擬化的定義、類型和主要應用技術幾方面進行闡述。
一、虛擬化技術概述
(一)虛擬化的定義
“虛擬化”的概念很廣泛，很難清晰而精確的給出其定義。歸結起來，可以概括為以下三層含義：
虛擬化的對象是各種各樣的資源；經過虛擬化后的邏輯資源對用戶隱藏了不必要的細節；用戶可以在虛擬環境中實現七在真實環境中的部分或全部功能。
(二)虛擬化的類型
在虛擬化技術中，被虛擬的實體是多種多樣的資源，這些不同屬性類別之間的關系是交錯聯系的。
以實現層次劃分：硬件虛擬化、操作系統虛擬化、應用程序虛擬化。
以被應用的領域劃分：服務器虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化、桌面虛擬化。
還有從以某類里衍生出來的，如CPU虛擬化、文件虛擬化等。
我們常用的虛擬化技術大致分為以下幾種類型：
1．基礎設施虛擬化
我們可以將網絡虛擬化、存儲虛擬化這些支持數據中心運行的基礎設施歸類為基礎設施虛擬化。
網絡虛擬化為用戶提供了虛擬的網絡連接，包括局域網絡虛擬化和廣域網絡虛擬化，目前局域網絡虛擬化技術的代表是虛擬局域網(VLAN)；廣域網絡虛擬化技術的代表是虛擬專用網(VPN)。
存儲虛擬化為用戶提供一個整合的物理存儲設備邏輯接口，以便用戶訪問其存儲資源，主要有：
基于存儲設備的存儲虛擬化和基于網絡的存儲虛擬化。
基于存儲設備的存儲虛擬化典型代表是磁盤陣列技術(RAID)；
基于網絡的存儲虛擬化的典型代表是網絡附加存儲(NAS)和存儲區域網(SAN)。
2．系統虛擬化
在同一臺物理機上運行多個獨立的操作系統即為系統虛擬化，它實現了操作系統與物理計算機的分離。系統虛擬化的核心思想是使用虛擬化軟件在一臺物理機上虛擬出一臺或多臺虛擬機(VM)，對于不同類型的系統虛擬化，其虛擬機運行環境的設計和實踐也是不盡相同的。
3．軟件虛擬化
除了上述兩種虛擬化技術，還有一種針對軟件的虛擬化環境，目前這類虛擬化技術主要包括應用虛擬化和高級語言虛擬化。應用虛擬化實現了應用程序與操作系統的解耦合，用戶可以不局限于單一客戶端，而在不同終端上使用自己的應用程序；高級語言虛擬化解決了程序在不同計算機系統間移植的問題。
二、虛擬化的實施步驟
可以想象，虛擬化技術為數據中心管理提供了諸多優勢。一方面，它提升了基礎設備的利用率，實現了運行成本的最小化；另一方面，它可以通過整合應用棧和即時應用鏡像部署來實現業務管理的高效敏捷。因此，如何在數據中心實施虛擬化和實施中的關鍵技術便成為了業內廣泛關注的重點。
實施虛擬化的順序可以按其生命周期來簡單劃分為三個階段：創建、部署和管理。
1．創建階段
通常情況下，虛擬化的創建都是由服務提供商和集成商完成的。通過創建虛擬器件鏡像、發布虛擬器件鏡像、管理虛擬器件鏡像及遷移到虛擬化環境幾個步驟來實施。
2．部署階段
當虛擬器件被創建、發布后，需要通過某種方式將它們部署到數據中心里，以便用戶使用。因此，就需要我們從規劃部署環境、部署虛擬器件、激活虛擬器件三個階段來進行實施。
3．管理階段
數據中心的管理需要資源的自動化調度和與業務相關的智能，它既需要單個業務的自治管理，同時也需要一個負責全局控制和協調的中心節點對數據中心的業務和資源進行統一監控、管理和調度。如何為數據中心的管理和監控提供便利條件成為這個階段急需解決的問題。集中監控、快捷管理、動態優化和高效備份這四個關鍵技術是解決數據中心管理的重要手段。
三、服務器虛擬化
(一)服務器虛擬化的概念
服務器虛擬化將系統虛擬化技術應用于服務器上，可以將一個服務器虛擬成多個服務器使用。例如，有多臺獨立的物理服務器，每臺服務器上都分別運行了不同的操作系統及應用，這種傳統意義的服務器工作模式造成物理服務器的資源利用率低，管理復雜，維護也非常不便。當采用服務器虛擬化技術后，便可以在一臺物理服務器上虛擬出若干個虛擬服務器，同時服務器虛擬化也為虛擬服務器提供了虛擬硬件設施，并提供良好的隔離性和安全性。服務器虛擬化通過虛擬化軟件向上提供對硬件設備的抽象和對虛擬服務器的管理。服務器虛擬化的實現方式主要有兩種。其中寄宿虛擬化是完全依賴于宿主操作系統，性能較低，容易實現的方式；原生虛擬化則完全脫離了宿主操作系統，性能較高，且不易實現的方式。由于這兩種實現方式的產生，衍生出虛擬化軟件的兩個專用術語。其中虛擬機監視器負責對虛擬機提供硬件資源抽象，為客戶操作系統提供運行環境；虛擬化平臺則負責虛擬機的托管，直接運行在硬件之上，其實現直接受底層體系結構的約束。無論采用何種方式實現服務器虛擬化，它都具有多實例、隔離性、封裝性及高性能四個特性，以保證可以被有效地運用于實際環境中。
(二)服務器虛擬化的核心技術
服務器虛擬化必備的三種資源虛擬化為：CPU虛擬化、內存虛擬化、設備與I／O虛擬化。
1．CPU虛擬化
CPU虛擬化技術把物理CPU抽象成虛擬CPU，任意時刻，一個物理CPU只能運行一個虛擬CPU指令。每個客戶操作系統可以使用一個或多個虛擬CPU，在各個操作系統之間，虛擬CPU的運行相互隔離，互不影響。
2．內存虛擬化
內存虛擬化技術把物理內存統一管理，包裝成多個虛擬的物理內存提供給若干虛擬機使用，每個虛擬機擁有各自獨立的內存空間。
3．設備與I／o虛擬化
設備與I／o虛擬化技術把真實的設備統一管理起來，包裝成多個虛擬設備給若干個虛擬機使用，響應· 81 。每個虛擬機的設備訪問請求和I／O請求。目前主流的設備與I／O虛擬化都是通過軟件方式來實現的。
(三)服務器虛擬化技術的優勢
1．降低運營成本
服務器虛擬化降低了IT基礎設施的運營成本，令系統管理員擺脫了繁重的物理服務器、OS、中間件及兼容性的管理工作，減少人工干預頻率，使管理更加強大、便捷。
2．提高應用兼容性
服務器虛擬化提供的封裝性和隔離性使大量應用獨立運行于各種環境中，管理人員不需頻繁根據底層環境調整應用，只需構建一個應用版本并將其發布到虛擬化后的不同類型平臺上即可。
3．加速應用部署
采用服務器虛擬化技術只需輸入激活配置參數、拷貝虛擬機、啟動虛擬機、激活虛擬機即可完成部署，大大縮短了部署時間，免除人工干預，降低了部署成本。
4．提高服務可用性
用戶可以方便地備份虛擬機，在進行虛擬機動態遷移后，可以方便的恢復備份，或者在其他物理機上運行備份，大大提高了服務的可用性。
5．提升資源利用率
通過服務器虛擬化的整合，提高了CPU、內存、存儲、網絡等設備的利用率，同時保證原有服務的可用性，使其安全性及性能不受影響。
6．動態調度資源
在服務器虛擬化技術中，數據中心從傳統的單一服務器變成了統一的資源池，用戶可以即時地調整虛擬機資源，同時數據中心管理程序和數據中心管理員可以靈活根據虛擬機內部資源使用情況靈活分配調整給虛擬機的資源。
7．降低能源消耗
通過減少運行的物理服務器數量，減少CPU以外各單元的耗電量，達到節能減排的目的。總之，虛擬化已成為智慧信息技術的重要支柱之一，是當今信息產業領域備受矚目的概念，它勢必引起一場信息技術的變革，促使產業格局重新劃分、改變企業和個人使用信息資源的方式。
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