一 引言

　　虛擬化技術(shù)是伴隨著計算機技術(shù)的產(chǎn)生而出現(xiàn)的，Wikipezdia曾給出虛擬化的定義。虛擬化是表示計算機資源的抽象方法，通過虛擬化可以用與訪問抽象前資源一致的方法訪問抽象后的資源。這種資源的抽象方法并不受實現(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，將一個服務(wù)器虛擬戰(zhàn)若干個服務(wù)器使用。在采用服務(wù)器虛擬化之前，三種不同的應(yīng)用分別運行于三個獨它的物理服務(wù)器之上，采用服務(wù)器虛擬化之后，這三種應(yīng)用運行在三個獨立的虛擬服務(wù)器之上，而這三個虛擬服務(wù)器可以被一個物理服務(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，為了實現(xiàn)更好的動態(tài)資源整合，當(dāng)前的服務(wù)器虛擬化大多支持虛擬機的實時遷移。

　　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(tǒng)可以使用一個或多個虛擬CPU。在這些客戶操作系統(tǒng)之間，虛擬CPU的運行相互隔離，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)制動態(tài)翻譯技術(shù)(Dynamic Binary Translation)來解決客戶操作系統(tǒng)的特權(quán)指令問題。半虛擬化通過修改客戶操作系統(tǒng)來解決虛擬機構(gòu)執(zhí)行特權(quán)指令的問題。在半虛擬化中。被虛擬化平臺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底層虛擬化平臺的超級調(diào)用(Hypercall)。

　　2.2 內(nèi)存虛擬化

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

　　在內(nèi)存虛擬化中，虛擬機監(jiān)視器要能夠管理物理機上的內(nèi)存，并按每個虛擬機對內(nèi)存的需求劃分機器內(nèi)存，同時保持各個虛擬機對內(nèi)存訪問的相互隔離。從本質(zhì)上講，物理機的內(nèi)存是一段連續(xù)的地址空間，上層應(yīng)用對于內(nèi)存的訪問多是隨機的，因此虛擬機監(jiān)視器需要維護(hù)物理機里內(nèi)存地址塊和虛擬機內(nèi)部看到的連續(xù)內(nèi)存塊的映射關(guān)系，保證虛擬機的內(nèi)存訪問是連續(xù)的、一致的。虛擬機監(jiān)視器通過虛擬機內(nèi)存管理單元管理虛擬機內(nèi)存。虛擬機中操作系統(tǒng)看到的“物理 內(nèi)存不再是真正的物理內(nèi)存，而是被虛擬機監(jiān)視器管理的“偽”物理內(nèi)存。與這個。物理”內(nèi)存相對應(yīng)的是機器內(nèi)存。機器內(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負(fù)責(zé)的。內(nèi)存虛擬化管理單元的實現(xiàn)主要有影子頁表法和頁表寫入法。

　　2.3 設(shè)備與I/O虛擬化

　　設(shè)備與I/O虛擬化技術(shù)把物理機的真實設(shè)備統(tǒng)一管理，包裝成多個虛擬設(shè)備給若干個虛擬機使用，響應(yīng)每個虛擬機的設(shè)備訪問請求和I/O請求。目前，主流的設(shè)備與I/O虛擬化都是通過軟件的方式實現(xiàn)的。

　　虛擬化平臺將物理機的設(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，為虛擬機提供了一個可以使用的虛擬設(shè)備集合。這種將虛擬設(shè)備統(tǒng)一并標(biāo)準(zhǔn)化的方式帶來的另一個好處就是虛擬機并不依賴于底層物理設(shè)備的實現(xiàn)。只要虛擬化平臺始終保持一致，虛擬機就可以在不同的物理平臺上進(jìn)行遷移。

三 服務(wù)器虛擬化的技術(shù)優(yōu)勢

　　3.1 降低運營成本

　　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)、中間件及兼容性問題打交道的管理工作，更加專注于應(yīng)用的管理。同時，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，并提供更簡便、更強大的管理界面。因此，服務(wù)器虛擬化可以降低IT基礎(chǔ)設(shè)施的運營成本，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上。

　　3.3 加快應(yīng)用部署

　　服務(wù)器虛擬化使得部署一個應(yīng)用其實就是部署一個封裝好的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的虛擬機，部署過程只需要以下幾個步驟：輸入激活配置參數(shù)、拷貝虛擬機、啟動虛擬機、激活(配置)虛擬機。相對于傳統(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，由于虛擬機是單個的邏輯文件，并且對應(yīng)的處理器和內(nèi)存資源都被虛擬機管理程序封裝和隔離。因此用戶可以方便地對運行中的虛擬機快照并備份成虛擬機鏡像文件。在需要的時候動態(tài)遷移虛擬機，將它恢復(fù)到備份或者在其他物理機上運行該設(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，其安全性能不會受到影響。據(jù)分析，通過對服務(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、存儲利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率也得到了大幅度提高。

　　3.6 動態(tài)調(diào)度資源

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)使得用戶可以即時地調(diào)整虛擬機的資源，如CPU、內(nèi)存等，而無需像物理服務(wù)器那樣關(guān)閉服務(wù)器。打開機箱安裝設(shè)備，再重新啟動系統(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，管理員可以將原來運行在各個服務(wù)器上的應(yīng)用整合到較少的幾臺服務(wù)器上，關(guān)閉空閑的物理服務(wù)器，通過減少運行的物理服務(wù)器數(shù)量，減少CPU以外個單元的耗電量，達(dá)到綠色節(jié)能的目的。

四 結(jié)語

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)極大地提高了服務(wù)器整臺的效率，大幅度簡化了服務(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)境封裝成可移動的檔案文件的技術(shù)，很容易實現(xiàn)業(yè)務(wù)的連續(xù)不間斷運行，針對應(yīng)用和訪問量靈活部署，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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