隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器數(shù)量也在劇增，傳統(tǒng)的服務(wù)器存儲和管理模式突顯出了很多諸如較低的資源利用率和較長的故障恢復(fù)時間等問題，已逐漸不能適應(yīng)數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用系統(tǒng)和軟件平臺的發(fā)展要求。服務(wù)器虛擬化技術(shù)以其對硬件資源的高效配置、利用、提高存儲成本等諸多優(yōu)點而得到了廣泛的使用。

　　1、服務(wù)器虛擬化的概念

　　服務(wù)器虛擬化技術(shù)是指通過運用虛擬化的技術(shù)充分發(fā)揮服務(wù)器的硬件性能，能夠確保存儲成本的同時，提高運營效率，節(jié)約能源，降低存儲成本。相對簡單的理解就是，利用虛擬技術(shù)，將一臺物理服務(wù)器虛擬分割成多個相互獨立、互不干擾的虛擬服務(wù)器環(huán)境，同時也能為虛擬服務(wù)器提供虛擬硬件設(shè)施，并提供良好的隔離性和安全性。這臺服務(wù)器就可以分別運行不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用，從而提高這臺物理服務(wù)器的資源利用率，管理和維護(hù)也很方便。

　　2、服務(wù)器虛擬化的關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1 CPU虛擬化技術(shù)

　　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，在各個操作系統(tǒng)之間，虛擬CPU的運行相互隔離，互不影響。

　　CPU 虛擬化技術(shù)包含以下的內(nèi)容：

　　(1)將要執(zhí)行的指令分成多個操作，不需要用到CPU操作的時候，CPU可以執(zhí)行其他指令，從程序或者進(jìn)程的角度來說(更有可能是不同用戶正在使用的程序) 就好像各自占有一個CPU。

　　(2)一個指令使用的CPU操作中。用到的也是CPU里面的不同工作部位，這樣又可以在CPU里面某個部位做完某個操作之后馬上進(jìn)行另一個指令(也許屬于另一個進(jìn)程)用到該部位的操作，這樣也能表現(xiàn)出幾個指令同時使用CPU的情況。

　　(3)宏觀一點，CPU的時鐘周期非常短，我們不妨將指令執(zhí)行所需的若干個CPU周期稱為機(jī)器周期，然后輪流給不同進(jìn)程的指令分配CPU(也就是輪流運行不同進(jìn)程的一小段指令)這樣雖然對于單個程序或者進(jìn)程而言運行時間增加了，但是這在用戶的角度是很難感覺到的，也就是說對不同的用戶好像各自只擁有一個CPU一樣。

　　2.2 內(nèi)存虛擬化技術(shù)

　　內(nèi)存虛擬化技術(shù)把物理內(nèi)存統(tǒng)一管理，包裝成多個虛擬的物理內(nèi)存提供給若干虛擬機(jī)使用，每個虛擬機(jī)擁有各自獨立的內(nèi)存空間。主機(jī)會將閑置虛擬機(jī)的內(nèi)存轉(zhuǎn)移給需要更多內(nèi)存的虛擬機(jī)。使用“預(yù)留”或“份額”參數(shù)可優(yōu)先向重要的虛擬機(jī)分配內(nèi)存。

　　2.3 設(shè)備與I/O虛擬化技術(shù)

　　設(shè)備與I/O虛擬化技術(shù)把真實的設(shè)備統(tǒng)一管理起來，包裝成多個虛擬設(shè)備給若干個虛擬機(jī)使用，響應(yīng)每個虛擬機(jī)的設(shè)備訪問請求和I/O請求。通過截獲Guest OS對I/O設(shè)備的訪問請求，通過軟件模擬真實硬件的方式，達(dá)到有限外設(shè)資源復(fù)用的目的。

　　目前I/O設(shè)備的虛擬化方式主要有以下三種：

　　(1)設(shè)備接口完全模擬。即軟件精確模擬與物理設(shè)備完全一樣的接口，Guest OS驅(qū)動無須修改就能驅(qū)動這個虛擬設(shè)備。

　　(2)前端/后端模擬。VMM提供一個簡化的驅(qū)動程序(后端，Back-End)Guest OS中的驅(qū)動程序為前端(前端，F(xiàn)ront-End)前端驅(qū)動將來自其他模塊的請求通過與Guest OS間的特殊通信機(jī)制直接發(fā)送給Guest OS 的后端驅(qū)動，后端驅(qū)動在處理完請求后再發(fā)回通知給前端。Xen即采用該方法。

　　(3)直接劃分。即直接將物理設(shè)備分配給某個Guest OS，由Guest OS直接訪問I/O設(shè)備(不經(jīng)VMM)。

　　3、服務(wù)器虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢

　　(1)降低運營成本。服務(wù)器虛擬化降低了IT基礎(chǔ)設(shè)施的運營成本，系統(tǒng)管理員也從繁重的物理服務(wù)器的維護(hù)中解脫出來了，減少人工干預(yù)頻率，節(jié)省了人工成本，使管理更加便捷、強大。

　　(2)使應(yīng)用平坦化。服務(wù)器虛擬化將應(yīng)用與硬件平臺隔離，底層的環(huán)境變化調(diào)整次數(shù)大幅降低，只要將應(yīng)用創(chuàng)建發(fā)布至虛擬平臺上即可，相當(dāng)于為平臺進(jìn)行封裝，跨越了平臺的限制，使應(yīng)用更平坦化，應(yīng)用平臺更透明化。

　　(3)加快應(yīng)用部署速度。采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)使得應(yīng)用部署周期大大縮短，只需輸入激活配置參數(shù)、拷貝虛擬機(jī)、啟動虛擬機(jī)、激活虛擬機(jī)即可完成部署，大大縮短了部署時間，免除人工干預(yù)，降低了部署成本。

　　(4)提高服務(wù)可用性。服務(wù)器虛擬化后的數(shù)據(jù)中心、虛擬化的資源對應(yīng)每個虛擬機(jī)，被虛擬機(jī)管理程序封裝和隔離，針對每個虛擬機(jī)進(jìn)行備份操作，操作后的鏡像可以根據(jù)要求動態(tài)遷移至新的虛擬機(jī)或新的物理機(jī)上。用戶可以方便地備份虛擬機(jī),在進(jìn)行虛擬機(jī)動態(tài)遷移后,可以方便地恢復(fù)備份,或者在其他物理機(jī)上運行備份,大大提高了服務(wù)的可用性。

　　(5)提升資源利用率。通過服務(wù)器虛擬化的整合，提高了CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的利用率，在原應(yīng)用不變的基礎(chǔ)上，集中在某一臺物理機(jī)上，使得物理資源的利用率大幅提高，相應(yīng)減少了硬件的投入。

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本文標(biāo)題：服務(wù)器虛擬化技術(shù)探析

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