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虚拟化生态系统如何实现从虚拟化走向云端?

2020-03-04 09:37:35 来源 : 电子发烧友网

现代企业的运营离不开数据。数据中心承载着数以千计的服务器,用于支持应用程序、提供信息以及实现多种流程的自动化。对于数据中心容量的需求一直没有减弱的迹象。数千台服务器一起开动会消耗大量电力,造成运营成本上升,导致全球温室气体不断增加。数据中心的效率是一个战略问题。企业建造和运营数据中心花费的资金在公司IT 预算中占的比例不断上升,导致用于急需技术项目的预算越来越少。数据中心建造计划是董事会一级的决策。同时,监管部门和外部利益相关方也越来越关注公司管理自身碳足迹的方式。采用最佳实践不仅有助于公司减少污染,还能够提高它们作为良好企业公民的形象。

第一个虚拟化系统

1959年,计算机科学家Christopher Strachey发表了一篇名为《大型高速计算机中的时间共享》(Time Sharing in Large Fast Computers)的学术报告,他在文中首次提出了虚拟化的基本概念,被认为是虚拟化技术的最早论述。

上世纪六、七十年代,虚拟化进入了萌芽发展状态。IBM发明操作系统虚拟机技术,允许用户在一台主机上运行多个操作系统,让用户尽可能的充分利用和共享昂贵的大型机资源。同时,加州大学圣地亚哥分校的仿真处理器P-code机,使P-code程序具有高度可移植性,能够运行在任何具有P-code功能的虚拟机上。

上世纪七、八十年代,虚拟化技术进入低俗期。随着大规模集成电路的出现和个人电脑的普及,计算机硬件变得越来越便宜。当初为共享昂贵硬件而设计的虚拟化技术已无人问津了,而只是在高档服务器(如IBM小型机)中继续存在。

在进入上世纪九十年代末期以后,虚拟化技术迎来了复兴。首先,由VMware基于二进制转换的全虚拟化,到Denali和Xen的修改客户端操作系统的半虚拟化,再到Intel和ADM的硬件虚拟化。至此至今,虚拟化技术进入了一个全面发展时期,包括有服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化等。

发展中的虚拟化

由于虚拟化技术技术在商业应用上的优势,RISC 服务器与小型机成为了虚拟化技术第二波受益者。1999年,IBM 公司在 AS/400 上提出了上"逻辑分区(LPAR)"技术和新的高可用性集群解决方案。在 POWER 管理程序上运行的 AS/400 LPAR 令单台服务器工作起来如同 12 个独立的服务器。而在 2002 年,IBM 还更进一步,其 AIX5L v5.2 还首次包括了 IBM 实现的动态逻辑分区(DLPAR)。DLPAR 允许在无需重启系统的情况下,将包括处理器、内存和其它组件在内的系统资源分配给独立的分区。这种在不中断运行的情况下进行资源分配的能力不仅令系统管理变得更加轻松,而且因为能够更好地使用资源而帮助降低总拥有成本。

从60年代UNIX系统诞生起,虚拟化技术和分区技术就开始了发展,并且经历了从"硬盘分区"到"虚拟机"再到"准虚拟机"再到"虚拟操作系统",再到"服务器虚拟化"、"存储虚拟化"和"融合虚拟化"的发展历程。经过近30年的发展,虚拟化技术在高端服务器产品上的应用日臻成熟。

在存储领域,最早的虚拟化出现在上世纪九十年代初,即第一种RAID子系统。早就1978年,IBM就获得了RAID(冗余独立磁盘阵列)概念的专利。作为一种存储虚拟形式,RAID首先将物理设备组合为池,然后从这一池中"切割"出一组虚拟逻辑单元(LUN)并将其提供给主机。

到九十年代末,许多新型的存储虚拟化技术相继出现,它们的目标多数都是改善管理和利用率。从那以后,存储虚拟化已经从一种独立的技术发展成为存储基础设施管理工具中的一个重要特性。也就是说,它不仅驻留在主机服务器上和磁盘阵列上,也越来越多地出现在存储网络中的智能交换机上。

存储虚拟化还可以实现更高层次的管理功能。卷管理也被认为是虚拟化的一种形式,而且目前已经成为多数数据中心管理存储网络和大型存储阵列的必备工具。在未来的几年中,它将会成为入门级存储阵列中的一个标准特性,并且广泛应用于IP存储和入门级存储网络。

虚拟化是一个广义的术语,是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行,是一个为了简化管理、优化资源而提出的解决方案。就像一个空房子,没有任何的柱体和墙壁阻隔,你可以在同等投入的情况,使其空间利用率达到最大化。而IBM的虚拟化是"通过虚拟化资源、虚拟化管理和虚拟化服务,实现跨越整个数据中心和系统网络资源的调动,以满足企业对IT基础架构动态高效、能源效率和简化管理上的新需求。"IBM这种概念的提出,无疑将IT界的整体概念推向了一个新的高度。实现了硬件、系统的虚拟化,将服务器、存储甚至网络组成一个虚拟的资源池;实现了管理方面尽可能的自动部署以及分配效率的提高。同时IBM在RISC领域,实现了从芯片级到系统级到应用级的全方位虚拟化技术,在存储虚拟化领域也有着很深的技术功底。理解了这一点,也就不难理解为什么IBM要"虚拟一切资源". IBM凭借多年的虚拟化建设,所沉积下来的技术,完全可以提供测试、理论、方案的全面支持。在不断整合、优化各种工作负载以及资源的情况下,能够大大提高企业对设备资源的利用率,降低企业信息化建设道路的上的各项运营费用,实现信息化管理从复杂化走向简约化。必将为企业打造一个:高事务处理速度,高可扩展性,高服务质量,高峰处理能力,高水平弹性,高安全性的"世界级"数据处理中心。IBM凭借多年的虚拟化建设,所沉积下来的技术,完全可以提供测试、理论、方案的全面支持。在不断整合、优化各种工作负载以及资源的情况下,能够大大提高企业对设备资源的利用率,降低企业信息化建设道路的上的各项运营费用,实现信息化管理从复杂化走向简约化。

虚拟化生态系统及驱动力

一直到今天,从处理器层面的厂商,再到操作系统层面的软件厂商的加入,从数量众多的第三方软件厂商的涌现再到各服务器系统厂商的高调推动,我们看到一个趋于完整的服务器虚拟化的产业生态系统正在逐渐形成。这也使得在过去的几年时间里,虚拟化开始成为IT业界最受关注的热点话题。

IT技术未来的发展方向,决不仅仅是为了提高系统性能,而是需要以综合的方法来满足业务对IT系统的需求,提高系统适应变化的能力。正是在这种产业生态环境中,近年来IT虚拟化技术脱颖而出,成为提升企业IT系统适应性、建设适应性IT基础设施、打造动成长企业的必由之路;同时,IT系统的虚拟化水平也成为衡量企业实现动成长企业愿景的重要标准。

虚拟化的绝妙之处在于,通过将服务器资源分配到多个虚拟机,虚拟化支持不同的应用、甚至不同的操作系统在同一企业级服务器上同时运行。每个虚拟机就像一台独立的服务器,但实际上在同一物理服务器内运行。在一台服务器上运行多个应用能够提高服务器效率,并减少需要管理和维护的服务器数量。当应用需求增加时,可以迅速创建更多虚拟机,从而无需增加物理服务器即可灵活地响应不断变化的需求。而且,利用虚拟技术,IT管理员可以在服务器之间移动正在运行的虚拟机,同时保持服务器持续可用。

虚拟化生态系统及实现从虚拟化走向云端

抽象地说,虚拟化是资源的逻辑表示,它不会受物理限制的约束。换句话说,虚拟化为数据、计算能力、存储资源以及其它资源提供了一个逻辑视图,而不是物理视图。

实际上,不论是服务器虚拟化,还是存储虚拟化,甚至网络虚拟化、数据虚拟化等等,都只是部件层面的虚拟化。虚拟化技术的未来应当是将整个数据中心虚拟化,使用户能够获得一个随需应变数据中心。

走向云端

IBM 早在 40 多年前就率先在大型主机上使用了虚拟技术,并在此后在自己的系统和软件中注入了各种虚拟技术,实现不同服务器、软件、存储和网络的自动管理和优化。IBM 虚拟技术和自动化技术的结合帮助减少了支持 IT 运行所需的人员数量。今天,IBM 可以将客户数据中心中超过 80% 的部分实现虚拟化。为进一步发挥虚拟的威力,IBM 正在创建包括所有物理和虚拟系统的集成管理视图。IBM 早在 5 年前最先推出具有自管理功能的自动化技术,并为市场提供了一系列最成熟的自动化功能,包括在超过 75 种软件、硬件和服务产品中提供了 500 多种不同的虚拟功能,可以自动检测各种系统、事务处理、工作流或业务流程何时处于运行不正常的状态,并在不影响系统其它部分的情况下采取纠正措施。这些功能已经远远超出了系统管理软件的范畴并包括了芯片技术。具有"智能搜索"特性的软件和软件工具可以寻找和清除各种故障,自主管理像 Blue Gene 超级计算机和大型主机这样的服务器和存储设备。

对大多数企业而言,虚拟化的最初动力是降低成本。服务器无序蔓延而且效率低;运营成本、能源冷却、空间耗费严重,缺乏经验丰富的员工将工作负载迁移至虚拟环境中;虚拟化后工作负载的服务协议水平SLAs无法满足要求,只有部分IT架构实现虚拟化……通向"集中整合"的征程任重道远。

正如IBM这样业内领先的公司所做的,他们正在尝试改变人们看待虚拟化的方式。将一切虚拟化不仅仅是在服务器上通过创建分区来进行虚拟化,而是虚拟化整个IT环境,我们可以用另一个IT热门词汇来形容,那就是云计算。在数据中心中,一个完整的云计算环境其中可以包含 IBM 服务器,也可以包含惠普、或是戴尔的服务器,以及磁带、文件和所有类型的存储以及网络。虚拟化正在将整个IT结构变成一个巨大的逻辑资源池,可以将企业从IT的繁杂维护中解放出来,从而投身到更加广阔的创新空间中去。

云计算帮助持续的节约成本,改进服务交付,以及提高业务敏捷性。在云环境下可以自动保留和回收计算能力,以充分利用资源,并利用业务就绪云计算产品来支持标准化,从而大幅提高生产力并快速实现投资收益率。云计算提供的是自助服务的能力,可以将应用程序堆栈作为服务提供,确保将资源提供给与企业客户最相关的工作负载,支持弹性调整,以免发生破坏性的容量不足的情况。在提高业务敏捷性方面,可以加快新服务或资源的供应并调整已确定的服务的规模,以便动态地支持创造性,使业务决策几乎完全摆脱基础结构的约束,对虚拟资源可以进行"现收现付"的自助服务访问,以保护业务资本。

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