| 摘要：在虚拟化的生态链上，桌面的虚拟化也能让IT人员解脱不少。思杰(Citrix)倡导通过应用虚拟化将数据中心延伸为安全、永续、高效、节能的应用交付中心 。 |
“摩尔定律”一直在主导着IT业的发展，集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就会翻一番，芯片中的晶体管和电阻器的数量每两年会翻一番。在这个表象的背后，有一个事实不容忽视，那就是——随着处理器性能的提升，耗能也会增加，这就使得企业在享用高性能IT产品的同时，也要无奈地支付高额的电费。近年来，以追求处理性能为目标的“摩尔定律”，逐渐与“基辛格规则”一道提出。在“基辛格规则”中阐述，处理器的发展方向将是研究如何提高处理器效能，并使得计算机用户能够充分利用多任务处理、安全性、可靠性、可管理性和无线计算方面的优势，而使用多内核的处理器。多内核处理器不仅仅是通过提升处理器的频率来提升性能，更通过提升晶体管的性能来再次带动处理器性能的提高。其衡量的是处理器的效能，强调的是处理器每单位功耗所发挥的性能，即性能除以功耗。在定律和规则的合作、发展中，带给CIO们更多思考的是，我们的数据中心是否能成为一个安全、永续、高效、节能的数据中心?
虚拟化从“芯”开始
IDC称，很多企业目前的数据中心随着业务的扩展变得越来越庞大，企业为所拥有的服务器及数据中心每年所支付的电费和维护成本上升得很快，并有进一步加快的趋势。这是IT技术不断发展给人们带来的一个副作用。摩尔定律的后果就是使得企业在享用高性能IT产品的同时，也要无奈地支付高昂的电费。目前数据中心不但要为新购进的服务器、存储等设备支付费用，还要为设备的运转、冷却、占地面积支付费用，这逐渐成为摆在企业CIO与CFO之间的一大难题。
通过虚拟化，数据中心可以将现有资源进行整合，提高服务器与存储的利用率，使得用户对新硬件设备增长的需求速度放缓、能源利用率提高，从而使IT对业务动态变化的支持更富有弹性，总体拥有成本将得以有效降低。
而这一切都有赖于“心脏部位”——CPU处理器的革新。英特尔的至强5500系列处理器就是首款新一代服务器平台的处理器，它可借助更高的I/O带宽进一步提高虚拟化性能，还支持多代虚拟机在虚拟化环境中，以更好的灵活性进行迁移。借助英特尔处理器、芯片组和网卡中内建的硬件增强技术，新一代虚拟化技术(英特尔VT)使本机虚拟化性能提高达2.1倍，并使往返虚拟化延迟降低达40%。
英特尔通过综合硬件的虚拟化，来最大程度地提升虚拟化的性能。在处理器方面，英特尔VT-x有助于提高基于软件的虚拟化解决方案的灵活性与稳性。通过按照纯软件虚拟化的要求，消除虚拟机监视器(VMM)代表客户操作系统来听取、中断与执行特定指令的需要，不仅能够有效减少VMM干预，还为VMM与客户操作系统之间的传输平台控制提供了有力的硬件支持，这样在需要VMM干预时，将实现更加快速、可靠和安全的切换。
在芯片组方面，英特尔VT-d通过减少VMM参与管理I/O流量的需求，不但加速了数据传输，而且消除了大部分的性能开销。在网络方面，英特尔VT-c可针对虚拟化进一步优化网络。通过在专用网络芯片上执行这些功能，VT-c大幅提高了交付速度，减少了VMM与服务器处理器的负载。
AMD虚拟化(AMDVirtualization)，缩写为“AMD-V”，是AMD为64位的x86架构提供的虚拟化扩展的名称。但有时仍然会用“Pacifica”，AMD开发这项扩展时以内部项目代码来指代它。
AMD-V在AMD的“F”与“G”的速龙64，以及速龙64X2处理器、使用SocketS1的炫龙64处理器、炫龙64X2处理器、弈龙处理器，以及全部更新的处理器上可用。AMD为一项名为AMD-V的I/O内存管理单元(IOMMU)发布过一份技术规范。这份技术规范提供了一种配置传送给独立虚拟机的中断，与配置I/O内存单元的方式，以防止虚拟机使用DMA来终止与真实硬件的隔离。IOMMU在高级的操作系统(如缺席虚拟化，absentvirtualization)与AMD的Torrenza架构中起到了重要的作用。
英特尔和AMD等芯片厂商对于虚拟化给予积极支持，在它们的x86架构上，解决了x86处理器对普通虚拟机的操作复杂，以及其他的虚拟化困难。虚拟化从芯片开始就可以有一个更好的发展。
服务器“虚”得有道理
在数据中心里，服务器是主角。服务器虚拟化有助于IT组织从根本上提高数据中心的生产力。先来看看软件厂商，目前主流的软件有VMware和Xen。VMware是业界有名的虚拟机产品，其主打产品是VI3(VMwareInfrastructure3)软件套装。在VMware中，核心软件是ESXServer。ESXServer直接安装在裸机上，在硬件和操作系统之间形成一个虚拟化层。ESX的虚拟层实际上包裹了硬件，ESX创建了一个硬件接口层(HardwareInterfaceLayer)，所有虚拟机如果想跟硬件通信，必须经过这个硬件接口层，完成诸如内存偏移转换的工作。这里需要强调的是，ESX的特点是完全包裹硬件，不允许程序直接访问硬件。
VI3中其他的工具，用于完善虚拟化和可视化管理。其中，DRS(全称DistributedResourcedScheduler)可以将多个ESXServer资源合并为群集，同时，按照假定所有资源都在一台主机上的方法，简单管理群集。VirtualSMP可以让单个虚拟机同时使用多个处理器。VMwareVmotion可以使虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器上，迁移过程中不用宕机。此外，它也提供虚拟的双机热备和集成备份等功能。最后，所有虚拟化复杂的管理，都可以由VirtualCenter虚拟中心控制台轻松完成。
VMware的虚拟服务器整合计划，能够帮助组织机构通过服务器整合，减少物理服务器的数量，简化服务器管理，实现数据中心的“瘦身”，让客户立竿见影地感受到硬件投资、电力、冷却等一系列费用，以及机房空间的节省。同时，通过在服务器上运行多个负载，可将服务器硬件利用率从10%~15%提高到80%。此外，还能以10:1乃至更高的比例减少硬件需求，确保降低50%以上的硬件及运营成本。
而Xen的VMM(全称VirtualMachineMonitor，虚拟机监控)是由剑桥大学计算机实验室开发的一个开源项目，它能够创建更多虚拟机，每一个虚拟机都是运行在同一个操作系统上的实例。客户的操作系统OS可以是修补过的Linux2.4或2.6内核，也可以是修补过的NetBSD/FreeBSD内核。用户应用程序就运行在这些客户OS上，并不需要修改任何代码。但是，随着将来的处理器能支持虚拟化的特性，内核也就不需要打补丁了。
而VMware和Xen的最大不同就在于对I/O设备的处理。虚拟机的I/O端口和每个物理I/O端口设备之间如何路由，在很大程度上影响了虚拟平台架构的性能，以及便携性、可持续性和稳定性。Xen采用的是分离驱动模式，真实驱动存在于一个中间层，这个中间层叫服务虚拟机，其他虚拟机上的特殊驱动通过这个服务虚拟机进行通信。这种方法能提供很好的性能，但是对于传统操作系统支持有限。
看看服务器的硬件厂商在做怎样的努力。比如IBM360/40、IBM360/67，这些机器都具有虚拟机功能，通过一种叫VMM(虚拟机监控器)的技术在物理硬件上生成了很多可以运行独立操作系统软件的虚拟机实例。由于虚拟化技术在商业应用上的优势，RISC(精简指令集计算机)服务器与小型机成了虚拟化技术第二代受益者。不过，尽管惠普、Sun公司也跟随IBM在自己的RISC服务器上提供了虚拟化技术，但由于真正使用大型机和小型机的用户还是少数，加上各家产品和技术之间并不兼容，虚拟化技术仍旧不太被公众所关注。而现在，虚拟化技术的发展已经惠及到了x86处理器架构。
不过，与已经有多年历史的Unix服务器、大型主机上的虚拟化技术相比，x86服务器上的虚拟化仍旧处于早期阶段。根据英特尔的蓝图，在处理器当中集成硬件、辅助虚拟化指令，只是IA平台上的第一步，而在第二步则要实现I/O方面的虚拟化，直到最后实现整个IA平台的虚拟化。也就是说，目前的x86平台上，仅仅能够实现在处理器级别的虚拟化，在I/O以及其他方面的虚拟化还需要进一步发展。不仅如此，x86架构上的虚拟化技术还无法完美实现虚拟分区之间动态迁移，而这些功能在Unix平台、大型主机上早已不是问题了。目前，x86架构上的虚拟化技术的最高规划是支持8路SMP(对称多处理)系统，可以实现对单个CPU资源的配置。
存储借“虚”助“实”
虚拟化技术的核心思想就是“化繁为简”，存储虚拟化技术通过虚拟复杂的异构环境为简约的统一虚拟存储池，提供丰富的存储特性，从而减少客户开销。面对IT预算的削减，存储虚拟化可以有效节省成本。虚拟存储将所有的存储资源在逻辑上映射为一个整体，对用户来说是单一视图的透明存储，单个存储设备的容量、速度等物理特性被屏蔽掉了，而无论后台的物理存储是什么设备。因此，存储管理的复杂性被大大降低了。
面对海量数据存储，H3C将IP存储和基于DM的数据虚拟化管理相结合，提出了海量存储架构。例如在大型监控系统中，所有摄像头和存储阵列通过IP网络互连，任意摄像头和任意存储阵列都可以互相访问，存储的管理通过存储架构的大脑——DM数据管理平台来实现。DM是一个带外数据管理设备，所有的摄像头和存储资源都由其管理。摄像头需要存储数据时，会统一向DM申请，DM收到申请后，会从存储空间中选择合适的存储资源分配给摄像头，然后摄像头再跟这一块存储资源建立读写关系。在整个系统中，摄像头不需要知道数据存储在哪个阵列上，存储阵列和摄像头之间也没有特定的绑定关系，完全是一种动态的资源分配。这种存储架构既实现了带内虚拟化的海量存储资源的整合和统一管理，又具有带外虚拟化不影响存储访问性能的优点，实现了二者的完美结合。
VIS产品是华为赛门铁克推出的网络虚拟化产品，针对目前IT环境下信息中心面临的问题，提供如下功能：存储整合，解决数据中心异构管理带来的成本问题。通过虚拟化实现统一的虚拟存储池，降低存储管理的开销，提高主机使用存储的效率和存储的利用率。全面的数据保护，通过VIS提供的快照、镜像，以及复制技术，能够实现异构阵列中数据的本地、远程的冗余，全方位地保护企业重要数据。在线数据迁移，在数据中心有很多阵列的更新换代，但存储介质的替换并不代表数据能够切换，而数据对于客户来说才是最重要的，并且还要保证和数据相关的应用的业务连续性，通过VIS的在线数据迁移，能够保证在业务持续运行的情况下，把数据从原有阵列迁移到新增阵列上。
而HPLeftHandP4000SAN解决方案专为数据库、电子邮件应用和虚拟服务器而优化。不仅可以帮助用户按需扩展，而且还提供了直观的存储管理软件和包括所有组件在内的定价模式。HPP4000解决方案通过一种创新方法实现了较高的数据可用性，帮助企业应对在高可用性和灾难恢复方面所面临的挑战，并且还能消除SAN环境中的单点故障，在不增加成本的情况下降低风险。HPP4000SAN基于存储集群架构而构建，企业可在不引起宕机、性能瓶颈或花费大量资金进行升级的情况下，大幅扩展存储容量、显著提升性能。借助自动精简配置功能，企业无需预留容量，即可提高存储效率。
桌面“一身轻松”
在虚拟化的生态链上，桌面的虚拟化也能让IT人员解脱不少。思杰(Citrix)倡导通过应用虚拟化将数据中心延伸为安全、永续、高效、节能的应用交付中心。通过虚拟化方式，可以将有价值的应用进行集中管控，将没有价值的应用排除在外，以最大化地减少信息安全的威胁;对用户的使用行为实施智能监测，甚至做到任何设备、任何网络、任何地点的无缝安全性。思杰的数据中心虚拟化技术的核心，是充分利用存储系统，把各应用服务器中的操作系统、应用平台等软件统一影像到更后台的存储系统中，然后通过数据中心虚拟化平台(ProvisioningServer)统一调度，按各服务器本身需要再从存储系统中“推送”到各服务器中。思杰一体化应用交付系统具备集中管控、快速应用、智能监测、网络优化和高效集成五大特性。
也可以从另外一个角度来看桌面虚拟化的前景，大厂商已经迫不及待地抢食这个领域，微软与VMware在桌面虚拟化市场的争夺由来已久。Vmware虚拟机的成功也使得Vmware敢于和微软抗衡。尽管在正式成为一项主流技术之前，桌面虚拟化技术还存在相当多的不确定性和争议，但是这项技术正在逐渐成为一个能够节约商业成本的选择。
虚拟化技术可以减少管理桌面的时间和费用，不过技术和方案选择的确让人迷惑。桌面虚拟化的最大好处，就是能够集中使用软件来配置PC及其他客户端设备。IT部门可以在数据中心而不是在每个用户的桌面，管理众多的企业客户机，这就减少了现场支持工作，并且加强了对应用软件和补丁管理的控制。
从处理器、服务器、存储、桌面，虚拟化看上去占据了大壁江山，不可否认它还有很长的路要走。从各大厂商诸如英特尔、AMD和微软，以及数量众多的第三方软件厂商的涌现，到服务器系统厂商的高调，我们可以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。整体看来，虚拟化的前景和以前相比有了大的改观，新的虚拟化平台前景乐观。
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