Virtualization

 

何为虚拟化？

虚拟化是一种经过验证的软件技术，它正迅速改变着 IT 的面貌，并从根本上改变着人们的计算方式。如今，具有强大处理能力的 x86 计算机硬件仅仅运行了单个操作系统和单个应用程序。这使得大多数计算机远未得到充分利用。利用虚拟化，可以在一台物理机上运行多个虚拟机，因而得以在多个环境间共享这一台计算机的资源。不同的虚拟机可以在同一台物理机上运行不同的操作系统以及多个应用程序。虽然现在其他供应商都在争先恐后地涉足虚拟化领域，不过 VMware 已经是虚拟化领域的市场领导者。我们的技术已经过生产验证，使用客户已达 150,000 多家，其中包括财富 100 强中的全部企业。

虚拟化如何工作？

VMware 虚拟化平台的构建基础是已可投入商业使用的体系结构。使用像 VMware vSphere 和 VMware ESXi（一款免费下载产品）这样的软件可转变或“虚拟化”基于 x86 的计算机的硬件资源（包括 CPU、RAM、硬盘和网络控制器），以创建功能齐全、可像“真实”计算机一样运行其自身操作系统和应用程序的虚拟机。每个虚拟机都包含一套完整的系统，因而不会有潜在冲突。VMware 虚拟化的工作原理是，直接在计算机硬件或主机操作系统上面插入一个精简的软件层。该软件层包含一个以动态和透明方式分配硬件资源的虚拟机监视器（或称“管理程序”）。多个操作系统可以同时运行在单台物理机上，彼此之间共享硬件资源。由于是将整台计算机（包括 CPU、内存、操作系统和网络设备）封装起来，因此虚拟机可与所有标准的 x86 操作系统、应用程序和设备驱动程序完全兼容。可以同时在单台计算机上安全运行多个操作系统和应用程序，每个操作系统和应用程序都可以在需要时访问其所需的资源。

在灵活的体系结构上构建数据中心

虚拟化一台物理机仅仅是开始。VMware 虚拟数据中心操作系统 (VDC-OS) 可以跨数百台互连的物理机和存储设备进行扩展，从而形成一个完整的虚拟基础架构。您无需为每个应用程序永久性地分配服务器、存储空间或网络带宽。相反，您的硬件资源会在需要时动态分配到所需的位置。这种“内部云计算环境”意味着，优先级最高的应用程序总是能得到其所需的资源，因而无需浪费资金去置办仅在高峰时间需要的多余资源。内部云计算环境还可以连接到外部云计算环境，从而为企业提供了茁壮成长所需的灵活性、可用性和可扩展性

 

以最低总体拥有成本 (TCO) 管理您的资源

重要的不仅仅是虚拟化。您需要使用管理工具来运行那些计算机，还需要能够运行您的企业所依赖的多种应用程序和基础架构服务。利用 VMware 可提高服务可用性，同时又省去了容易出错的手动任务。有了 VMware 虚拟化的帮助，可以更有效率、更有成效地实现 IT 运营。您的员工将能够应付两倍乃至三倍于原来数目的服务器，使用户能够访问他们所需的服务，同时又保持集中控制。因此，从桌面到数据中心可全面实现内置的可用性、安全性和性能。

您的公司为什么应进行虚拟化

通过实现 IT 基础架构的虚拟化，可以降低 IT 成本，同时提高现有资产的效率、利用率和灵活性。在全世界，各种规模的公司都享受着 VMware 虚拟化带来的好处。数千家组织（包括财富 100 强中的所有企业）采用 VMware 的虚拟化解决方案。了解构建虚拟数据中心将如何使您的组织受益。

采用虚拟化软件的 5 大理由

1. 提高现有资源的利用程度：通过服务器整合将共用的基础架构资源聚合在池中，打破原有的“一台服务器一个应用程序”模式。
2. 通过缩减物理基础架构和提高服务器/管理员比率，降低数据中心成本：由于服务器及相关 IT 硬件更少，因此减少了占地空间，也减少了电力和制冷需求。采用更出色的管理工具可以提高服务器/管理员比率，因此人员需求也得以减少。
3. 提高硬件和应用程序的可用性，进而提高业务连续性：可安全地备份和迁移整个虚拟环境而不会出现服务中断。消除计划内停机，并可从计划外故障中立即恢复。
4. 实现了运营灵活性：由于采用动态资源管理、加快了服务器部署并改进了桌面和应用程序部署，因此可响应市场的变化。
5. 提高桌面的可管理性和安全性：几乎可在所有标准台式机、笔记本电脑或 Tablet PC 上部署、管理和监视安全桌面环境，无论是否能连接到网络，用户都可以在本地或以远程方式对这种环境进行访问。

什么是虚拟机？

 虚拟机是一种严密隔离的软件容器，它可以运行自己的操作系统和应用程序，就好像一台物理计算机一样。虚拟机的运行完全类似于一台物理计算机，它包含自己的虚拟（即基于软件实现的）CPU、RAM 硬盘和网络接口卡 (NIC)。

 

 

操作系统无法分辨虚拟机与物理机之间的差异，应用程序和网络中的其他计算机也无法分辨。即使是虚拟机本身也认为自己是一台“真正的”计算机。不过，虚拟机完全由软件组成，不含任何硬件组件。因此，虚拟机具备物理硬件所没有的很多独特优势。

使用虚拟基础架构降低成本

降低资金成本和运营成本，并提高运营效率和灵活性。在服务器整合的基础上更进一步，部署标准的虚拟化平台来实现整个 IT 基础架构的自动化。VMware 客户已利用虚拟化的强大功能更有效地管理 IT 容量，提供更高的服务级别，并简化 IT 流程。我们为 IT 基础架构的虚拟化创造了一个术语，将其称作“虚拟基础架构”。

什么是虚拟基础架构？

利用虚拟基础架构，可以在整个基础架构范围内共享多台计算机的物理资源。利用虚拟机可以在多台虚拟机之间共享单台物理机的资源以实现最高效率。资源在多个虚拟机和应用程序之间进行共享。业务需要是将基础架构的物理资源动态映射到应用程序的驱动力，即便在这些需要发生变化时也是如此。可将 x86 服务器与网络和存储器聚合成一个统一的 IT 资源池，供应用程序根据需要随时使用。这种资源优化方式有助于组织实现更高的灵活性，使资金成本和运营成本得以降低。

虚拟基础架构包括以下组件：

• 裸机管理程序，可使每台 x86 计算机实现全面虚拟化。
• 虚拟基础架构服务（如资源管理和整合备份），可在虚拟机之间使可用资源达到最优配置
• 自动化解决方案，用于通过提供特殊功能来优化特定 IT 流程，如部署或灾难恢复。

将您的软件环境与其底层硬件基础架构分离，以便您可以将多个服务器、存储基础架构和网络聚合成共享资源池。然后，根据需要安全可靠地向应用程序动态提供这些资源。借助这种具有开创意义的方法，我们的客户可以使用价格低廉的行业标准服务器以构造块的形式构建自我优化的数据中心，并实现高水平的利用率、可用性、自动化和灵活性。

虚拟基础架构的优点

通过领先的 VMware 虚拟化平台构建虚拟基础架构，可在 IT 生产环境中享受虚拟化带来的好处。VMware Infrastructure 3 可以将分散的硬件资源统一起来以创建共享动态平台，同时实现应用程序的内置可用性、安全性和可扩展性。它支持多种操作系统和应用程序环境，以及网络和存储基础架构。我们设计的解决方案可独立于硬件和操作系统运行，因此您有广泛的平台选择空间。我们的解决方案提供了关键集成点，使硬件和基础架构管理供应商及合作伙伴能够提供可统一应用于所有应用程序和操作系统环境、具备独特价值的产品。

更充分地利用现有硬件

我们的客户纷纷反映，他们采用我们的虚拟基础架构解决方案后成效显著，其中包括：

• x86 服务器的利用率提高到 60-80%（在非虚拟化的 PC 中为 5-15%）
• 每项虚拟化的工作负载每年节省的成本达 3,000 美元以上
• 新应用程序的部署工作只需几分钟（而不是数天或数个星期）即可完成
• 从计划外停机中恢复的时间缩短了 85%

  虚拟化的历史

  虚拟化技术在 20 世纪 60 年代首次开发，当时是为了对大型机硬件进行分区以提高硬件利用率。如今，基于 x86 体系结构的计算机依然面临着 20 世纪 60 年代大型机经历过的同样问题：缺乏灵活性和未得到充分利用。VMware 于 20 世纪 90 年代发明了针对 x86 平台的虚拟化技术，以解决未得到充分利用及其他一些问题，在此过程中克服了许多难题。现在，VMware 已成为 x86 虚拟化领域的全球领军企业，拥有 150,000 多家客户，其中包括财富 100 强中的全部企业。

  最初：大型机虚拟化

  30 多年前，IBM 率先实施虚拟化，作为对大型机进行逻辑分区以形成若干独立虚拟机的一种方式。这些分区允许大型机进行“多任务处理”：同时运行多个应用程序和进程。由于当时大型机是十分昂贵的资源，因此设计了虚拟化技术来进行分区，作为一种充分利用投资的方式。

  对 x86 虚拟化的需求

  在 20 世纪 80 年代和 90 年代，由于客户端-服务器应用程序以及价格低廉的x86 服务器和台式机成就了分布式计算技术，虚拟化实际上已被人们弃用。20 世纪 90 年代 Windows 的广泛使用以及 Linux 作为服务器操作系统的出现奠定了 x86 服务器的行业标准地位。x86 服务器和桌面部署的增长带来了新的 IT 基础架构和运作难题。这些难题包括：

  • 基础架构利用率低。根据市场调研公司美国国际数据集团 (International Data Corporation, IDC) 的报告，典型的 x86 服务器部署平均达到的利用率仅为总容量的 10% 到 15%。组织通常在每台服务器上运行一个应用程序，以避免出现一个应用程序中的漏洞影响同一服务器上其他应用程序的可用性的风险。
  • 物理基础架构成本日益攀升。为支持不断增长的物理基础架构而需要的运营成本稳步攀升。大多数计算基础架构都必须时刻保持运行，因此耗电量、制冷和设施成本不随利用率水平而变化。
  • IT 管理成本不断攀升。随着计算环境日益复杂，基础架构管理人员所需的专业教育水平和经验以及此类人员的相关成本也随之增加。组织在与服务器维护相关的手动任务方面花费过多的时间和资源，因而也需要更多的人员来完成这些任务。
  • 故障切换和灾难保护不足。关键服务器应用程序停机和关键最终用户桌面不可访问对组织造成的影响越来越大。安全攻击、自然灾害、流行疾病以及恐怖主义的威胁使得对桌面和服务器进行业务连续性规划显得更为重要。
  • 最终用户桌面的维护成本高昂。企业桌面的管理和保护带来了许多难题。在不影响用户有效工作的能力的情况下控制分布式桌面环境并强制实施管理、访问和安全策略，实现起来十分复杂且成本高昂。必须不断地对桌面环境应用数目众多的修补程序和升级以消除安全漏洞。

  VMware 解决方案：x86 硬件的全面虚拟化

  1999 年，VMware 推出了针对 x86 系统的虚拟化技术，旨在解决上述很多难题，并将 x86 系统转变成通用的共享硬件基础架构，以便使应用程序环境在完全隔离、移动性和操作系统方面有选择的空间。

  x86 虚拟化的难题与障碍

  x86 计算机与大型机不同，它在设计上不支持全面虚拟化，因此 VMware 必须克服难以解决的难题才能在 x86 计算机上开发出虚拟机。
  
  在大型机和 PC 中，大多数 CPU 的基本功能都是执行一系列存储的指令（即软件程序）。x86 处理器中有 17 条特定指令在虚拟化时会产生问题，从而导致操作系统显示警告、终止应用程序或直接完全崩溃。因此，这 17 条指令是在 x86 计算机上首次实现虚拟化时的严重障碍。
  
  为应对 x86 体系结构中会产生问题的这些指令，VMware 开发了一种自适应虚拟化技术。在生成这些指令时此技术会将它们“困住”，然后将它们转换成可以虚拟化的安全指令，同时允许所有其他指令不受干扰地执行。这样就产生了一种与主机硬件匹配并保持软件完全兼容性的高性能虚拟机。VMware 首创了这项技术，如今已成为虚拟化技术领域无可争议的领军企业。