1、虚拟化技术在数据中心的应用1 概述虚拟化，是指计算机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、节约总体拥有成本的解决方案。引入虚拟化技术的服务器，给人最直接的印象便是服务器数量下降所带来的设备能耗减少、设备占地空间减少以及人工运维成本的缩减。正因如此，世界各地的数据中心都正在研究虚拟化技术，以降低它们的碳足迹。那么虚拟化到底能给数据中心带来什么呢？接下来本文将从服务器、网络、存储三个方面来论述虚拟化技术给数据中心带来的绿色革命。2 虚拟化技术传统的应用程序部署方式是一个应用程序对应一台服务器，此服务器上不再运行其它应用程序，即所谓单一用途服务器。这种“一个应用，一
2、台服务器”的旧有模式，更多的是归因于使用习惯和安全性的考虑。传统的 Windows NT 单内核操作系统在进行大量的计算，特别是在操作系统内核级别上执行应用程序后，当应用程序出现了冻结情况时，经常会导致整个操作系统也一起冻结，进而影响到服务器上的其它应用程序。因此，当人们在 Windows NT 上部署应用时，就都开始创建单一用途服务器。在一台服务器上运行多个应用程序越多，服务器所受的攻击面也就越大，而且应用程序之间也会相互不信任各自的稳定性，它们都不希望因为其它某个应用程序的更新计划而造成自己的服务失效。在这样的情况系，管理员别无他法，他们必须选择隔离系统，相应也就有更多的应用服务器被创建。
3、单用途服务器的部署模式不仅增加了服务器本身的数量，增加了数据中心的能耗，服务器本身资源的利用率也很低，在大多数服务器中，CPU 的平均利用率在 10%到 15%，也就是说 CPU 在大部分时间里是“闲置”的，这无疑造成了巨大的资源浪费。同时，服务器的供电、冷却以及管理维护服务器的人力资源，都会随着服务器数量的增加而增加，这一切都在向数据中心的运维管理发起挑战。服务器虚拟化，为数据中心带来了福音。服务器虚拟化分为两种模式。第一种，软件虚拟化 SoftV，它需要为其提供一个基础的主机操作系统，主机操作系统同时也会消耗资源，因此会影响运行在它上面的虚拟机。除了测试和开发环境外，一般的组织不会选择这种
4、模式。第二种模式就是硬件虚拟化 HardV。在这种模式下，hypervisor代码直接运行在硬件上，VMware 服务器虚拟化技术采用的是第二种模式。VMware 服务器虚拟化(本文所涉及服务器虚拟化技术均出自VMware)的工作原理是：直接在计算机硬件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，运行在其上的操作系统共享硬件资源。VMware 通过将服务器共用的 IT 基础架构聚合到同一个资源池中实现虚拟化，打破了传统的“一台服务器一个应用”的模式，可以降低 IT 成本，同时提高现有资源的利用率和灵活性。服务器虚拟化前： 每台物理主机一个操作系统 软硬
5、件紧密结合 同一主机上同时运行多个应用程序通常会发生冲突 系统资源利用率低 硬件成本高昂且部署不够灵活服务器虚拟化后： 一台物理服务器可以同时运行多个应用程序，相当于对物理服务器进行了分区 把硬件和软件隔离开来，虚拟机独立于硬件之上 强大的安全和故障隔离，同一台主机上不同虚拟机之间相互不受影响 管理上的简化。每个虚拟机对应的只是一个文件，可以通过移动和复制文件的方式来移动和复制虚拟机接下来从以下几个方面来阐述 VMware 服务器虚拟化技术的优势：1、 VMware Vmotion，即 Vmware 实时动态迁移，在不影响最终用户的情况下，将运行中的虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器
6、。这一过程的基本原理是将虚拟机的所有内存进程复制到另一台服务器上并激活它，以此保证服务的不中断。由于内存包含了处理指令集，这就要求源物理服务器和目标物理服务器的处理器可以处理相同的指令集，基于这一原因，Vmotion 不能在包含不同的处理器之间执行，如 Intel 和 AMD，而且大多数情况下，也不能再两个Intel 处理器之间执行，除非这两个处理器拥有相同的步进。但 Vmware 的增强 Vmotion 兼容性设置中的 CPU Masking 功能解决了这个问题，使得 Vmotion 可以在Intel 处理器和 AMD 处理器之间得以执行。2、 Vmware HA，即 Vmware 高可用性
7、，为虚拟机提供高可用性冗余配置，它还需要借助 Vmware 另一技术来实现，即虚拟机文件系统(Virtual Machine File System，VMFS)，专门用于管理承载虚拟机文件的容器。其特点之一是允许多台物理主机同时捆绑到同一个共享存储器，当其中一台主机故障时，其它主机可以承载运行原故障主机上的虚拟机，实现了虚拟机的高可用性。高可用性与实时虚拟机迁移是不同的，实时迁移是将虚拟机的内存从一台主机复制到另一台主机以保证业务的连续性，用于将虚拟机迁移到新的主机上。而高可用性是在服务器故障之时，原故障主机上的虚拟机自动转移到群集中的另一台主机上并重新启动的过程，在故障发生到故障转移这段时间
8、服务会出现短暂的中断。3、 Vmware DRS， 即 Vmware 分布式资源调度(Distributed Resource Scheduler)，它允许你为虚拟机制定资源管理策略。Vmware 支持通过最小值和最大值为虚拟机分配资源，并实施监控虚拟机的运行情况，当虚拟机需要比主机上可用资源更多的资源时，便通过 Vmotion 技术将虚拟机从一台主机迁移至另一台主机。Vmware 通过定期扫描虚拟机和主机的运行情况以维护各自的最佳性能，不至于因出现性能瓶颈而影响具体的服务。4、 Vmware DPM，即 Vmware 分布式电源管理(Distributed Power Management)
9、，它与 Vmware DRS 一起，协同监控主机服务器的需求，如果不需要使用某台服务器，它将被自动转换到节能状态。随后，如果工作负载增加，需要使用到服务器资源时，DPM 便会启动该服务器并通知 DRS 该服务器已经是可用状态。Vmware 通过这个工具智能地监控数据中心的资源，并根据动态的业务需求来开启和关闭相应的物理服务器，实现资源的最佳化利用和节能降耗的目的。5、 Vmware Storage Vmotion，即 Vmware 存储实时迁移，通过与 Vmotion 结合将运行中的虚拟机从一个存储容器迁移到另一个存储容器中，它与 Vmotion 最大的不同就在于不需要主机工作在同一个存储容器
10、上。能够以无中断的方式将虚拟机从一个存储位置迁移至另一个存储位置，摆脱了传统的共享存储限制，这意味着可以在不影响虚拟机运行的情况下为主机服务器添加新的存储。6、 Vmware Converter，此工具可以自动完成并简化物理机到虚拟机以及虚拟机之间的转换过程。可以将正在运行的本地或远程的物理机转换成虚拟机，而不会造成任何的中断或停机。此特性使得它成为了对现有物理服务器进行虚拟化整合的强有力工具。所有这些工具的运用都是为了让数据中心提高现有资源的利用率，缩减基础物理架构以降低数据中心成本，提高硬件和应用程序的可用性，保证业务的连续性及运营的灵活性。经验告诉我们：每虚拟化一个负载，每年可以节约大约 7000 度电。Vmware 通过 Vmware Virtual Infrastructure(VI，虚拟基础架构) 来提供并管理其虚拟化技术，它是一套建立在其免费的 ESXI 或者其收费的 ESX 产品之上，为动态数据中心创建的完整的管理工具集合。Vmware vSphere 虚拟化管理平台
