虛擬化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用

付林

摘要 隨著企業(yè)IT應(yīng)用的快速發(fā)展，對(duì)底層IT基礎(chǔ)設(shè)施交付資源的需求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)設(shè)施資源獨(dú)立部署，單獨(dú)交付的模式，已經(jīng)逐漸顯出低效不足的劣勢(shì)。采用虛擬化技術(shù)，對(duì)IT基礎(chǔ)設(shè)施資源整合，按需交付虛擬化資源的模式在企業(yè)中逐漸成為主流。本文就有關(guān)虛擬化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用展開(kāi)相關(guān)探討。

【關(guān)鍵詞】虛擬化技術(shù) IT基礎(chǔ)設(shè)施資源 企業(yè)應(yīng)用

隨著企業(yè)IT應(yīng)用的快速發(fā)展，對(duì)底層IT基礎(chǔ)設(shè)施交付資源的需求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)設(shè)施資源獨(dú)立部署，單獨(dú)交付的模式，已經(jīng)逐漸顯出低效不足的劣勢(shì)。采用虛擬化技術(shù)，對(duì)IT基礎(chǔ)設(shè)施資源整合，按需交付虛擬化資源的模式在企業(yè)中逐漸成為主流。

虛擬化實(shí)際可以理解為對(duì)用戶交付資源的一種呈現(xiàn)形式。傳統(tǒng)未使用虛擬化技術(shù)時(shí)，交付給用戶的是實(shí)體物理資源，采用虛擬化技術(shù)之后，交付給用戶的資源不再是物理實(shí)體，而是底層對(duì)用戶透明，且滿足用戶資源配置需求的邏輯資源。虛擬化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用主要是在IT基礎(chǔ)設(shè)施資源的交付物上。傳統(tǒng)IT技術(shù)設(shè)施交付模式形成的一個(gè)個(gè)資源孤島，在采用虛擬化技術(shù)后，資源整合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，形成了虛擬資源池，按需交付給用戶虛擬資源，既滿足了業(yè)務(wù)需求，又提高了資源利用效率和運(yùn)維管理效率。

1 虛擬化技術(shù)的概述

虛擬化技術(shù)是可屏蔽底層物理實(shí)現(xiàn)，將單個(gè)或多個(gè)物理資源抽象虛擬，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)可交付邏輯資源的技術(shù)。虛擬化技術(shù)改變了傳統(tǒng)所見(jiàn)即所得的資源交付模式。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，所得不再可見(jiàn)。通過(guò)虛擬化技術(shù)將物理資源整合，形成邏輯資源池，對(duì)外按需動(dòng)態(tài)交付邏輯資源。對(duì)于異構(gòu)的物理資源，也屏蔽了其各自的底層實(shí)現(xiàn)，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的邏輯資源。虛擬化技術(shù)可將海量資源“池化”，用戶可根據(jù)自身需求租用必要的資源，當(dāng)遇到資源需求的突增情況，也有資源池的標(biāo)準(zhǔn)化資源提供增補(bǔ)。這種資源交付模式可以動(dòng)態(tài)智能化滿足資源需求，具有良好的橫向可擴(kuò)展性，更能適應(yīng)業(yè)務(wù)多變的資源需求。

虛擬化技術(shù)解決了資源在單一主體內(nèi)使用的局限性，解決底層硬件異構(gòu)性，屏蔽不同廠商各自獨(dú)立的運(yùn)維管理方式，將資源整合化，虛擬化，對(duì)外形成可交付的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、靈活可擴(kuò)展的資源池，提高資源的利用率，縮減了資源的運(yùn)維管理成本。

2 虛擬化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用

企業(yè)傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)多采用獨(dú)立集中部署，各業(yè)務(wù)應(yīng)用相對(duì)獨(dú)立，形成一個(gè)個(gè)煙囪式的架構(gòu)。在新業(yè)務(wù)上線前，其資源需求都需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)的論證、評(píng)估，考慮到業(yè)務(wù)上線后未來(lái)三年的負(fù)載增長(zhǎng)速度，業(yè)務(wù)高峰性能需求并留有資源冗余，來(lái)決定新業(yè)務(wù)部署時(shí)的資源配置。這種部署模式下往往會(huì)造成主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)等硬件資源的閑置浪費(fèi)，高配低用等情況。而企業(yè)的硬件資源購(gòu)置也會(huì)因?yàn)橘?gòu)買批次不同、時(shí)間不同或是供應(yīng)商變化等客觀原因造成硬件資源存在異構(gòu)、多樣等情況。這給企業(yè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)統(tǒng)一管理，自動(dòng)化運(yùn)維，成本控制，資源的有效利用均帶來(lái)了極大阻礙。相對(duì)于傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)，采用了虛擬化技術(shù)后，IT基礎(chǔ)資源可以獲得整合與標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用在虛擬化資源池中租用資源，共享基礎(chǔ)架構(gòu)資源池。資源的快速部署，自動(dòng)擴(kuò)展能力得到提升。資源的利用率和運(yùn)維管理能力可得到進(jìn)一步提高。

在企業(yè)應(yīng)用中，虛擬化技術(shù)主要是通過(guò)IaaS的方式來(lái)獲得應(yīng)用。企業(yè)中信息系統(tǒng)IT基礎(chǔ)設(shè)施資源包括物理服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等等。通過(guò)虛擬化技術(shù)，將IT基礎(chǔ)設(shè)施資源，如CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等基礎(chǔ)資源抽象成虛擬資源，以服務(wù)的形式提供給用戶。用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式，可以按需便利的獲取。業(yè)務(wù)側(cè)無(wú)需關(guān)心底層硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，所有的硬件資源在資源池統(tǒng)一運(yùn)維管理。通過(guò)虛擬化技術(shù)建立IaaS，實(shí)現(xiàn)資源共享、按需獲取，動(dòng)態(tài)調(diào)度，彈性伸縮，高可用。

虛擬化技術(shù)根據(jù)其虛擬化對(duì)象的不同分為幾種不同的類別。在企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中主要包括主機(jī)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化，下面就這三個(gè)虛擬化技術(shù)分類分別在企業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)說(shuō)明。

2.1 主機(jī)虛擬化在企業(yè)中的應(yīng)用

主機(jī)虛擬化或稱服務(wù)器虛擬化、計(jì)算虛擬化，是將一臺(tái)物理主機(jī)虛擬為多臺(tái)可交付使用的邏輯獨(dú)立虛擬主機(jī)的技術(shù)。虛擬出的多臺(tái)虛擬主機(jī)共享物理主機(jī)的硬件，共享CPU，內(nèi)存，網(wǎng)卡等等。多臺(tái)虛擬主機(jī)實(shí)際運(yùn)行在同一臺(tái)物理主機(jī)上，這臺(tái)物理主機(jī)一般被稱為宿主機(jī)。多臺(tái)虛擬主機(jī)的流量負(fù)載統(tǒng)一由搭載虛擬機(jī)的宿主機(jī)承擔(dān)，可以充分利用宿主機(jī)物理配置的性能，達(dá)到計(jì)算資源的高效利用。各虛擬主機(jī)可安裝不同的操作系統(tǒng)，運(yùn)行不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用。各虛擬機(jī)邏輯獨(dú)立，互不影響，但又可以統(tǒng)一接受管理，在遇到故障時(shí)，可以快速部署在新的虛擬資源上，實(shí)現(xiàn)高可用。通過(guò)對(duì)宿主機(jī)的擴(kuò)容，可以對(duì)其上承載虛擬機(jī)的可利用資源性能進(jìn)一步提升。主機(jī)虛擬化運(yùn)用方式既保證了數(shù)據(jù)的使用獨(dú)立性，也降低了各應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維壓力。在企業(yè)中使用主機(jī)虛擬化技術(shù)可以將多臺(tái)低配置設(shè)備虛擬成池，能夠提供更高性能和可靠性的虛擬機(jī)。避免物理資源浪費(fèi)，充分發(fā)揮配置性能，提高了可用性、可靠性。

主機(jī)虛擬化在企業(yè)中采用技術(shù)主要是基于hypervisor虛擬化和基于容器虛擬化。基于hypervisor虛擬化，是通過(guò)中間層軟件hypervisor運(yùn)行在操作系統(tǒng)和底層物理設(shè)備之間，通過(guò)hypervisor將底層實(shí)體資源，CPU、內(nèi)存、硬盤等抽象封裝成一個(gè)個(gè)虛擬機(jī)。對(duì)于用戶層面來(lái)看，這些虛擬機(jī)即是獨(dú)立的服務(wù)器，可以部署各自業(yè)務(wù)。目前企業(yè)多用vmwareesxi和kvm技術(shù)。基于容器的虛擬化同樣可以共享硬件資源CPU、內(nèi)存等，基于容器的虛擬化容器間相互隔離，但是共享同一操作系統(tǒng)。可理解為在同一操作系統(tǒng)的不同實(shí)例。目前企業(yè)應(yīng)用的容器技術(shù)中，docker的使用最為廣泛。

2.2 存儲(chǔ)虛擬化在企業(yè)中的應(yīng)用

存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)是對(duì)底層存儲(chǔ)硬件的虛擬化技術(shù)。存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)對(duì)異構(gòu)存儲(chǔ)資源優(yōu)化整合管理，有效利用碎片化空間，對(duì)用戶提供一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)資源池，極大改善存儲(chǔ)孤島現(xiàn)象，提升IT基礎(chǔ)設(shè)施資源利用效率。通過(guò)將底層存儲(chǔ)物理設(shè)備存儲(chǔ)資源整合，然后抽象成一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)虛擬存儲(chǔ)資源租賃給用戶。傳統(tǒng)架構(gòu)中前端服務(wù)器服務(wù)器需訪問(wèn)后端存儲(chǔ)，采用了存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)后，前端服務(wù)器通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化池獲取存儲(chǔ)服務(wù)。存儲(chǔ)虛擬化底層實(shí)現(xiàn)相對(duì)于業(yè)務(wù)應(yīng)用透明，并為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供大容量、高數(shù)據(jù)訪問(wèn)和高傳輸性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的需求來(lái)快速供給用戶所需的存儲(chǔ)空間使用。當(dāng)下存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)越來(lái)越純熟，能夠兼容更多種不同品牌廠商或來(lái)源的存儲(chǔ)，這極大的提高了存儲(chǔ)虛擬技術(shù)應(yīng)用范圍，也方便用戶以統(tǒng)一的運(yùn)維管理模式去使用在虛擬存儲(chǔ)池。通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)建立存儲(chǔ)池，可滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)資源在線擴(kuò)容、快速分配、動(dòng)態(tài)遷移、連續(xù)性運(yùn)行等方面的需求，減少運(yùn)維人員工作量，提高運(yùn)維響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)管理，提高存儲(chǔ)資源的高可用。

傳統(tǒng)存儲(chǔ)多采用FC SAN，存儲(chǔ)虛擬化通過(guò)虛擬化引擎設(shè)計(jì)，既可支持FC SAN，又可以支持IP SAN存儲(chǔ)訪問(wèn)協(xié)議。目前企業(yè)存儲(chǔ)虛擬化主流技術(shù)主要有IBM SVC存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)技術(shù)，HDFS分布式文件，CEPH分布式塊存儲(chǔ)技術(shù)等。

2.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化在企業(yè)中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用主要為SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化，鏈路虛擬化和虛擬網(wǎng)絡(luò)vpn。軟件定義網(wǎng)絡(luò)改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緊耦合的情況。傳統(tǒng)緊耦合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制均在同一設(shè)備中。采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拆分為應(yīng)用，控制，轉(zhuǎn)發(fā)三層架構(gòu)。SDN屏蔽了底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理差異，對(duì)上層提供統(tǒng)一的管理接口，便于統(tǒng)一運(yùn)維管理。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化主要是通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng)與硬件分離，在x86服務(wù)器上安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能。鏈路虛擬化鏈路聚合技術(shù)將多物理端口聚合以增加鏈路帶寬，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用。虛擬網(wǎng)絡(luò)vpn可以幫助企業(yè)在不安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳送安全信息。

3 應(yīng)用效果展示

主機(jī)虛擬化技術(shù)在企業(yè)已廣泛被使用，現(xiàn)新購(gòu)服務(wù)器一般均入主機(jī)虛擬池，形成標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一化管理規(guī)范，通過(guò)部署統(tǒng)一的虛擬機(jī)模板可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)加固。虛擬機(jī)可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用的快速部署，且標(biāo)準(zhǔn)化也為自動(dòng)化運(yùn)維提供基礎(chǔ)。上千臺(tái)設(shè)備的運(yùn)維管理效率通過(guò)主機(jī)池可以大大提高，進(jìn)一步滿足了企業(yè)數(shù)據(jù)資源的高可用性和拓展性，對(duì)計(jì)算機(jī)的服務(wù)性能也能有較大發(fā)揮。主機(jī)CPU、內(nèi)存利用率提升約1.5倍。通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)虛擬化和跨機(jī)房存儲(chǔ)虛擬化。存儲(chǔ)虛擬化實(shí)施，使主機(jī)端實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一化管理，所有存儲(chǔ)資源統(tǒng)一通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行資源調(diào)配，更加直觀，也減少了存儲(chǔ)資源的維護(hù)難度。甚至部分老舊存儲(chǔ)設(shè)備不具備的功能通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化后得到了功能上的優(yōu)化提高。實(shí)施完成存儲(chǔ)虛擬化，存儲(chǔ)資源利用率提升了約1.3倍，日常管理工作量和成本下降約1/3。通過(guò)建設(shè)SDN，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的管理運(yùn)維能力也得到了極大提升。

4 小結(jié)

綜上所述，虛擬化技術(shù)在企業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，虛擬化技術(shù)的靈活性和其對(duì)資源利用的高效，決定了虛擬化技術(shù)未來(lái)一段時(shí)間必將在企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)中起到重要作用。通過(guò)虛擬化技術(shù)的使用，極大的提高了數(shù)據(jù)整合性、統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化管理，資源靈活動(dòng)態(tài)分配，降低了在運(yùn)維管理上所耗費(fèi)的人力物力，提高了資源利用率，節(jié)約了成本。虛擬化技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用無(wú)疑是IT基礎(chǔ)設(shè)施資源使用技術(shù)的一大突破，尤其是在當(dāng)下數(shù)據(jù)爆發(fā)的時(shí)代，資源的高效利用更加重要。未來(lái)的虛擬化技術(shù)還會(huì)不斷加強(qiáng)和改進(jìn)，會(huì)向著更加高效、更加高可用的方向發(fā)展。

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