虛擬化生態(tài)系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)從虛擬化走向云端

現(xiàn)代企業(yè)的運(yùn)營(yíng)離不開數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心承載著數(shù)以千計(jì)的服務(wù)器，用于支持應(yīng)用程序、提供信息以及實(shí)現(xiàn)多種流程的自動(dòng)化。對(duì)于數(shù)據(jù)中心容量的需求一直沒有減弱的跡象。數(shù)千臺(tái)服務(wù)器一起開動(dòng)會(huì)消耗大量電力，造成運(yùn)營(yíng)成本上升，導(dǎo)致全球溫室氣體不斷增加。數(shù)據(jù)中心的效率是一個(gè)戰(zhàn)略問題。企業(yè)建造和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心花費(fèi)的資金在公司IT 預(yù)算中占的比例不斷上升，導(dǎo)致用于急需技術(shù)項(xiàng)目的預(yù)算越來越少。數(shù)據(jù)中心建造計(jì)劃是董事會(huì)一級(jí)的決策。同時(shí)，監(jiān)管部門和外部利益相關(guān)方也越來越關(guān)注公司管理自身碳足跡的方式。采用最佳實(shí)踐不僅有助于公司減少污染，還能夠提高它們作為良好企業(yè)公民的形象。

第一個(gè)虛擬化系統(tǒng)

1959年，計(jì)算機(jī)科學(xué)家Christopher Strachey發(fā)表了一篇名為《大型高速計(jì)算機(jī)中的時(shí)間共享》（Time Sharing in Large Fast Computers）的學(xué)術(shù)報(bào)告，他在文中首次提出了虛擬化的基本概念，被認(rèn)為是虛擬化技術(shù)的最早論述。

上世紀(jì)六、七十年代，虛擬化進(jìn)入了萌芽發(fā)展?fàn)顟B(tài)。IBM發(fā)明操作系統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)，允許用戶在一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，讓用戶盡可能的充分利用和共享昂貴的大型機(jī)資源。同時(shí)，加州大學(xué)圣地亞哥分校的仿真處理器P-code機(jī)，使P-code程序具有高度可移植性，能夠運(yùn)行在任何具有P-code功能的虛擬機(jī)上。

上世紀(jì)七、八十年代，虛擬化技術(shù)進(jìn)入低俗期。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和個(gè)人電腦的普及，計(jì)算機(jī)硬件變得越來越便宜。當(dāng)初為共享昂貴硬件而設(shè)計(jì)的虛擬化技術(shù)已無(wú)人問津了，而只是在高檔服務(wù)器（如IBM小型機(jī)）中繼續(xù)存在。

在進(jìn)入上世紀(jì)九十年代末期以后，虛擬化技術(shù)迎來了復(fù)興。首先，由VMware基于二進(jìn)制轉(zhuǎn)換的全虛擬化，到Denali和Xen的修改客戶端操作系統(tǒng)的半虛擬化，再到Intel和ADM的硬件虛擬化。至此至今，虛擬化技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全面發(fā)展時(shí)期，包括有服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。

發(fā)展中的虛擬化

由于虛擬化技術(shù)技術(shù)在商業(yè)應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)，RISC 服務(wù)器與小型機(jī)成為了虛擬化技術(shù)第二波受益者。1999年，IBM 公司在 AS/400 上提出了上"邏輯分區(qū)（LPAR）"技術(shù)和新的高可用性集群解決方案。在 POWER 管理程序上運(yùn)行的 AS/400 LPAR 令單臺(tái)服務(wù)器工作起來如同 12 個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器。而在 2002 年，IBM 還更進(jìn)一步，其 AIX5L v5.2 還首次包括了 IBM 實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)（DLPAR）。DLPAR 允許在無(wú)需重啟系統(tǒng)的情況下，將包括處理器、內(nèi)存和其它組件在內(nèi)的系統(tǒng)資源分配給獨(dú)立的分區(qū)。這種在不中斷運(yùn)行的情況下進(jìn)行資源分配的能力不僅令系統(tǒng)管理變得更加輕松，而且因?yàn)槟軌蚋玫厥褂觅Y源而幫助降低總擁有成本。

從60年代UNIX系統(tǒng)誕生起，虛擬化技術(shù)和分區(qū)技術(shù)就開始了發(fā)展，并且經(jīng)歷了從"硬盤分區(qū)"到"虛擬機(jī)"再到"準(zhǔn)虛擬機(jī)"再到"虛擬操作系統(tǒng)",再到"服務(wù)器虛擬化"、"存儲(chǔ)虛擬化"和"融合虛擬化"的發(fā)展歷程。經(jīng)過近30年的發(fā)展，虛擬化技術(shù)在高端服務(wù)器產(chǎn)品上的應(yīng)用日臻成熟。

在存儲(chǔ)領(lǐng)域，最早的虛擬化出現(xiàn)在上世紀(jì)九十年代初，即第一種RAID子系統(tǒng)。早就1978年，IBM就獲得了RAID（冗余獨(dú)立磁盤陣列）概念的專利。作為一種存儲(chǔ)虛擬形式，RAID首先將物理設(shè)備組合為池，然后從這一池中"切割"出一組虛擬邏輯單元（LUN）并將其提供給主機(jī)。

到九十年代末，許多新型的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)相繼出現(xiàn)，它們的目標(biāo)多數(shù)都是改善管理和利用率。從那以后，存儲(chǔ)虛擬化已經(jīng)從一種獨(dú)立的技術(shù)發(fā)展成為存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施管理工具中的一個(gè)重要特性。也就是說，它不僅駐留在主機(jī)服務(wù)器上和磁盤陣列上，也越來越多地出現(xiàn)在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的智能交換機(jī)上。

存儲(chǔ)虛擬化還可以實(shí)現(xiàn)更高層次的管理功能。卷管理也被認(rèn)為是虛擬化的一種形式，而且目前已經(jīng)成為多數(shù)數(shù)據(jù)中心管理存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和大型存儲(chǔ)陣列的必備工具。在未來的幾年中，它將會(huì)成為入門級(jí)存儲(chǔ)陣列中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)特性，并且廣泛應(yīng)用于IP存儲(chǔ)和入門級(jí)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，是一個(gè)為了簡(jiǎn)化管理、優(yōu)化資源而提出的解決方案。就像一個(gè)空房子，沒有任何的柱體和墻壁阻隔，你可以在同等投入的情況，使其空間利用率達(dá)到最大化。而IBM的虛擬化是"通過虛擬化資源、虛擬化管理和虛擬化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)跨越整個(gè)數(shù)據(jù)中心和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)動(dòng)，以滿足企業(yè)對(duì)IT基礎(chǔ)架構(gòu)動(dòng)態(tài)高效、能源效率和簡(jiǎn)化管理上的新需求。"IBM這種概念的提出，無(wú)疑將IT界的整體概念推向了一個(gè)新的高度。實(shí)現(xiàn)了硬件、系統(tǒng)的虛擬化，將服務(wù)器、存儲(chǔ)甚至網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)虛擬的資源池；實(shí)現(xiàn)了管理方面盡可能的自動(dòng)部署以及分配效率的提高。同時(shí)IBM在RISC領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了從芯片級(jí)到系統(tǒng)級(jí)到應(yīng)用級(jí)的全方位虛擬化技術(shù)，在存儲(chǔ)虛擬化領(lǐng)域也有著很深的技術(shù)功底。理解了這一點(diǎn)，也就不難理解為什么IBM要"虛擬一切資源". IBM憑借多年的虛擬化建設(shè)，所沉積下來的技術(shù)，完全可以提供測(cè)試、理論、方案的全面支持。在不斷整合、優(yōu)化各種工作負(fù)載以及資源的情況下，能夠大大提高企業(yè)對(duì)設(shè)備資源的利用率，降低企業(yè)信息化建設(shè)道路的上的各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)信息化管理從復(fù)雜化走向簡(jiǎn)約化。必將為企業(yè)打造一個(gè)：高事務(wù)處理速度，高可擴(kuò)展性，高服務(wù)質(zhì)量，高峰處理能力，高水平彈性，高安全性的"世界級(jí)"數(shù)據(jù)處理中心。IBM憑借多年的虛擬化建設(shè)，所沉積下來的技術(shù)，完全可以提供測(cè)試、理論、方案的全面支持。在不斷整合、優(yōu)化各種工作負(fù)載以及資源的情況下，能夠大大提高企業(yè)對(duì)設(shè)備資源的利用率，降低企業(yè)信息化建設(shè)道路的上的各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)信息化管理從復(fù)雜化走向簡(jiǎn)約化。

虛擬化生態(tài)系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)力

一直到今天，從處理器層面的廠商，再到操作系統(tǒng)層面的軟件廠商的加入，從數(shù)量眾多的第三方軟件廠商的涌現(xiàn)再到各服務(wù)器系統(tǒng)廠商的高調(diào)推動(dòng)，我們看到一個(gè)趨于完整的服務(wù)器虛擬化的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸形成。這也使得在過去的幾年時(shí)間里，虛擬化開始成為IT業(yè)界最受關(guān)注的熱點(diǎn)話題。

IT技術(shù)未來的發(fā)展方向，決不僅僅是為了提高系統(tǒng)性能，而是需要以綜合的方法來滿足業(yè)務(wù)對(duì)IT系統(tǒng)的需求，提高系統(tǒng)適應(yīng)變化的能力。正是在這種產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境中，近年來IT虛擬化技術(shù)脫穎而出，成為提升企業(yè)IT系統(tǒng)適應(yīng)性、建設(shè)適應(yīng)性IT基礎(chǔ)設(shè)施、打造動(dòng)成長(zhǎng)企業(yè)的必由之路；同時(shí)，IT系統(tǒng)的虛擬化水平也成為衡量企業(yè)實(shí)現(xiàn)動(dòng)成長(zhǎng)企業(yè)愿景的重要標(biāo)準(zhǔn)。

虛擬化的絕妙之處在于，通過將服務(wù)器資源分配到多個(gè)虛擬機(jī)，虛擬化支持不同的應(yīng)用、甚至不同的操作系統(tǒng)在同一企業(yè)級(jí)服務(wù)器上同時(shí)運(yùn)行。每個(gè)虛擬機(jī)就像一***立的服務(wù)器，但實(shí)際上在同一物理服務(wù)器內(nèi)運(yùn)行。在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用能夠提高服務(wù)器效率，并減少需要管理和維護(hù)的服務(wù)器數(shù)量。當(dāng)應(yīng)用需求增加時(shí)，可以迅速創(chuàng)建更多虛擬機(jī)，從而無(wú)需增加物理服務(wù)器即可靈活地響應(yīng)不斷變化的需求。而且，利用虛擬技術(shù)，IT管理員可以在服務(wù)器之間移動(dòng)正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，同時(shí)保持服務(wù)器持續(xù)可用。

抽象地說，虛擬化是資源的邏輯表示，它不會(huì)受物理限制的約束。換句話說，虛擬化為數(shù)據(jù)、計(jì)算能力、存儲(chǔ)資源以及其它資源提供了一個(gè)邏輯視圖，而不是物理視圖。

實(shí)際上，不論是服務(wù)器虛擬化，還是存儲(chǔ)虛擬化，甚至網(wǎng)絡(luò)虛擬化、數(shù)據(jù)虛擬化等等，都只是部件層面的虛擬化。虛擬化技術(shù)的未來應(yīng)當(dāng)是將整個(gè)數(shù)據(jù)中心虛擬化，使用戶能夠獲得一個(gè)隨需應(yīng)變數(shù)據(jù)中心。

走向云端

IBM 早在 40 多年前就率先在大型主機(jī)上使用了虛擬技術(shù)，并在此后在自己的系統(tǒng)和軟件中注入了各種虛擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)器、軟件、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)管理和優(yōu)化。IBM 虛擬技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合幫助減少了支持 IT 運(yùn)行所需的人員數(shù)量。今天，IBM 可以將客戶數(shù)據(jù)中心中超過 80% 的部分實(shí)現(xiàn)虛擬化。為進(jìn)一步發(fā)揮虛擬的威力，IBM 正在創(chuàng)建包括所有物理和虛擬系統(tǒng)的集成管理視圖。IBM 早在 5 年前最先推出具有自管理功能的自動(dòng)化技術(shù)，并為市場(chǎng)提供了一系列最成熟的自動(dòng)化功能，包括在超過 75 種軟件、硬件和服務(wù)產(chǎn)品中提供了 500 多種不同的虛擬功能，可以自動(dòng)檢測(cè)各種系統(tǒng)、事務(wù)處理、工作流或業(yè)務(wù)流程何時(shí)處于運(yùn)行不正常的狀態(tài)，并在不影響系統(tǒng)其它部分的情況下采取糾正措施。這些功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了系統(tǒng)管理軟件的范疇并包括了芯片技術(shù)。具有"智能搜索"特性的軟件和軟件工具可以尋找和清除各種故障，自主管理像 Blue Gene 超級(jí)計(jì)算機(jī)和大型主機(jī)這樣的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備。

對(duì)大多數(shù)企業(yè)而言，虛擬化的最初動(dòng)力是降低成本。服務(wù)器無(wú)序蔓延而且效率低；運(yùn)營(yíng)成本、能源冷卻、空間耗費(fèi)嚴(yán)重，缺乏經(jīng)驗(yàn)豐富的員工將工作負(fù)載遷移至虛擬環(huán)境中；虛擬化后工作負(fù)載的服務(wù)協(xié)議水平SLAs無(wú)法滿足要求，只有部分IT架構(gòu)實(shí)現(xiàn)虛擬化……通向"集中整合"的征程任重道遠(yuǎn)。

正如IBM這樣業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的公司所做的，他們正在嘗試改變?nèi)藗兛创摂M化的方式。將一切虛擬化不僅僅是在服務(wù)器上通過創(chuàng)建分區(qū)來進(jìn)行虛擬化，而是虛擬化整個(gè)IT環(huán)境，我們可以用另一個(gè)IT熱門詞匯來形容，那就是云計(jì)算。在數(shù)據(jù)中心中，一個(gè)完整的云計(jì)算環(huán)境其中可以包含 IBM 服務(wù)器，也可以包含惠普、或是戴爾的服務(wù)器，以及磁帶、文件和所有類型的存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)。虛擬化正在將整個(gè)IT結(jié)構(gòu)變成一個(gè)巨大的邏輯資源池，可以將企業(yè)從IT的繁雜維護(hù)中解放出來，從而投身到更加廣闊的創(chuàng)新空間中去。

云計(jì)算幫助持續(xù)的節(jié)約成本，改進(jìn)服務(wù)交付，以及提高業(yè)務(wù)敏捷性。在云環(huán)境下可以自動(dòng)保留和回收計(jì)算能力，以充分利用資源，并利用業(yè)務(wù)就緒云計(jì)算產(chǎn)品來支持標(biāo)準(zhǔn)化，從而大幅提高生產(chǎn)力并快速實(shí)現(xiàn)投資收益率。云計(jì)算提供的是自助服務(wù)的能力，可以將應(yīng)用程序堆棧作為服務(wù)提供，確保將資源提供給與企業(yè)客戶最相關(guān)的工作負(fù)載，支持彈性調(diào)整，以免發(fā)生破壞性的容量不足的情況。在提高業(yè)務(wù)敏捷性方面，可以加快新服務(wù)或資源的供應(yīng)并調(diào)整已確定的服務(wù)的規(guī)模，以便動(dòng)態(tài)地支持創(chuàng)造性，使業(yè)務(wù)決策幾乎完全擺脫基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的約束，對(duì)虛擬資源可以進(jìn)行"現(xiàn)收現(xiàn)付"的自助服務(wù)訪問，以保護(hù)業(yè)務(wù)資本。