马岭
（北京首都国际机场股份有限公司，中国 北京 100621）
【摘要】随着信息化的不断发展，对IT技术依赖性较强的企业的服务器数量变得越来越多。目前各企业在对服务器进行整合改造时，会越来越多的采用服务器虚拟化技术。介绍了虚拟化技术基本概念、核心技术，分析了服务器虚拟化技术的优缺点以及应用情况和发展趋势。
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关键词 IT；服务器；虚拟化；应用
0 引言
随着信息系统日趋复杂,系统架构的安全性、稳定性方面故障造成的损失会比以往更加严重，因此对企业的信息系统提出了更高的要求。虚拟化技术(Virtualization Technology )是实现这一要求的重要方法，本文着重讨论了虚拟化的优势和存在的问题、应用和发展情况。
1 虚拟化技术的概念和类型
虚拟化是一个抽象层，它将物理硬件与操作系统分开，从而提供更高的IT资源利用率和灵活性。虚拟化是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。比如，虚拟出一套完整的计算机硬件，可以安装操作系统，以现有操作系统作为原型，虚拟出若干个相同的操作系统环境，可以安装应用软件。让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理上的界限，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力——这就是服务器的虚拟化。与传统技术相比，它具有更少的运营费用和更低的复杂性。存储虚拟化则是将企业中的存储资源整合在一起，用户通过统一的逻辑管理设备进行访问。
虚拟化有多种不同的分类方式，总结起来如下：
以实现层次来分：虚拟化硬件，虚拟化操作系统，虚拟化应用程序。
以被应用的领域来划分：虚拟化服务器、虚拟化存储、虚拟化网络、桌面虚拟化。
2 服务器虚拟化的相关技术
服务器虚拟化是在CPU虚拟化、内存虚拟化、设备与I/O虚拟化的基础上实现的。
2.1 CPU虚拟化
CPU虚拟化技术把物理CPU抽象成多个虚拟的CPU，虚拟CPU的指令仍旧在物理CPU上运行。CPU的虚拟化技术就是单CPU模拟多CPU并行，操作系统运行于虚拟CPU之上，相当于在同一个平台上同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
2.2 内存虚拟化
内存虚拟化与CPU虚拟化类似，由虚拟化工具统一管理真实的物理内存，按照配置需求分配给单台虚拟机，使得每个虚拟机有自已的独立内存空间，但同时保持各个虚拟机对物理内存访问的独立性，包装成多个虚拟的物理内存提供给若干虚拟机使用。每个虚拟机均会根据其配置大小消耗内存，同时会消耗部分额外开销内存以用于虚拟化。
2.3 设备与I/O虚拟化
设备与I/O虚拟化技术是将物理机的真实设备进行统一管理，划分成多个虚拟设备分配给单独的虚拟机使用，响应每个虚拟机的设备访问请求和I/O请求。也就是说虚拟机可以通过虚拟I/O来共享物理的I/O设备，而不必安装专业的I/O设备，从而使得虚拟机不过度依赖底层物理设备，在统一的虚拟化平台上实现平行迁移。设备与I/O的虚拟化都是通过软件技术来实现的。
3 虚拟化技术的优势
3.1 降低运营成本
服务器虚拟化降低了企业IT化运营成本，令系统管理员摆脱了繁重的物理服务器，将更多的时间和精力投入到系统的应用程序中。通过实现自动化、获得更好的信息和实现中央管理来简化公共管理任务。物理设备的总体投资呈大幅下降趋势，在成本管控上体现出巨大的成本节约空间。
3.2 提高应用兼容性
服务器虚拟化将硬件平台和和应用进行分离，相当于对平台进行了封装，这种封装性和隔离性使大量应用独立运行于各种环境中，管理人员不需频繁根据底层环境调整应用，只需构建一个应用版本并将其发布到虚拟化后的不同类型平台上即可。
3.3 提升资源利用率
云计算的普及是伴随着资源的低效应用而生的，集中化资源管理被赋予新的生命，这是云计算推广的重要时机。通过服务器虚拟化的整合，提高了CPU、内存、存储、网络等设备的利用率。例如某些系统负载的实际需求并不高，但却长期占用固定的物理资源，虚拟化技术有效减少了资源浪费。
3.4 增强信息系统的稳定性
虚拟化技术实现了物理机和虚拟机的冗余，物理机通过集群方式实现双台或多台冗余，在一台机器出现故障时可快速切换至备份机，虚拟机的应用也可以在软件故障的情况下迁移至其他的虚拟机，真正实现了双重保险。
4 虚拟化过程中存在问题和解决方法
4.1 超额配置的困境
长期以来，IT管理人员将虚拟主机和物理主机的比例控制在一个非常低的水平。由于担心系统出现故障，他们将每台主机的利用率控制在50%，或者在每台物理服务器上部署固定数量的虚拟主机，并对此乐此不疲。部署虚拟化的时候，需要重点考虑整个环境的情况，而不是仅仅关注服务器或者应用程序的需要。在传统的应用程序性能规格中，一般会配置到消耗资源的2倍，主要用来满足高峰时段运行时有足够余量。
在虚拟化世界中，应用程序并不需要占据这么多资源。因为资源分配是根据它如何有助于满足整个虚拟化环境需要来看待的，通过将所有的虚拟资源“移植”到资源池中，然后根据具体需要加以应用。经过合理的规划，应将整个环境的持续利用率提高到60%以上，并且尽量接近100%的目标。
4.2 虚拟机溢出隐患导致安全问题蔓延
虚拟化只需要较少的硬件资源就能运行多重应用程序和操作系统，能允许用户根据自身需求快速调配新的资源。但是这些灵活性也导致网络和安全管理者们不禁担心存在于虚拟环境中的安全隐患会在整个网络中蔓延开去。因为如果服务器管理程序发生问题，那么很快就会通过虚拟机在整个网络中蔓延出来。
虚拟机溢出导致安全问题蔓延，管理程序设计过程中的安全隐患会传染同台物理主机上的虚拟机，这种现象被称作“虚拟机溢出”。
现在技术工程师通常采用隔离虚拟机的方式来保障虚拟环境的安全性。保障虚拟环境安全的传统方式是在数据库和应用程序层间设置防火墙。他们从网络上脱机保存虚拟化环境有助于缓解安全隐忧。这对于虚拟化环境来说是比较好的方法。
5 企业中虚拟化技术的应用和发展趋势
在过去的几年里，虚拟化技术发展的速度很快，多家厂商相继推出了不同的虚拟化产品及新的应用形式。虚拟化技术在信息系统依赖性较高的企业中的大量应用能给其运营环境提供较好的支撑，而且对不同用户的实际要求提供了多方面的支持，从而增强了其生产力，同时提升资产利用率，取得了很好的应用效果。
对一个机构、企业而言，是否要推行虚拟化技术，是根据自身信息系统的规模、数量、以及系统承载业务量的多少来决定的。就服务器虚拟化技术而言，将一台服务器虚拟化成多台的是我们习惯的服务器虚拟化技术，但虚拟化还有另外一个方向——网格技术，这个技术是将所有的分散的资源组织在一起，共同完成某种特定任务。对新的关键应用，虚拟化也可以尽快给予解决。随着计算机技术的快速发展，虚拟化技术也会不断的得到优化改进，应用到更多领域。
6 结论
总之，虚拟化技术作为信息领域备受瞩目的新技术，在大型复杂的信息系统中的应用已成为一种趋势，它势必引起一场信息技术的变革，伴随着云计算技术的发展，必将改变企业和个人使用信息资源的方式。
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参考文献
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［责任编辑：曹明明］