服务器虚拟化技术.docx

服务器虚拟化技术技术支持中心解决方案部李建军2008-09-24目录1 什么是虚拟化技术.-4-1.1 什么是虚拟化技术.-4-1.2 虚拟化的好处.-4-2 虚拟化的进展与现状-6-2.1 虚拟化技术的起源与进展.-6-2.2 要紧的服务器虚拟化技术.-6-2.3 有什么厂商在提供虚拟化技术?-10-3 主流X86服务器虚拟化技术厂商及其产品-11-3.1 VMware(ESXserver)-11-3.2 Xen(CitrM其他基于Xen的产品)-13-3.3 Para11e1s(Virtuozzo)-17-3.4 Microsoft(Hyper-V)-19-3.5 总结.-20-4 虚拟化潮流中的硬件提供商.-21-4.1 1nte1AMD(处理器与虚拟化)-21-4.2 IBM/HP/SUN/DE11-2/-4.3 联想/浪潮.-21-5 附录.-22-文档修改记录口期版本修改情况备注2008-09-231.01什么是虚拟化技术在这一章里，介绍虚拟化技术的含义与虚拟化技术能带来什么好处。1.1什么是虚拟化技术"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资源利用率与灵活性。虚拟化同意具有不一致操作系统的多个虚拟机在同一物理机上独立并行运行。每个虚拟机都有自己的一套虚拟硬件（比如RAM、CPU、网卡等），能够在这些硬件中加载操作系统与应用程序。不管实际使用了什么物理硬件组件，操作系统都将它们视为一组一致、标准化的硬件。"uVirtuaIizationisaframeworkormethodo1ogyOfdividingtheresourcesofacomputerintomu1tip1eexecutionenvironments,byapp1yingoneormoreconceptsortechno1ogiessuchashardwareandsoftwarepartitioning,timesharing,partia1orcomp1etemachinesimu1ation,emu1ation,qua1ityofservice,andmanyothers."'通过使用硬件或者者软件分区、分时、部分或者者全部的设备模拟、仿真、QOS等一种或者多种概念与技术、虚拟化是一种将计算机资源分割成多个可执行环境的框架或者者方法学，“虚拟化是一种调配资源的方法、从原理上来讲,它虚拟的是指令集T拟机把这些虑拟指令“映射H到计第机的实际指令集,R前所能看到的硬分区中软分区、.逻辑分,SoiaFi6ContainerrVMWa0XM微软Virtua1Server200这些虎拟技术,都是同样的原理，只是虚拟指令集璘处的位置不一致而已U"1.2虚拟化的好处分区 在一个物理系统中能够支持多个应用程序与操作系统 可在扩展或者扩张体系结构中将服务器整合到虚拟机中 计算资源被视为以可控方式分配给虚拟机的统一池隔离 虚拟机与主机与其他虚拟机完全隔离。假如一个虚拟机崩溃，所有其他虚拟机不可能受到影响 虚拟机之间不可能泄露数据，而且应用程序只能通过配置的网络连接进行通信封装 完整的虚拟机环境储存为单个文件：便于进行备份、移动与复制 为应用程序提供标准化的虚拟硬件，可保证兼容性2虚拟化的进展与现状在这一章里，介绍虚拟化的起源、进展与现状，对比了不一致的虚拟化技术，列出了要紧的虚拟化厂商(项目)，描述了它们的要紧产品及其特点。2.1 虚拟化技术的起源与进展“虚拟化的概念在20此纪60年代首次出现,利用它能够对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。虚拟化与系统分区已在大型机系统上存在了几十年,从运行OS390.ZNM、z/OS的IBM大型机,到近来的IBMiSeries与pSeries平台,与HP的HP9000与Integrity产晶线。随着时间的推移,微型计算机与PC可提供更有效、更经济的方法来分配处理能力,因此到20世纪80年代,虚拟技术已不再广泛使用。到了20世纪90年代,研窕人员开始探索如何利用虚拟化解决与廉价硬件激增有关的一些问题，比如,利用率不足、管理成本不断攀升与易受攻击等。现在,虚拟化技术处于时代前沿,能够帮助企业升级与管理他们在世界各地的IT基础架构并确保其安全。“只是，与已经有多年历史的UNIX服务器、大型主机上的虚拟化技术相比，X86服务器上的虚拟化仍旧处于早期阶段一根据英特尔的蓝图，在处理器当中集成硬件辅助虚拟化指令只是IA平台上的第一步，而在第二步则要实现I/O方面的虚拟化，直到最后实现整个IA平台的虚拟化。也就是说，目前的×86平台上，目前仅仅能够实现在处理器级别的虚拟化，在I/O与其他方面的虚拟化还需要进一步的进展。不仅如此，x86架构上的虚拟化技术还无法完美实现虚拟分区之间动态迁移，而这些在UNIX平台、大型主机上早已不是问题。旧M公司最近公布的P0WER6处理器甚至还提供了1ivePartitionMobi1ity功能，同意实现活动分区的在线迁移。目前，×86架构上的虚拟化技术的最高规划是支持8路SMP系统，能够实现对单个CPU资源的配置。2.2 要紧的服务器虚拟化技术2.2.1 硬件分区硬件虚拟技术是随着UniX服务器的进展而出现的。实际上，在UniX服务器上，很多厂商与用户习惯于将电气级的虚拟技术称之硬分区(或者物理分区)，而把通过软件或者固件实现的逻辑分区技术则称之为软分区。但不管如何称呼，实际上逻辑虚拟模式与硬件虚拟模式的共同点是与应用所在的操作系统无关，只与系统硬件有关。硬件虚拟模式。HP与S1Jn等厂商在UniX服务器上使用的是MBB(MOdUIarBui1dingBIoCk)架构。MBB由多个BB(BUiIC1ingB1ock)构成，SUn称之为BOard,HP称之为Ce11。每个BB可包含4路CPU、若干内存与I/O卡。不一致BB内的CPU能够有不一致的时钟频率。所有的BB通过一种称之CrOSSbarSW计Ch的交换机制连接在一起。使用MBB技术能够比较容易地设计出拥有更多数最CPU的服务器。在这种服务器上既能够运行一个操作系统，也能够在一个或者多个BB上运行多个操作系统。这就是服务器的硬分区。基于MBB技术的服务器是由多个BB构成的，因此具有物理分区的特性：即能够热插拔CPU板与内存板。这是由于每一个BB是物理分开的，每个4路CPU板能够单独从系统中隔离出来并将其下电。HardwarePartitioningPhysica1partitioningSunDomains.HPnPartitions1ogica1partitioningpSeries1PAR.HPVPaftitiOnS图2-1硬件分区虚拟化技术在硬件分区虚拟化中，硬件资源被划分成数个分区，每个分区享有独立的CPU、内存,并安装独立的操作系统。在一台服务器上，存在有多个系统实例，同时启动了多个操作系统。这种分区方法的要紧缺点是缺乏很好的灵活性,不能对资源做出有效调配。随着技术的进步,现在关于资源划分的颗粒已经远远提升，比如在旧MAIX系统上，对CPU资源的划分颗粒能够达到0.1个CPU。这种分区方式，在目前的金融领域，比如在银行信息中心得到了广泛使用。图2-2富士通SPARCEnterpriseM5000上的硬件分区2.2.2 完全虚拟化(VirtUa1MachineMonitor)使用hypervisor在VM与底层硬件之间建立一个抽象层(如下图中的VMwareVirtua1ization1ayer),其代表是VMWare的ESXserver与Microsoft(Microsoft收购Connectix)的Virt1Ia1PC、Virtua1Serverehypervisor捕获CPU指令，为指令访问硬件操纵器与外设充当中介。因此，这种虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不加改动就能够安装在VM上，而它们不明白自己运行在虚拟化环境下。要紧缺点是，hypervisor带来处理开销。2.2.3 图2-3VMwareESXSerVer架构2.2.4 准虚拟化(Para-VirtuaIization)完全虚拟化是处理器密集型技术，由于它要求hypervisor管理各个虚拟服务器，并让它们彼此独立。减轻这种负担的一种方法就是，改动客户操作系统，让它以为自己运行在虚拟环境下，能够与hypervisor协同工作。这种方法就叫准虚拟化(Para-VirtUaIiZatiOn)。Xen是开源准虚拟化技术的一个例子。操作系统作为虚拟服务器在Xenhypervisor上运行之前，它务必在核心层面进行某些改变。因此，Xen适用于BSD、1inux>SOIariS及其他开源操作系统，但不适合对像WindOWS这些专有的操作系统进行虚拟化处理，由于它们无法改动。(在支持虚拟化技术的处理器上，由于不需要改变内核，因此，也能够支持WindowSo)准虚拟化技术的优点是性能高。通过准虚拟化处理的服务器可与hypervisor协同工作，其响应能力几乎不亚于未通过虚拟化处理的服务器。准虚拟化与完全虚拟化相比优点明显，以至于微软与VMWare都在开发这项技术，以完善各自的产品。2.2.5 操作系统层虚拟化实现虚拟化还有一个方法，那就是在操作系统层面增添虚拟服务器功能。So1arisCOntainer就是这方面的一个例子，ParaI1eIS(SWSoft收购了Para11e1s,然后把自己的名字改成Para11eS)的VirtUOZZo/OPenVZ是面向1iniJX的软件方案。就操作系统层的虚拟化而言，没有独立的hypervisor层。相反，主机操作系统本身就负责在多个虚拟服务器之间分配硬件资源，同时让这些服务器彼此独立。一个明显的区别是,假如使用操作系统层虚拟化，所有虚拟服务器务必运行同一操作系统（只是每个实例有各自的应用程序与用户账户）。尽管操作系统层虚拟化的灵活性比较差，但本机速度性能比较高。此外，由于架构在所有虚拟服务器上使用单一、标准的操作系统，管理起来比异构环境要容易。图2-4操作系统层的虚拟化技术图2-5VirtUoZZo2.3 有什么厂商在提供虚拟化技术?表2-1要紧的虚拟化技术厂商（项目）厂商（项目）产品（技术）名称备注VmWareVMwareInfrastructureI1ParaIIeIsVirtuozzoOpenVZCiTRixXenServerVirtua1ironVirtua1Iron开源的虚拟化技术。Xen®hypervisorMicrosoft原先有VirtUa1SerVer（桌面上的虚拟化产品叫做VirtUa1PO,2008年3月公布的WindoWSserver2008中集成了Hyper-V,提供虚拟化功能。Nove11在其IinUX发行版内整合了虚拟化组件（模块），基于Xen或者者KVM（Kennei-basedVirtua1Machine）。redhatORAC1Orac1eVM,基于Xen,现在免费。号SUnmkrosyte<mSo1arisContainer烟inventVSE-V-有最完整的虚拟化解决方案 专做虚拟化产品（技术）的厂商 开源虚拟化（技术）项目 可提供软硬件一体化方案的厂商提供（或者在操作系统中内置）虚拟化产品的系统软件厂商3主流