讓虛擬化管理你看不見的錢

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虛擬化應(yīng)用要點虛擬化究竟是用戶需求，還是技術(shù)需求?虛擬化是不是廠商為了推動市場銷售而刻意炒作的一個概念?對于虛擬化，是應(yīng)該繼續(xù)觀望，還是應(yīng)該更加積極一些?這也是本期的技術(shù)特寫希望討論的核心話題。

芯片虛擬化

當閃光燈紛紛聚焦在VMware、微軟、Citrix、Parallels的時候，Intel硬件輔助虛擬化常常被忽略了，實際上硬件輔助虛擬化才是真正的幕后英雄。

沒有硬件輔助虛擬化，虛擬化軟件架構(gòu)在操作系統(tǒng)之上，透過操作系統(tǒng)調(diào)用底層的硬件資源，不僅效率不高，而且存在著0級指令的沖突。據(jù)VMware大中國區(qū)技術(shù)總監(jiān)張振倫介紹，VMware通過軟件的方式可以解決所謂0級指令沖突，但是隨著Intel等處理器廠商提供了硬件輔助虛擬化的技術(shù)，從硬件層面解決了0級指令沖突的問題，虛擬化軟件直接架構(gòu)在處理器層面，直接調(diào)用底層資源，而不是通過操作系統(tǒng)，相反，操作系統(tǒng)構(gòu)建在虛擬化軟件之上。因此，采用虛擬化軟件直接解決了多操作系統(tǒng)環(huán)境的問題。因此，硬件輔助虛擬化技術(shù)對虛擬化業(yè)務(wù)應(yīng)用發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

據(jù)英特爾解決方案部中國大區(qū)技術(shù)部經(jīng)理梁巖介紹，Intel硬件輔助虛擬化技術(shù)，也就是Intel VT技術(shù)，主要由三部分技術(shù)組成：VTx、VTd和VTc。其中，VTx是處理器技術(shù)，提供內(nèi)存以及虛擬機的硬件隔離，所涉及的技術(shù)有頁表管理、以及地址空間的保護。VTd是處理有關(guān)芯片組的技術(shù)，它提供一些針對虛擬機的特殊應(yīng)用，如支持某些特定的虛擬機應(yīng)用跨過處理器I/O 管理程序，直接調(diào)用I/O資源，從而提高效率，通過直接連接I/O帶來近乎完美的I/O性能。VTc是針對網(wǎng)絡(luò)提供的管理，它可以在一個物理網(wǎng)卡上，建立針對虛擬機的設(shè)備隊列。據(jù)了解，在Intel提供的網(wǎng)卡中，將虛擬機數(shù)據(jù)分類管理的功能，從處理器轉(zhuǎn)移到了網(wǎng)卡上，從而解放了CPU，提高網(wǎng)絡(luò)的效率。

虛擬化是技術(shù)需求

虛擬化技術(shù)并不是用戶需求的產(chǎn)物，因此虛擬化技術(shù)并不針對用戶特定的應(yīng)用需求，也不是用來解決業(yè)務(wù)的需求。

虛擬化技術(shù)更多是為了解決處理器資源效率不高的問題。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，服務(wù)器處理器資源效率不高，其平均使用率不足30%。在一次高性能計算用戶研討會上，某行業(yè)用戶坦言，其計算集群的節(jié)點，處理器效率很低，大量計算資源得不到充分的利用。在交流中，Intel某技術(shù)支持經(jīng)理坦言，推動虛擬化技術(shù)對于Intel而言并不會帶來更多的好處，因為虛擬化技術(shù)不能夠帶來更多的處理器的銷售，還會減少處理器的用量。Intel為什么推動虛擬化技術(shù)，還是因為它代表了用戶的利益。

就目前的情況看，虛擬化的應(yīng)用主要集中在整合、提高CPU利用率、 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、綠色節(jié)能、靈活配置開發(fā)、提高系統(tǒng)的可管理性、多操作系統(tǒng)環(huán)境的支持、老舊系統(tǒng)的應(yīng)用遷移、減少軟件采購和維護成本以及節(jié)省數(shù)據(jù)中心機房空間等幾個方面，從技術(shù)上看主要集中在整合、P-V和VMotion等幾個工具軟件上。根據(jù)我們的調(diào)查，在這些應(yīng)用中，整合以及提高CPU利用率最為用戶看好，但是與此同時，對于虛擬化軟件所帶來的安全風(fēng)險，以及所導(dǎo)致管理復(fù)雜性增加最讓用戶感到擔(dān)心。某發(fā)電企業(yè)用戶指出，采用虛擬化技術(shù)，更多的應(yīng)用被移植到虛擬機上進行，雖然可以更好地利用計算資源，但是對于劃分虛擬機的虛擬化軟件本身的安全性表示十分擔(dān)心，就如同把所有的雞蛋放到了一個籃子里，其堅固性令人放心不下。

安全性的技術(shù)把握

討論虛擬化的安全性，要把虛擬層(Hypervisor)，或稱為虛擬化層的安全性與虛擬機的安全性區(qū)分開來。HA也好，VMotion也好，都是用來保護虛擬機的安全性，并不針對虛擬化層。

對于虛擬層的安全性，梁巖指出，虛擬化層，更準確的說是Hypervisor，作為CPU與OS之間的一層平臺，其功能其實比較簡單，基本就是一個“翻譯”的工作，它不像OS那樣復(fù)雜，因此出錯的可能性非常低，Hypervisor的可靠性不用過多擔(dān)心。

據(jù)張振倫介紹， VMware的ESXi Server，其大小僅為32M，它剝離了Services Console，也就是涉及管理和控制一些功能，ESXi將這些管理和控制的功能剝離出來。張振倫表示，之所以剝離這些功能，最主要的原因是因為VMware發(fā)現(xiàn)，Services Console比較復(fù)雜，經(jīng)常會涉及補丁和更新，由此導(dǎo)致一些不安全的因素。通過Services Console，ESXi Server的功能更加簡單。VMware公司首席渠道系統(tǒng)顧問石峰對此有一個比喻：剝離了Services Console之后，虛擬層就從一架波音777飛機隱身為一架隱形戰(zhàn)機，遭受攻擊的可能性大大降低，可靠性大為提高。

張振倫表示，Services Console剝離之后，作為一個單獨的虛擬機，專門用來做管理工作，例如虛擬機安裝、參數(shù)的配置等等。如此，Services Console就變成了一個類似傳統(tǒng)DOS窗口一樣的東西，可以開放給第三方，對于要添加一些新功能進行很好的整合。通過剝離Services Console，ESXi的可靠性大大提高?！斑@是針對VMware的ESXi Server而言，對于其他虛擬化軟件方案，用戶還需要認真地分析和比較?！睆堈駛愓f。

VMotion僅僅適于在線維護

總有人把VMotion的功能與虛擬機的可靠性聯(lián)系起來，認為通過VMotion可以提升虛擬機的可靠性，因此也就有了虛擬機較之物理服務(wù)器可以提供更高可靠性的結(jié)論。

這一結(jié)論并不準確。Novell高級系統(tǒng)工程師楊英宏指出，VMotion最主要的問題是觸發(fā)，往往需要人工來觸發(fā)，這就使得VMotion更大價值體現(xiàn)在在線維護，通過VMotion，用戶不需要中斷服務(wù)，將應(yīng)用遷移到另外一臺虛擬機服務(wù)器，然后對需要升級或者打補丁的服務(wù)器進行維護，完成之后，在把應(yīng)用遷移回來。

對于虛擬機的可靠性，是通過HA軟件或者集群軟件來保證的，這一點與物理服務(wù)器沒有什么區(qū)別，也就是我們最為熟悉的服務(wù)器雙機方案。這一點并不應(yīng)為虛擬化而有所改變。與物理機方案相比，虛擬化最大的價值在于充分發(fā)揮CPU的計算資源。據(jù)張振倫介紹，虛擬化具有精確的資源調(diào)度模式，對CPU資源的劃分，它基于三個關(guān)鍵參數(shù)：Reservation(保留值)、Limit(最大值)、Share(權(quán)重)。其中，保留值是某個虛擬機獲得的最小CPU資源，也是維持該虛擬機正常啟動的最小資源單位;最大值是虛擬機能夠獲得的最大CPU資源;而權(quán)重是發(fā)生CPU資源競爭時該虛擬機爭奪資源時的優(yōu)先級。

通常只需要為每個虛擬機分配合理的最小資源保留值，其余的資源基于權(quán)重進行競爭，如此就可以確保資源的有效利用。通過這樣的一種設(shè)計，虛擬化分配給虛擬機的是保留值的資源，只有位于保留值的CPU資源才是該虛擬機真正獨占的，其余的資源都是共享的，某個虛擬機根據(jù)需要進行申請使用，不用時還到資源池中。