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盘点:当前主流的虚拟化技术

       
随着虚拟化迅速发展,已在数据中心中占据着主流地位,但还得提高优化,来满足服务器虚拟机的独特挑战。虚拟化最大化的好处,就是可以为虚拟化服务器基础设施的设计创造最佳的效果,甚至可以为下一代服务器可以提供高达27倍的计算能力。

   
云计算已经成为当前最流行的IT概念之一,越来越多的大型企业开始考虑如何用云计算平台来构建自己的信息系统。云计算平台具有高可扩展性、超大规模、高可用性、成本低廉等特点,因此如何利用云计算搭建企业信息化平台成为当前的热门话题。但是对于云计算如何落地、企业如何利用云计算平台,特别是大型企业可利用哪些云计算搭建企业信息化平台,并没有一个清晰的答案。本文依据云计算的基本概念,特别是私有云的建设,以虚拟化未基础,以构建企业级计算虚拟化池和存储虚拟化池未目标,搭建企业云计算平台,并给出了当前比较成熟的几个厂商的解决方案。

从基础架构层面来看,一个有效率的云计算环境,必然也要一个有效率的服务器。而服务器的效率目前主要体现在两方面,一方面是服务器自身的工作效率,也就是利用率和执行效率。另一方面是服务器的能效,也就是能耗情况。这是大家衡量服务器效率的两个重要指标,而围绕这两个方面我们可以做很多有意思的讨论。

        IBM服务器虚拟化

    私有云也有前景

服务器利用率是关键

       
从支持和服务来看,IBM可为服务器虚拟化提供全球的技术支持,作为唯一接口,IBM可提供整个虚拟化方案的技术支持,包括硬件和软件两部
分。IBM可以提供广泛的VMware虚拟硬件平台,包括Power
Systems系统、System x/z系列服务器以及IBM系统存储等。 

    云计算(Cloud
Computing)并没有一个严格的定义,不同的公司出于不同的目的,都给出了不同的概念,比如谷歌、亚马逊、IBM、Oracale、微软等都有不同的定义和不同的商业模式。一般来说,云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算是一种新的应用模式,按照通常的定义,云计算不仅仅是技术上的新模式,还包括商务上的新模式,比如用户可以不用再购买设备,而是仅仅购买服务就可以支撑IT信息系统需要。当前大家关注得比较多的是这种可购买服务的公共云的建设,公共云油服务提供商为客户提供,用户的计算应用可像日常生活中的自来水和电一样即开即用,而不需要自己去修建自来水厂和发电厂。

提升服务器的利用率,一般来说是工作效率的主要体现。原因很简单:如果一台服务器,性能再好,其利用率低下,那么这台服务器的工作效率也就很低。从成本上看,我们也希望服务器工作在满负荷状态,而不是总在空闲状态。

        IBM服务器虚拟化常用到的软件系统有:VMware ESX
Server虚拟化套件和IBM Director服务器工具。IBM在IMB
Director中整合了虚拟机的管理,将虚拟机的管理作为等同于物理机的基本管理,VMM作为IMB
Director的扩展模块,整合了IBM Director和VMwre
VirtualCenter的管理软件,实现了对虚拟机和物理机的单点管理,利用VMM,客户可以在Director的界面中使用VMware和
VMotion功能迁移虚拟机,也可以结合Director的硬件状态告警配置,将VMotion的虚拟机迁移操作配置成自动完成,这一层面的整合和自动
化可以帮助客户实现灵活多变的虚拟架构。

    对于中小企业来说,公共云是一个不错的选择,云计算服务提供商提供晕计算平台,中小企业不需要自己建设数据中心,不用关心虚拟化、网格等方面的技术难点,只要选择一个信得过的云计算服务提供商就可以了。但是对那些想利用云计算平台特性、对安全性要求比较高、不想把应用外包的大型企业来说,构建自己的企业云计算平台(私有云)就成为一个新的发展方向。不同于公共云可以直接使用最终的产品,私有云更多的是考虑“云”本身的建设,更关注构建云平台的技术,建设企业的私有云,就要求企业把自己的数据中心构建成一个高可扩展性、超大规模、高可用性、成本低廉的数据中心。通话虚拟化、网格计算、自动化管理等云计算技术,逐步把企业内部的数据中心建设成面向企业内部系统的具有公共云平台特性的云计算平台。

那么如何提升服务器的利用率呢?我们需要先分析一下服务器利用率低的形成原因。首先是没有那么多的工作负载——这就牵扯到了有效投资和对服务器的了解。接着,要是工作负载过高呢,也会造成计算上的I/O拥堵,形成低利用率。以上两个问题其实是个任务调度和负载均衡的问题。而另一方面,利用率还和服务器的配置瓶颈有关。

        通过VMware DRS和VMware
HA,整合后的数据中心可将应用和现有服务集中到少数高度扩展的,可靠性高的企业级服务器上,不仅大幅提高了服务器的资源利用率,而在此基础上整合了更多的空闲资源。

    公共云对于大型企业来说也并非毫无关系,从未来的发展来看,根据不同业务系统的需要,建立一个由公共云和私有云组成的混合云平台是趋势。

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        HP服务器虚拟化 

    用两个虚拟池构建企业私有云平台

在早先的一些机器里,虽然服务器计算性能很强大,核心数也很多。但是利用率总上不去,原因在于内存过小,形成了系统瓶颈——如今在英特尔至强E5、AMD推土机架构以及Power7为代表的小型机面前,内存容量已经不是问题。而新的瓶颈则更加层出不穷——主频敏感的应用并不适合在多核环境中,而是需要类似Power7这样高主频的服务器来提升利用率。反过来,一些对线程敏感的应用,则需要AMD推土机架构这样的多核心处理。在HPC等层面,英特尔CPU架构有更好的表现。

       
惠普是最早提供部件、集成和全面虚拟化等三个层次的虚拟化解决方案的企业,并是在虚拟服务器环境中集成基于目标的自动工作负载管理(WLM)和一系列高可用性功能的厂商。 

    私有云计算平台的建设,当前比较成熟的方案主要是从虚拟化角度考虑,虚拟化是对物理资源(CPU、内存、网络等)的逻辑表示,以降低物理资源不同层次之间的耦合程度,使系统所需资源不受物理资源的限制,从而获得高性能,高可扩展性等特性。当前企业主机和存储设施往往与应用系统直接绑定,无法实现主机和存储资源扩系统共享,这就会导致资源综合利用率较低,同时由于主机和存储设备日益增多,使得对这些设施的管理日益复杂。通过应用虚拟化技术,实现主机和存储资源的一体化整合、主机和存储资源的共享利用,提高资源利用率、降低成本,也有利于降低管理的复杂性,避免出现上一套系统就要购置主机、存储设备。

可以看出,了解自身的应用类型并且合理的配置服务器是解决系统瓶颈,提高服务器利用率的重要影响因素。

       惠普主要是使用HP VSE(Virtual Server
Environment,虚拟服务器环境)系列产品,可交付、产品化、全面实现服务器虚拟。 

    当前比较成熟的虚拟化方案主要从两个层面进行虚拟化,建立两个虚拟化池:计算虚拟化池和存储虚拟化池。计算虚拟化池主要实现应用虚拟化,包含服务器虚拟化和应用中间件虚拟化两种方案。存储虚拟化池主要实现数据存储虚拟化,包含存储硬件架构虚拟化和存储软件虚拟化两种方案。通过计算虚拟化池、春初虚拟化池以及自动化管理平台,特别是通过自动化管理平台,使得应用和数据最大程度共享,从而获得更高的敏捷性、运营效率、经济效益和可管理性、并节省成本。

那么负载均衡方面呢?先说说传统的做法,传统上负载均衡是通过对服务器的实时监测,用人工或者负载均衡算法平摊工作负载,这样做的好处是实现较为简单,缺点是费时费力,总是要调整。也有厂商推出了自学习和有众多策略的负载均衡软件,甚至有硬件产品来完成作业调度。但这毕竟是一种治标不治本的方法。

        HP
VSE是一个多操作系统平台上的集成虚拟化解决方案,能帮助用户建设适应性IT基础设施,让IT部门能够将一个或多个服务器环境配置为可重复利用的资源池,实现资源集中管理和共享、提高资源利用效率和供应自动化。

 

于是虚拟化这种大一统的手段就成了大家普遍推广应用的手段,并且上升成为云计算的基石。原理很简单,就是池化资源——用虚拟化的手法将服务器集群的计算能力、存储能力、网络带宽虚拟成一个个资源池,在其中动态的划拨计算资源,这样就没有了单纯服务器的区隔,也就绕过了负载均衡的难题。

       HP
VSE虚拟化技术的核心就是独步业界的惠普分区技术,包括硬件分区、虚拟分区、Integrity
VM、安全资源分区等4种不同的分区技术,可根据用户的要求任意组合,逐步增强隔离和灵活性。 

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然而让我们把话题重新聚焦的服务器层面——提升利用率和虚拟化的直接关联在哪里?就在于原先一些空余的计算资源可以虚拟出来分配给其他的应用任务,并且这是和目前已有的应用彼此区隔的。

        AMD虚拟化

图1 企业私有云平台技术方案

这句话很拗口,你可以想成是把你自己劈成两半,一个干重体力活,剩下的那一点力气干点轻松的活,总的目标是把你的力气占用满——这就是提高利用率。

        AMD虚拟化解决方案结合了AMD
和微软两大公司的技术,采用配备AMD虚拟化(AMD-V)技术的AMD 皓龙
处理器和微软Windows Server
2008
Hyper-V虚拟机,该解决方案对中小型企业尤其意义重大,这些企业实施虚拟化进程缓慢,现在则可以利用AMD和微软联合产品的优势,降低成本、复杂性
和能耗。

 

综上所述,我们得出两个结论:首先我们需要根据应用类型选择合适的服务器,这样就能最大化的提升利用率;接着在这基础上如果采用了虚拟化解决方案,则能更大限度的榨取服务器资源,更大规模的提升利用率。也为云计算打好了基础。

       
AMD虚拟化(AMD-V)技术,最大的特点是可以使客户能够在每台服务器上托管更多虚拟机、交易和用户数量,同时强化了监控,降低了管理费用,从而提高了系统的效率。

搭建企业私有云平台的技术方案

在计算虚拟化池和存储虚拟化池构件技术方案上,不同的厂商出于不同的商业目的,在结合自己原有产品优势的基础上,提出了不同的解决方案。