浅析企业级虚拟机的功能与应用

聂 兴

装备指挥技术学院图书馆，北京 101416

虚拟机的概念早在19世纪60年代就已经出现了，从那时起虚拟机被用来解决许多计算问题，如计算机程式的可移植问题和操作系统的设计问题。然而发展到今天，虚拟机除了搭建一些实验环境，主要针对的问题是硬件资源利用效率的低下。在计算机CPU和内存的性能和数量按成倍提升的同时，CPU和内存在操作系统中的使用效率低下的情况不仅没有改善反而加重。虽然软件和操作系统的专家不断提高效率，其速度远远不比CPU和内存发展的速度，因此让单一硬件平台运行多个操作系统的概念，成为了解决问题的重要途径。

对于绝大部分人来说，最为熟悉的虚拟机就是Vmware workstation和微软的Virtual PC这两个常见的桌面虚拟机产品了。大家也从VMware workstation/Virtual PC上看到了虚拟机的完美表现。虚拟机的概念虽然很早就有了，但是虚拟机还是一个很新的技术，尤其是企业级的虚拟机，更是许多IT人员陌生的领域。

我们以VMware VI3/vSphere为例来主要介绍下企业虚拟机具备的功能和实现。

1）虚拟机最基本的功能OS in OS，即在一台实体机上同时运行多个操作系统，且在实体机不宕机的情况下各个系统独自运行互不影响，因此我们可以在不同的虚拟机上安装不同的服务，以使不同的服务相互隔离，进而避免某些服务的相互干扰；

2）自动转移的VMotion，如果某一台ESX01服务器需要添加内存时，上面的虚拟机势必要关机。但别忘了这些虚拟机都存在于SAN上，因此我们要做的就是办这台服务器的内存状态保存下来，然后然另一服务器ESX02读取此内存状态，并且将每一台虚拟机的虚拟硬盘位置告诉ESX02服务器，最后让ESX02启动原来在ESX01上运行的虚拟机。在整个过程用户甚至不会感觉到这些虚拟机已经被转移到ESX02上了；

3）自动分配资源的DRS功能，除了VMotion之外，VMare最引以为傲的就是DRS功能。当你的vSphere（VI4）设定了ESX群集功能之后，在这群集中的ESX服务器就可以开启DRS功能。举例来说，有多台ESX服务器在群集中，上面各有其与性的虚拟机。如果有一台服务器ESX01（配备单核低频至尊）上的虚拟机开始进行大量的CPU计算，导致其他的虚拟机开始出现性能降低的情况，此时vSphere（VI4）会检查整个群集，并且将需要CPU计算最多的虚拟机移到目前CPU较空或是CPU较强大的ESX02服务器（配备四核高频至尊）上；

4）永不宕机的HA（High Availability）功能，计算机宕机是IT人员最怕的事情。在vSphere（VI4）的群集设定中，HA就是用来解决这个问题的。高可用性一直是IT人员的终极梦想，但是一个真正意义上永不会宕机的环境是无法做到的。不过在vSphere（VI4）中，HA已经很好解决的单一ESX服务器宕机的状况。如果有一台ESX服务器发生了硬件故障而宕机时，HA将会使用其他没有故障的实体ESX服务器来将原来位于故障实体ESX服务器上的运行的虚拟机重新启动。

无独有偶，在Hyper-V中，微软也利用Quik Migration、Live migration和群集等功能，实现了vSphere（VI4）的全部功能，并成为了vSphere（VI4）的有力竞争者。我们相信在微软和VMware的良性竞争下，不久的将来虚拟机市场的产品会更加完善和丰富，广大企业的需要会得到更大的满足。

鉴于虚拟机的功能特点，虚拟机相对传统服务器，虚拟机有以下优点：

1）服务隔离。服务器隔离原则，是企业必须遵从的服务器搭建原则，尤其是不能将两个或多个重要的服务搭建在一台实体服务器上，因为这些服务之间可能会相互影响，甚至因一个服务的失败而导致所有服务的失败，而虚拟机却很好的实现了服务的分开。一台服务器可同时安装几台虚拟机，分别运行不同的服务而互不影响；

2）提高了硬件资源效率。现在普遍现象是第一的服务运行在单一的服务器上。但由于现在服务器的配置普遍比较高，因此造成了资源的严重浪费，在一台服务器运行几台虚拟机却很好的利用了服务器的过剩资源，大幅提高了硬件资源的利用率。而虚拟机的动态资源分配功能更是充分利用硬件资源的有力保证；

3）高可用性。由于虚拟机的群集和动态迁移功能，实现了虚拟服务器从一台实体服务器到另一实体台服务器无间断的动态迁移，所以保证了服务的高可用性；

4）企业桌面环境管理。虚拟机还可以为企业不同的用户提供不同的操作系统，相同的用户提供统一的操作系统和桌面环境，且不同的用户会得到不同的服务。因此，虚拟机为企业的统一管理和维护提供了绝佳的方案和手段。

总之，虚拟机实现了我们传统服务器无法实现的功能，虚拟机技术将会成为今后IT环境的设计原则，在各大厂家相继推出成熟的产品之后，从小型的个人工作室到数十万人的跨国企业，将没有一个幸免于虚拟机技术的全面袭击。企业级虚拟机最大特色就是在多台服务器加入后，可以完成虚拟机转移的魔法。这一类的功能在实体机上是不可能实现的，因为就是在群集，两台机器的配置也不可能一模一样，也无法保持内存的状态。虚拟机解决许多企业上长年来无法克服的重大难题，因此企业用虚拟机在这几年大幅成长，并且有更多新的功能加入。如今，虚拟化技术的普及率越来越高，虚拟机在企业中使用也越来越多，已经在企业中暂露头角。Gartner预计，2012年全球将有超过一半的工作负载被虚拟化，因此，可以预测未来的世界是虚拟机的世界，未来的企业环境更是虚拟机的环境。

[1]殷一鸣.基于虚拟机技术的安全驱动模型设计与实现-[D].上海交通大学，2008.

[2]丁涛，郝沁汾，张冰.内核虚拟机调度策略的研究与分析[D].2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集，2010.