云计算中数据中心的虚拟化技术

吕方兴

【摘 要】本文着重研究和分析了在云计算中，数据中心可实施的重要虚拟化技术：服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、桌面虚拟化和应用虚拟化。

【关键词】云计算；服务器虚拟化；网络虚拟化；存储虚拟化；桌面虚拟化；应用虚拟化

虚拟是和真实相对的一个概念，虚拟化即将之前工作于实际环境下的系统或部件使其工作于虚拟的环境中。正常情况下，系统是由几个不同的模块所构成的，从下到上依次为底层硬件、操作系统应用程序编程接口和适用于系统的软件应用程序。虚拟化技术能够在这些模块间构造出虚拟化层，从而实现和真实层次相同的功能，让上层系统能够顺利的工作于中间层中。同时该中间层还能够有效的去除上下两层的衔接关系，让上层的程序工作不会受到下层的影响。因为中间层的加入，虚拟化必定会受到一定的性能干扰，不过伴随虚拟化平台的不断成熟，在这方面的支出也会不断的降低。按照所处的层级不同，对“虚拟化”的定义也有所差异，在它之前加上特定的前缀，就构成了各种对应的虚拟化技术。

在构建云计算环境中，围绕数据中心实施虚拟化这一主题，首先包括服务器虚拟化，除此之外，一个完整的数据中心离不开网络和存储等基础设施。在交付应用时，网络虚拟化、存储虚拟化、应用虚拟化和桌面虚拟化也能够为数据中心的管理给予极大的帮助。

1 服务器虚拟化

这种技术顾名思义是将系统虚拟化使用于服务器当中，使得同一服务器可以虚拟作为多个来运用，提升了其处理信息的效率。在这项技术未出来之前，三类不同程序需要运行于三个彼此不相关的物理服务器中；而在使用服务器虚拟化这项技术以后，就可以将这三类程序运行在三个对应的虚拟服务器中，从而只需要一个物理服务器进行承载。也就是说，服务器虚拟化能够让一个物理服务器上工作多个虚拟服务器。服务器虚拟化为其提供了足够的硬件资源抽象，如虚拟BIOS、虚拟内存、虚拟设备和I/O接口等，并让虚拟机安全性得到了有效的保障。

2 网络虚拟化

网络虚拟化即虚拟局域网以及虚拟专用网。前者能够把一个物理局域网分类成几个不同的虚拟局域网，还可以把几个局域网中的节点分类至同一个虚拟局域网中，让后者的通信模式与物理局域網所一致。而虚拟专用网则对网络连接实施了抽象处理，可以让使用者直接访问组织内的网络，就如同直接在现实中连接上该网络一样。这项技术能够有效地帮助管理员去保障IT环境的安全，避免一些无效网段的干扰，并且可以使用户迅速的访问程序和内部信息。现阶段这类技术已经广泛地应用到办公中。

3 存储虚拟化

伴随信息技术的持续进步，网络存储系统正逐渐的变为企业集团的关键平台，很多蕴含重要信息的数据被积淀下来，而以这些数据为基础的应用对平台的要求也愈发严格，不管是在存储内存上，或是数据访问速度、信息传递效率等各个领域都有了更高的要求。所以说，存储网络平台质量的高低，会对最终系统的工作情况带来极大的影响。正是基于这方面的考虑，存储虚拟化技术随之出现。

RAID（Redundant Array of Independent Disk）技术是存储虚拟化技术形成的基础。在将多个物理磁盘采用阵列的模式进行结合之后，给予上层一个比较大的存储空间。对使用者而言，他们无需了解服务中存在几块磁盘，只知道有一个“虚拟”的磁盘，也就是逻辑存储单元。RAID技术后逐渐兴起了NAS （Network Attached Storage）以及SAN （Storage Area Network）。前者是将文件保存和计算机系统进行解耦合，也就是将其集中于和网络衔接的NAS存储模块中。和NAS所不同的是，尽管都是把存储在本地系统中进行分离，集中于局域网中供人们进行应用，但SAN大都是通过磁盘阵列光纤通道所构成的，服务器以及客户端采用SCSI协议实施信息传输，对于使用者而言这部分的存储资源和本地系统中所具有的资源是相同的。两者的主要不同就体现在存储的共享级别上。

4 桌面虚拟化

桌面虚拟化把人们的桌面环境和终端设备进行有效衔接。服务器中所囊括的是使用者的全部桌面环境。用户能够通过各种终端设备，如IPAD或手机等连接网络进行访问。这项工作的主要优点就是可以通过软件从集中位置去搭配PC和各种他客户端设施。系统管理员能够直接在操纵中心进行管理，而无需具体到每一个使用者的桌面上进行操作，提升了整体的控制效率。

桌面虚拟化把各类终端资源统一至后台数据中心，方便管理人员对诸多终端实施集中认证和调节。对于用户而言在实际使用过程中并不会与之前的操作有所差异，在经过严格的身份识别之后，在任意的客户端进行登录都能够获得自身的详细资料，继续之前的操作，这对整个系统的灵活性都有着很大的提升。

无论是桌面或是服务器虚拟化，都存在一个十分重要的问题——安全。在企业自身的信息管理中，最容易出现问题的就是桌面设施，许多比较重视安全问题的企业甚至直接安装了安全管理软件，避免终端的问题影响到局域网中其余设施的正常工作并预防后台信息被他人恶意纂改。而经过桌面虚拟化之后，全部的信息和认证都可以实现策略相同、集中管理，对企业自身的信息安全有着十分重要的作用。并且，使用者还能够把已有的终端信息资源，乃至操作系统都搬至后台管理中心，前台只存留一个用于显示的客户端，这样一来就能够更好的保障信息安全。

5 应用虚拟化

应用程序在运行过程中极度依赖操作系统所能够支撑的功能，例如内存分配、服务操作等。不同的程序间也有着一定的内在联系。往往会共享一些程序进程，例如动态链接库。若是某段程序的运作需要对应的动态链接库，而另一端程序的使用需要的是该链接库的另一类版本，此时就不能安装两种不同的链接库，否则就会导致程序的冲突，或者只有一个动态链接库能够发挥作用，致使另一个程序不能顺利运行。所以，系统中各类程序的更改（如进行升级等）都可能会出现不兼容的情况。在企业为自己的桌面系统装上新的应用时，往往要进行大量的验证，以此确保不会和原有的应用间出现冲突。这项工作会耗费很多的时间和资源。基于上述问题的分析，应用虚拟化技术就随之出现。

通俗的说应用虚拟化就是将系统对应用的支撑抽象出来。进而让两者间不再存在耦合关系。把应用程序置于本地的虚拟化环境下，它能够有效地屏蔽可能和原有应用出现不兼容情况的内容。大大缩减了应用程序的测试过程，并且程序在虚拟环境中工作时，不会和之前的应用发生冲突，在之后的升级更新中也更加方便。

6 小结

虚拟化从划分物理资源与逻辑资源的角度为系统管理员、软件开发者、服务提供者创造了丰富的解决方案。但是前提是使用者必须了解不同的虚拟化种类、它们能带来什么功能、具有哪些优势。本篇论文所阐述的几种虚拟化技术是在数据中心中可实施的重要虚拟化技术。