服务器虚拟化介绍

服务器虚拟化介绍

胡经国

本文作者的话

本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。现作为云计算学习笔录，奉献给云计算业外读者，作为进一步学习和研究的参考。希望能够得到大家的指教和喜欢！

下面是正文

一、什么是服务器虚拟化，为什么要虚拟化？

服务器虚拟化，是在单个物理服务器上，运行多个独立的虚拟操作系统的一种方法。它是通过最大化物理资源来达到投资最大化的一种途径。

既然摩尔定律已经准确地预测出计算能力的指数增长；而对于同样的计算任务而言，硬件需求大部分没有改变。那么，现在，把一台极其廉价的双槽双核1U机架式服务器，拆分为8个乃至16个虚拟服务器，就已经变得可行了。

虚拟化技术，是获得更高服务器密度的一种方式。不过，实际上它并没有提升总体的计算能力；其实由于额外开销，计算能力还略有下降。但是，由于一台现代的3000美元2插槽4核服务器，比4年前30000美元的8插槽8核服务器还要强大。我们就可以通过在这种新硬件上增加逻辑操作系统的数量，来开发它的能力。这可以削减主要的硬件购置和维护费用，从而最终显著地节省公司或组织的成本。

二、什么时候该虚拟化？

虚拟化是中小规模应用的完美解决方案。虚拟化不应该用在那些需要1到多台服务器形成集群方能满足需求的高性能应用上。因为，增加的开销和复杂性只会降低性能。基本上，我们是在拿一个12GHz（3GHz的四核CPU）的服务器来把它拆解为16个750MHz的服务器。不过，一旦有8个那样的服务器处于非忙时或空闲时，其余的8个服务器将能得到约1.5GHz的主频。

尽管在虚拟化行业里面，有人喜欢宣扬高CPU利用率，作为硬件优化使用的指标。这种建议不应该走极端，在应用的响应性超限了还使用。一个简单的经验法则是，永远也不要让服务器的CPU利用率在峰值负荷的情况下超过50%；更为重要的是，永远不要让应用的响应时间超过合理的SLA（服务水平协议）。大部分内部使用的先进服务器的任务，是把CPU利用率控制在1～5%之间。在单台物理服务器上，运行8个操作系统，会把峰值CPU利用率提高到将近50% ；但平均水平要低得多。因为，虚拟操作系统的波峰波谷，或多或少地会趋于相互抵消。

尽管在今天现有大部分的虚拟化解决方案里，出现CPU过载的很少；但存储及网络吞吐量的I/O（输入／输出）过载，则是另一回事。对于有着高到极端的存储或硬件I/O需求的服务器来说，运行于裸机之上会更为明智一些，即便其CPU需求可在虚拟环境中得到满足。

三、如何避免“所有鸡蛋都放在一个篮子中”综合症

虚拟化最大的忧虑，是出现“所有鸡蛋放进同一篮子”综合症。把所有关键服务器都放进一台物理服务器里，是不是明智之举？当然不是！避免这种倾向的最简易的办法，是确保单个服务没有驻留在单台服务器上。现以下列服务器类型为例说明：

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）

FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）

DNS（Domain Name System，域名系统）

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）

RADIUS（Remote Authentication Dial In User Service，远程用户拨号认证系统，或远程用户拨号认证服务）

LDAP（Lightweight Directory Access Protocol，轻量目录访问协议）

使用光纤通（信）道（FC）或iSCSI存储的文件服务storage（存储）

Active Directory（活动目录）服务

链接：iSCSI

iSCSI（Internet Small Computer System Interface，Internet小型计算机系统接口）技术，是一种由IBM公司研究开发的，是一个供硬件设备使用的可以在IP协议的上层运行的SCSI指令集。这种指令集合可以实现在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。iSCSI技术是一种新储存技术。该技术是将现有SCSI接口与以太网络（Ethernet）技术结合，使服务器可与使用IP网络的储存装置互相交换资料。

链接：Active Directory

Active Directory（活动目录）是面向Windows Standard Server（Windows标准服务器）、Windows Enterprise Server（Windows企业服务器）以及Windows Datacenter Server（Windows数据中心服务器）的目录服务。活动目录服务是Windows Server 2000操作系统平台的中心组件之一。理解活动目录对于理解Windows Server 2000的整体价值是非常重要的。

我们可以将这些类型的服务器中的每一个，放置到至少2台物理服务器里，以便获得冗余性。这种类型的服务，由于在单台服务器失效的时候可方便地切换，相对而言比较易于集群。当单台物理服务器失败或需要进行服务的时

候，在其他物理服务器上的另外的虚拟服务器会自动接替。通过横跨多台物理服务器，这些关键服务永远也不会因为单个硬件失败而停止运行。

对于像Exchange Server（交换服务器），Microsoft SQL（Microsoft Structured Query Language，Microsoft结构化查询语言），MySQL（为一个关系型数据库管理系统）或Oracle这样更为复杂的服务，集群技术可应用于在两台物理服务器上的两个逻辑服务器的同步。这种方法，在转换的时候一般会导致约5分钟的停机时间。但是这并非由于虚拟化，而是因为集群的复杂性往往需要时间去进行转换。处理这些复杂服务的一种替代办法，就是把虚拟服务器从主物理服务器迁移至另一台物理服务器。为了让这个方法行之有效，需要不断地将内存从一台物理服务器同步到另一台，以便故障切换时间能在毫秒级的时间内完成。这样，所有服务都能维持正常运行。

链接：Oracle

Oracle Database，又名Oracle RDBMS，或简称Oracle。是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统（RDBMS，Relational Database Management System）。它是在数据库领域一直处于领先地位的产品。可以说Oracle数据库系统是目前世界上流行的关系数据库管理系统，系统可移植性好、使用方便、功能强，适用于各类大、中、小、微机环境。它是一种高效率、可靠性好的适应高吞吐量的数据库解决方案。

四、物理服务器向虚拟服务器的迁移

任何一个像样的虚拟化解决方案，都会提供某种类型的P2V（物理到虚拟）迁移工具。该P2V工具，会对一台已有的物理服务器的驱动器堆栈，做一些必要的修改，来进行硬盘镜像的虚拟化，以便服务器可以以虚拟服务器的形式进行启动和运行。这么做的好处，是不必重建服务器，再人工把它们配置为虚拟服务器；只需原封不动地把服务器接收过来就行。

链接：P2V

P2V（Physical to virtual，物理到虚拟），是指将操作系统、应用程序或者数据从计算机的物理硬盘中迁移到一个虚拟环境中或是磁盘分区中。

P2V可以手工创建或定义一个虚拟环境，并在此环境中安装操作系统、应用程序或者数据。这可能会是一个冗长或不确定的过程，尤其是在一个包含大量旧的硬件条件的新环境中。为了简化操作，会有一些支持全部或者部分虚拟化的自动软件工具，也就是我们所熟识的迁移工具。通常P2V就是创建虚拟的应用服务器环境，如同在苹果上搭建虚拟环境从而运行Windows。

因此，如果你的数据中心，充斥着主频低于GHz的日渐老化的服务器的话，它们正是P2V迁移的绝佳候选者。由于这些授权你已支付，你甚至无需为