服务器虚拟化技术.docx

《服务器虚拟化技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《服务器虚拟化技术.docx（39页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、服务器虚拟化技术技术支持中心解决方案部李建军2008-09-24目录1 什么是虚拟化技术.-4-1.1 什么是虚拟化技术.-4-1.2 虚拟化的好处.-4-2 虚拟化的发展和现状.-6-2.1 虚拟化技术的起源和发展.-6-2.2 主要的服务器虚拟化技术.-7-2.3 有哪些厂商在提供虚拟化技术?-11-3 主流X86服务器虚拟化技术厂商及其产品-12-3.1 VMware(ESXserver)-12-3.2 Xen(CMX/其他基于Xen的产品)-14-3.3 Para11e1s(Virtuozzo)-18-3.4 Microsoft(Hyper-V)-20-3.5 总结.-21-4 虚拟化

2、潮流中的硬件提供商.-22-4.1 1nte1AMD(处理器与虚拟化)-22-4.2 IBM/HP/SUN/DE11-22-4.3 联想/浪潮.-22-5 附录.-24-文档修改记录口期版本修改情况备注2008-09-231.0“虚拟”是计算机科学中一个重要的概念和方法,广义的虚拟化概念涵盖甚广,就说计算技术虚拟化:网格计算/集群计算是一种“合”方式的虚拟,而我们将要讨论的服务器虚拟化是一种“分”方式的虚拟化。除了计算技术的虚拟化,在存储领域、网络领域都有虚拟化的概念。在本文中,我们仅讨论服务器虚拟化，重点是基于x86架构的PCSeNer虚拟化的相关技术、厂商、产品。1什么是虚拟化技术在这一章

3、里，介绍虚拟化技术的含义以及虚拟化技术能带来什么好处。1.1 什么是虚拟化技术虚拟化是一个抽象层，它将物理硬件与操作系统分开，从而提供更高的IT资源利用率和灵活性。虚拟化允许具有不同操作系统的多个虚拟机在同一物理机上独立并行运行。每个虚拟机都有自己的一套虚拟硬件（例如RAM、CPU、网卡等），可以在这些硬件中加载操作系统和应用程序。无论实际采用了什么物理硬件组件，操作系统都将它们视为一组一致、标准化的硬件。www.vmware.8m/cn/vinua1izationtVirtuaIizationisaframeworkormethodo1ogyOfdividingtheresourcesofa

4、computerintomu1tip1eexecutionenvironments,byapp1yingoneormoreconceptsortechno1ogiessuchashardwareandsoftwarepartitioning,timesharing,partia1orcomp1etemachinesimu1ation,emu1ation,qua1ityofservice,andmanyothers.n“通过使用硬件或者软件分区、分时、部分或者全部的设备模拟、仿真、QoS等一种或多种概念和技术、虚拟化是一种将计算机资源分割成多个可执行环境的框架或者方法学，http:/WW“虑拟化

5、是一种调配资源的方法，从原理上来讲,它虚拟的是指令集V虚拟机把这些虚拟指令映胪到计算机的实际指令集:目前所能看到的硬分区、软分区逻辑分区,OName八VMware=XeM一微软ViKUa1SeNer200&这些虚拟技术,都是同样的原理，具是虚拟指令集所处的也覆不同而1.2 虚拟化的好处分区 在个物理系统中可以支持多个应用程序和操作系统 可在扩展或扩张体系结构中将服务器整合到虚拟机中 计算资源被视为以可控方式分配给虚拟机的统一池隔离 虚拟机与主机和其他虚拟机完全隔离。如果一个虚拟机崩溃，所有其他虚拟机不会受到影响 虚拟机之间不会泄露数据，而且应用程序只能通过配置的网络连接进行通信封装 完整的虚拟

6、机环境保存为单个文件：便于进行备份、移动和复制 为应用程序提供标准化的虚拟硬件，可保证兼容性cnvirta1ization2虚拟化的发展和现状在这一章里，介绍虚拟化的起源、发展和现状，对比了不同的虚拟化技术，列出了主要的虚拟化厂商(项目)，描述了它们的主要产品及其特点。2.1 虚拟化技术的起源和发展“虚拟化的概念在20此纪60年代首次出现,利用它可以对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。虚拟化和系统分区已在大型机系统上存在了几十年,从运行OS390.zM.z/OS的IBM大型机,到近来的IBMiSeries和PSerieS平台,以及HP的HP9000和Integrity产品线。随着时间的推

7、移,微型计算机和PC可提供更有效、更经济的方法来分配处理能力。因此到20世纪80年代,虚拟技术已不再广泛使用。到了20世纪90年代,研究人员开始探索如何利用虚拟化解决与廉价硬件激增相关的一些问题,例如,利用率不足、管理成本不断攀升和易受攻击等。现在,虚拟化技术处于时代前沿,可以招助企业升级和管理他们在世界各地的IT基础架构并确保其安全。”尽管IT前的虚拟化技术热潮是由于该技术在X86服务器上的迅速普及引发的，但虚拟化技术的最初来源却不在86架构上，而是大型主机。最早使用虚拟化技术的是旧M7044计算机，旧M之后在上世纪60年代还开发了型号为Mode167的System/360主机。Mode16

8、7主机通过虚拟机监视器(VirtUa1MaChineMOnitOr)虚拟所有的硬件接口。在早期的计算中，操作系统被称作Supervisor,能够运行在其它操作系统之上的操作系统被称做hypervisor。其中，VMM直接运行在底层硬件上，允许执行多个虚拟机(VM),每一个VM运行自己的操作系统实例(CMS,Conversationa1MonitorSystem)o随后，VM继续发展。今天，你能够在Systemz9主机上发现VM,它甚至能够向后兼容到SyStem/360。由于虚拟化技术在商业应用上的优势，RISC服务器与小型机成为了虚拟化技术第二波受益者。1999年，旧M公司在AS/400上提出

9、了上“逻辑分区(1PAR)”技术和新的高可用性集群解决方案。在POWER管理程序上运行的AS/4001PAR令单台服务器工作起来如同12个独立的服务器。而在2002年，旧M还更进一步，其AIX51v5.2还首次包括了旧M实现的动态逻辑分区(D1PAR)。D1PAR允许在无需重启系统的情况下，将包括处理器、内存和其它组件在内的系统资源分配给独立的分区。这种在不中断运行的情况下进行资源分配的能力不仅让系统管理变得更加轻松,而且因为能够更好地使用资源而帮助降低总拥有成本。不过，尽管惠普、SUn公司也跟随旧M在自己的RISC服务器上提供了虚拟化技术，但由于真正使用大型机和小型机的用户还是少数，加上各家

10、产品和技术之间并不兼容，虚拟化技术仍旧不太被公众所关注。目前，主要的UNIX厂商均支持64路SMP的虚拟。并且普遍能实现1/X量级CPU的微调，例如旧M宣称可以实现1/100CPU量级的调整，惠普则可以实现1/20量级的调整。在应用上，UNIX上的虚拟化也非常成熟，旧M的客户订购的Systemi5595中有82%具备逻辑分区功能，旧M客户管理的分区总数超过45000个。而现在，虚拟化技术的发展已经惠及到了x86架构。此前，虚拟化技术在x86架构上进展缓慢的主要原因有二：x86架构本身不适合进行虚拟化，这个障碍已经由英特尔、AMD修改x86处理器的指令集得到解决;另一个原因则是x86处理器的性能

11、不足，也由于x86处理器在性能上的飞速提高得到了解决。由于x86架构的广泛普及，x86架构上的虚拟化技术也得到了比以前多得多的关注。不过，与已经有多年历史的UNIX服务器、大型主机上的虚拟化技术相比，x86服务器上的虚拟化仍旧处于早期阶段一根据英特尔的蓝图，在处理器当中集成硬件辅助虚拟化指令只是IA平台上的第一步，而在第二步则要实现I/O方面的虚拟化，直到最后实现整个IA平台的虚拟化。也就是说，目前的x86平台上，目前仅仅能够实现在处理器级别的虚拟化，在I/O以及其他方面的虚拟化还需要进一步的发展。不仅如此，86架构上的虚拟化技术还无法完美实现虚拟分区之间动态迁移，而这些在UNIX平台、大型主

12、机上早已不是问题。旧M公司最近发布的POWER6处理器甚至还提供了1ivePartitionMobi1ity功能，允许实现活动分区的在线迁移。目前，x86架构上的虚拟化技术的最高规划是支持8路SMP系统，可以实现对单个CPU资源的配置。2.2 主要的服务器虚拟化技术2.2.1 硬件分区硬件虚拟技术是随着UniX服务器的发展而出现的。实际上，在UniX服务器上，不少厂商和用户习惯于将电气级的虚拟技术称为硬分区(或物理分区)，而把通过软件或固件实现的逻辑分区技术则称之为软分区。但无论如何称呼，实际上逻辑虚拟模式和硬件虚拟模式的共同点是与应用所在的操作系统无关，只与系统硬件相关。硬件虚拟模式。HP和

13、SUn等厂商在UniX服务器上采用的是MBB(Modu1arBui1dingB1ock)架构。MBB由多个BB(Bui1dingB1ock)构成，SUn称之为BOard,HP称之为Ce11。每个BB可包含4路CPU、若干内存和I/O卡。不同BB内的CPU可以有不同的时钟频率。所有的BB通过一种称为CrOSSbarSWitCh的交换机制连接在一起。采用MBB技术可以比较容易地设计出拥有更多数量CPU的服务器。在这种服务器上既可以运行一个操作系统，也可以在一个或多个BB上运行多个操作系统。这就是服务器的硬分区。基于MBB技术的服务器是由多个BB构成的，所以具有物理分区的特性：即可以热插拔CPU板和

14、内存板。这是因为每一个BB是物理分开的，每个4路CPU板可以单独从系统中隔离出来并将其下电。HardwarePartitioningPhysica1partitioningSunDomains.HPnPartitions1ogica1partitioningpSeries1PAR.HPVPartitionS图2-1硬件分区虚拟化技术在硬件分区虚拟化中，硬件资源被划分成数个分区，每个分区享有独立的CPU、内存，并安装独立的操作系统。在一台服务器上,存在有多个系统实例，同时启动了多个操作系统。这种分区方法的主要缺点是缺乏很好的灵活性,不能对资源做出有效调配。随着技术的进步,现在对于资源划分的颗粒已

15、经远远提升，例如在旧MAIX系统上，对CPU资源的划分颗粒可以达到0.1个CPU。这种分区方式，在目前的金融领域，比如在银行信息中心得到了广泛采用。2.2.2 图2-2富士通SPARCEnterpriseM5000上的硬件分区2.2.3 完全虚拟化(VirtUa1MachineMonitor)使用hypervisor在VM和底层硬件之间建立一个抽象层(如下图中的VMWareVirtua1ization1ayer),其代表是VMWare的ESXSerVer和MiCroSoft(MiCroSoft收购Connectix)的VirtUa1PC、Virtua1Server0hypervisor捕获CPU指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。因此，这种虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不加改动就可以安装在VM上，而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。主要缺点是，hypervisor带来处理开销。2.2.4 图2-3VMwareESXSerVer架构2.2.5 准虚拟化（ParaMrtuaIization）完全虚拟化是处理器密集型技术，因为它要求hypervisor管理各个虚拟服务器，并让它们彼此独立。减轻这种负担的一种方法就是，改动客户操作系统，让它以为自己