今天,服务器虚拟化已是大势所趋,IT虚拟化时代已经到来,过去企业重IT基础架构建设,重各个IT系统的计算能力。未来将着重建设虚拟化IT环境,将关注整个IT系统的适应能力。
近年来,那些高速发展的企业,他们每一项业务都拥有至少一台服务器。这种离散式的IT运算结构,导致多数企业的数据中心一片乱麻,形成一个个的信息孤岛,大多数的资源没有得到充分利用。这时候,随着虚拟化技术的成熟,已经成为了解决企业这些问题的密钥。
虚拟化的关键问题
未来产业的趋势就是适应能力与计算能力并重,虚拟化技术将带来更高的部件及系统级利用率,通过虚拟化技术,可以让应用程序运行在它们所认为的“真正”硬件上,其实这些程序实际上运行于HP VSE或IBM hypervisor的虚拟层上。它可以让多种操作系统同时运行在一台计算机上,系统管理员可以用一台高性能服务器替代多台资源大量闲置的服务器。
而且可以在遇到服务器硬件故障或新的处理需求时,实现硬件之间的迁移。同时还具有透明负载均衡、故障自动隔离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境,以及更为简洁、统一的服务器资源分配管理模式。
“今天,服务器虚拟化已是大势所趋,IT虚拟化时代已经到来,过去企业重IT基础架构建设,重各个IT系统的计算能力。未来将着重建设虚拟化IT环境,将关注整个IT系统的适应能力。”中科院博士后、教授刘勤对虚拟化的IT应用这样理解。
惠普中国区总裁孙振耀总结CIO在未来企业IT环境中将遇到三个关键挑战:第一个挑战是IT如何更有效地支持业务战略的变化;第二个挑战是如何对企业业务战略进行有效地运营管理;第三个挑战是如何更有效地优化IT的资源,降低成本,并保障IT的安全运行。
事实上,很多人在思考虚拟化话题时,首先会想到服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、应用虚拟化和数据中心虚拟化。很多产业专家、分析人士认为,对虚拟化技术不切实际的期望所带来的结果只能是失望。产生这种悲观言论的原因在于,虚拟化技术始终缺乏一种有力的产品和方案的支持,更多未来只是建立在纸上。
惠普虚拟化技术首席科学家Dan Herington解释说,从虚拟化的生命周期发展阶段来看,很长一段时间内虚拟化技术仍然处于全面的进化过程中,厂商们努力的结果与企业数据中心对虚拟化技术的期望,形成了一个巨大的反差。
华丽的虚拟化技术
CIO们通过虚拟化技术,可以让没有得到利用的处理容量能够被迁移到需要处理容量的地方,使得它能够充分得到使用。通过这样一个手段,可以大大减少过渡配置的系统,使得浪费的投资得到减少。
“很多企业用户承认,即使在今天,系统的资源平均利用率只在25%~30%之间,并且这还是针对高端64位服务器。对于32位Windows和Linux环境中的利用率不到10%的也很常见,大量的系统对于他们所运行的工作负载而言是处于利用率低下状态的。”惠普虚拟化技术软件架构师Bryan Jacquot说:“这是设计虚拟服务器环境要解决的关键问题。
Bryan Jacquot解释说,Unix操作系统已经相对完善,在内存控制上支持重新分配和管理,但是像在其他的操作系统,如Linux和Windows操作系统,这些系统还没有完全具备具有动态的内存修改分配控制能力。
如今,虚拟化技术和产品已经无处不在,其中包括HP的VSE、IBM的hypervisor、 Microsoft的Virtual Server、VMware的VMware ESX Server、Intel的虚拟化技术(Intel VT)、AMD的Pacifica、Sun的Solaris Zone等虚拟化技术和虚拟化产品。
Dan Herington指出,惠普所倡导的虚拟化,是把所有IT的资源进行“池”化,然后进行共享,在任何情况下,当业务有需要时,能够得到自动的供应和调整。通过惠普的虚拟化技术,能够改变目前完全孤立的信息系统,在目前这种系统当中,某一项应用的资源是专有的、不灵活的、固定的,很难得到调整。
VSE的虚拟化分区
从成本角度来看,用户一味地通过增加服务器和处理器数量来满足应用,势必使成本上升而收效甚微。HP VSE虚拟化技术的核心就是分区技术,包括硬件分区、虚拟分区、Integrity VM和安全资源分区共4种不同的分区技术。
惠普的分区技术支持用任何方式组合不同类型的分区方式,它可以使用其它操作系统级别的分区选项在HP-UX分区中运行安全资源分区,也可以在一个硬件分区中运行Integrity VM,在另一个硬件分区中运行虚拟分区,这些虚拟分区上可以运行一个或多个安全资源分区。想要通过在服务器中运行多个工作负载来提高服务器的利用率时,这种灵活性有很大的优势。
硬件分区(nPar,nPartitions)
这种硬件分区提供了电气隔离,可以实现在不同的硬件分区中,进行在线的维修、更换等工作。这些都通过在每个单元板中使用自定义的芯片组设计来完成,这样可配置防火墙确保将送往不属于该分区单元板的电子信号丢弃,同时确保一个分区中的硬件故障不会影响系统中的其他所有分区。
显然,如果电子信号无法跨过硬件分区边界,则其中运行的所有软件也是如此。分区就像是单独的系统。每个分区都有其自己的硬件和软件,包括操作系统。同时支持HP-UX、Windows、OpenVMS和Linux。
虚拟分区(vPar,Virtual Partitions)
虚拟分区具备在单个核心硬件组上运行多个HP-UX操作系统拷贝的能力。它可以是单独的服务器或者在硬件分区内,而在一个分区上的软件故障不会影响其他分区。这些操作系统可以具有不同的版本、不同的补丁级别、不同的内核调整等,也可以运行应用的不同版本。这就是虚拟分区通常用于提供开发和测试环境的原因。
通过单个CPU即可完成配置和运行虚拟分区,并且可按单个CPU为增量分配虚拟分区。当两个分区都开启并正在运行时,可以将CPU从一个虚拟分区移到另一个虚拟分区。每个操作系统都直接与分配给虚拟分区的硬件直接通信,确保系统上运行的虚拟分区对性能的影响最低。
Integrity VM(Virtual Machine)
这种虚拟分区的系统硬件本身是完全虚拟化的,操作系统无需修改即可在VM内运行。这意味着用户可以在VM内运行任何支持Integrity平台的操作系统,这包括最初支持的HP-UX 11i V2和以后支持的HP-UX 11i V3、Windows Datacenter、Linux或OpenVMS。
这也就确保所有独立软件供应商的应用不用改变即可运行。对于测试或开发环境而言,Integrity VM是一个很好的解决方案,因为VM是完全隔离的,并且可以快捷、容易地创建或拆除。
例如,可以为一个四CPU的VM分配四个物理CPU的50%,为另一个分配25%,第三个则分配10%。
安全资源分区(SRP,Secure Resource Partitions)
实际上HP-UX十年前就植入了资源分区(Resource Partitions)技术,经过多年来的不断完善,最新的版本增添了HP VirtualVault中的安全容器(Security Containment),它允许在单独的安全资源分区中运行应用,使应用无法再相互通信。
安全容器允许为属于每个应用工作负载的进程定义安全的隔离间。在隔离间内,进程对进程、网络接口和文件系统文件之间的IPC机制具有完全的访问权。但是,一个隔离间内的进程不可能与另一个隔离间内进程进行通信,除非已经定义了规则允许进行指定的通信。
安全资源分区是一组已经实现于HP-UX内核中的技术。该产品将所有这些功能都放入了进程资源管理(Process Resource Manager)中。PRM提供了单一的配置界面,所以用户能够定义分区,分配CPU、内存、磁盘I/O和安全规则,然后分配应用或一组用户在该分区中运行。
从虚拟化的生命周期发展阶段来看,很长一段时间内虚拟化技术仍然处于全面的进化过程中,厂商们努力的结果与企业数据中心对虚拟化技术的期望,形成了一个巨大的反差。
虚拟化其实在实用的一个环境中,不仅仅是技术问题,它还涉及到人员、流程这样一些组织机构上的问题。因为在虚拟化环境下,这些IT资源是共享的。
虚拟化提升服务质量
Dan Herington表示,创建动成长企业是一个相当长的过程,分为三个阶段,这三个不同的阶段代表了不同的IT基础设施的成熟度。
第一个阶段是稳步基础设施的阶段,这个阶段主要是进行基础设施的标准化、简化以及资源的整合;
第二个阶段是提高效率的阶段,这个阶段主要进行对资源的虚拟化和“池”化,使得这些资源能够进行灵活调配;
第三个阶段是动成长企业的适应性阶段,在这个阶段所有的资源能够根据业务的需求得到自动的供应和调整。
通过HP VSE可以加速企业级软件的部署,某些虚拟化项目的实施甚至可以缩短一半以上的时间。
某全球最大的汽车制造企业,他们面临的挑战是需要把关键的业务应用能够更快地上线运行,同时又要改善目前的应用服务水准。他们采用了HP VSE虚拟服务器环境,通过部署惠普的Superdome服务器和HP-UX 11i操作系统以及Oracle数据库和BEA中间件以后,创造了一个标准化的数据、一个共享的服务器环境。
结果他们把使用的服务器的数量减少了70%,总拥有成本降低了57%,而资源的利用率提高了250%。而他们将项目的部署时间,从原来的26周减少到2周。灾难恢复的时间从原来的几天减少到两个小时。
Bryan Jacquot认为,实际上,虚拟化其实在实用的一个环境中,不仅仅是技术问题,它还涉及到人员、流程这样一些组织机构上的问题。因为在虚拟化环境下,这些IT资源是共享的。
Bryan Jacquot同时还建议,企业在虚拟化的主体架构下的建设过程中,首先考虑到如果采用虚拟化技术,企业在规划阶段就要把IT的资源,以一种服务的方式来提供。只有这样才能达到最大、最好的资源的使用效率、供应的效率以及服务的质量。
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