摘 要：虚拟化技术最早出现在 20 世纪 60 年代的 IBM 大型机系统，在70年代的 System 370 系列中逐渐流行起来，这些机器通过一种叫虚拟机监控器（Virtual Machine Monitor，VMM）的程序在物理硬件之上生成许多可以运行独立操作系统软件的虚拟机（Virtual Machine）实例。随着近年多核系统、集群、网格甚至云计算的广泛部署，虚拟化技术在商业应用上的优势日益体现，不仅降低了 IT 成本，而且还增强了系统安全性和可靠性，虚拟化的概念也逐渐深入到人们日常的工作与生活中。

关键词：虚拟化技术；数据中心；管理及应用

虚拟化技术的分类

虚拟化技术主要分为以下几个大类 [1]：

1.平台虚拟化（Platform Virtualization），针对计算机和操作系统的虚拟化。

2.资源虚拟化（Resource Virtualization），针对特定的系统资源的虚拟化，比如内存、存储、网络资源等。

3.应用程序虚拟化（Application Virtualization），包括仿真、模拟、解释技术等。

我们通常所说的虚拟化主要是指平台虚拟化技术，通过使用控制程序（Control Program，也被称为 Virtual Machine Monitor 或 Hypervisor），隐藏特定计算平台的实际物理特性，为用户提供抽象的、统一的、模拟的计算环境（称为虚拟机）。虚拟机中运行的操作系统被称为客户机操作系统（Guest OS），运行虚拟机监控器的操作系统被称为主机操作系统（Host OS），当然某些虚拟机监控器可以脱离操作系统直接运行在硬件之上。运行虚拟机的真实系统我们称之为主机系统。

虚拟化的数据中心体系结构就是将物理的设备、网络、存储等硬件通过平台虚拟化后将资源逻辑为一个整体，统一管理，并分配给最终用户使用。它适用于任何应用和任何硬件，能够满足当前和未来的需求。但移动云时代为虚拟化提出了新的挑战。 为了迎接这一挑战，IT 组织需要对其余的数据中心进行虚拟化，使所有基础架构服务和虚拟机一样成本低廉且易于调配和管理。

虚拟化的数据中心可将您所了解的虚拟化概念（抽象化、池化和自动化）扩展到所有数据中心资源和服务。 数据中心的组件可以一起部署或者分阶段部署：计算虚拟化、网络虚拟化和虚拟存储可以实现计算以及网络和存储基础架构服务的抽象化、池化和自动化。

1 虚拟存储和可用性

虚拟存储是虚拟化的数据中心的基本组件，可对存储资源进行抽象化处理，以支持存储的池化、复制和按需分发。 这使存储层与虚拟化计算层非常相似：都具有聚合、灵活、高效和弹性扩展的特点。 它们的优势也如出一辙：全面降低了存储基础架构的成本和复杂性。

虚拟存储支持对异构存储池中的所有资源实施一致的策略，使存储的使用像为每个应用或虚拟机指定容量、性能和可用性要求那样简单。 这种基于策略的自动化最大限度地利用了底层存储资源，同时将管理开销降至最低。数据服务（如快照、克隆和复制）作为虚拟数据服务在软件中交付，并按虚拟机进行调配和管理。 独立于底层存储硬件使得这些服务的分配极其敏捷和灵活。随着服务器功能的增多，虚拟存储解决方案可让企业利用廉价的行业标准计算硬件来扩大其存储资源。 利用固态磁盘和硬盘作为虚拟机的共享存储，可获得高性能，并将存储总体拥有成本降低 。

2 数据中心管理和自动化

虚拟化的数据中心的管理比物理基础架构更轻松、更高效，其敏捷性也提高到了一个全新的水平。部署过程高度自动化：应用只需数分钟（而不是数周）即可完成准备，达到可供使用状态，从而大大缩短业务计划的上市时间。可以使用一致的方法和标准化可重用的组件，结合调配过程中内置的监控策略，以前所未有的简单性和速度构建新应用。

智能管理软件是虚拟化的数据中心的关键支柱，可以简化管理、实现更高的资源利用率。 策略驱动的自动化可使各项基础架构资源与不断变化的业务和工作负载需求相匹配，促进客户满意度的提升。 容量规划功能可以通过识别闲置和过度调配的虚拟机，以及优化虚拟机密度，进一步提高基础架构的效率。

作为统一的标准化环境，虚拟化的数据中心使管理员能够实现更高水平的成本透明度和成本责任。 您可以跟踪并反馈各业务部门、应用或客户使用的 IT 服务的数量和类型明细。 您还可以利用基准测试将您的 IT 成本与同行及云计算服务提供商的成本进行比较，以制定明智的采购决策，降低开销。

3 网络虚拟化

服务器虚拟化的普及彻底改变了应用调配和管理，为企业节省了数十亿美元。 但是，这些动态工作负载所连接的网络却未能跟上它们的步伐。 网络调配仍然极其缓慢：甚至简单拓扑结构的创建也需要数天或数周时间。 工作负载安置和移动性受制于物理网络限制，并且硬件独立性需要特定于供应商的专业技能。 网络配置需要手动执行，而且维护起来既昂贵又需要消耗大量资源。

虚拟化的数据中心通过创建软件驱动型抽象层（与推动计算转型的抽象层完全相同），提升了网络连接和安全性。 除此之外，还有许多类似的优势：快速的编程式调配、无中断部署、在任何通用 IP 网络连接硬件上同时支持旧版应用和新应用，并使网络连接服务摆脱与硬件绑定的限制条件。

虚拟网络可以采用与虚拟机相似的方式，将逻辑网络组件（逻辑交换机、逻辑路由器、逻辑防火墙、逻辑负载平衡器、逻辑 VPN 等）提供给已连接的工作负载。

可以利用底层物理网络作为简单的数据包转发底板，以编程方式创建、调配和管理逻辑网络。 对于服务器虚拟化，可将逻辑网络设备和安全策略的任意组合组装到任何拓扑结构中。 网络和安全服务绑定到每一个虚拟机，并随虚拟机迁移，这样无需人工干预即可大量添加或转移工作负载。

网络虚拟化通过将网络连接组件与底层物理网络基础架构完全分离，可确保硬件独立性。 可以从终端主机的角度忠实地再现物理网络模型，工作负载感觉不到任何差异。 在运营方面发生了革命性的变化，从网络调配直到部署和维护，所有的一切都实现了前所有的自动化。

在虚拟化的数据中心，策略驱动的自动化支持逻辑计算、存储和网络服务的调配和持续管理。 其结果就是实现了前所未有的 IT 敏捷性和效率，并能灵活支持目前和未来的硬件和应用。

作者简介

贺军（1977-），男，湖北丹江口人，助理工程师，学历：本科，研究方向：计算机软件，网络安全。