IT 虛擬化是創(chuàng)建 IT 設(shè)備或資源的虛擬版本，而不是物理版本。許多人僅根據(jù)虛擬機 (VM) 來考慮虛擬化，其中一臺物理機托管許多運行不同操作系統(tǒng)實現(xiàn)的 VM。例如，單個 Intel 或 IBM POWER 系統(tǒng)使用 Windows、Linux、IBM i 或 AIX 操作系統(tǒng)托管多個不同的虛擬機的情況并不少見，這大大減少了數(shù)據(jù)中心 (DC) 所需的物理硬件空間。

但是僅僅從虛擬機的角度來考慮虛擬化是錯誤的。虛擬化技術(shù)用于多種不同的 DC 功能，包括一些您甚至可能不認(rèn)為是虛擬化功能的功能。本周，讓我們來看看虛擬化的世界，以及它在哪些方面可以并且將使您受益。

虛擬化簡介

虛擬化起源于 1960 年代中期，當(dāng)時用戶依賴于緩慢且低效的批處理，并且需要昂貴的大型機來加速該過程。多個用戶需要一個資源共享系統(tǒng)來同時執(zhí)行多個批處理作業(yè)。啟用這些功能的原始大型機操作系統(tǒng)使整個系統(tǒng)過于復(fù)雜且未優(yōu)化。過去每臺機器都有一個操作系統(tǒng)映像。硬件資源和軟件系統(tǒng)緊密耦合。安裝一個硬件來提高性能需要用戶關(guān)閉整個系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)運行時，大多數(shù)機器一次只能運行一個應(yīng)用程序以避免系統(tǒng)沖突。為了解決這個問題，發(fā)明了計算的虛擬化模型。

術(shù)語虛擬化被描述為將服務(wù)請求或系統(tǒng)資源與為服務(wù)提供動力的底層物理基礎(chǔ)設(shè)施分離。它是在軟件系統(tǒng)中模擬硬件功能的科學(xué)——創(chuàng)建物理系統(tǒng)的虛擬版本，例如硬件平臺、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源。硬件資源在邏輯上分布在軟件應(yīng)用程序之間，這些軟件應(yīng)用程序可以消耗虛擬基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中的計算能力，而不必依賴于物理硬件組件。因此，虛擬化讓組織可以像操作幾臺服務(wù)器機器一樣操作數(shù)百臺服務(wù)器。這種能力轉(zhuǎn)化為簡單、低成本、可管理和優(yōu)化的服務(wù)器操作。

虛擬化的工作原理

在機器級別，每個計算操作都用二進制數(shù)字、1 和 0 表示。這些數(shù)字也可以表示為計算機處理器中的晶體管狀態(tài)：開和關(guān)狀態(tài)。計算過程涉及這些狀態(tài)或二進制數(shù)字的變化組合。這些變化的組合或計算過程源于用戶、軟件應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和底層硬件之間的通信。

當(dāng)用戶執(zhí)行應(yīng)用程序功能時，軟件應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)通信，操作系統(tǒng)又與硬件資源通信以執(zhí)行以二進制數(shù)字表示的必要計算操作。操作系統(tǒng)不會將硬件視為物理設(shè)備，而是它們所代表的二進制數(shù)字。

虛擬化通過模擬可以在機器級別以二進制數(shù)字解釋的硬件功能來利用此過程，并以稱為虛擬機 (VM) 的軟件容器的形式提供虛擬化環(huán)境。每個虛擬機通常是隔離的，并為操作系統(tǒng)和軟件應(yīng)用程序提供一個與其他虛擬機分開運行的環(huán)境。底層硬件資源在 VM 之間同時匯集，并使用 Hypervisor 動態(tài)交??付。Hypervisor 或虛擬機管理器 (VMM) 可以定義為用于在多個 VM 之間分配物理硬件資源的進程、軟件、固件或技術(shù)。

虛擬化提供商有什么好處？

IT 虛擬化只是創(chuàng)建可供不同實體使用的虛擬資源，包括虛擬機、操作系統(tǒng)、桌面、應(yīng)用程序和用戶。這些虛擬資源的使用方式與任何物理 IT 資源或應(yīng)用程序相同。IT 世界中的虛擬化示例包括：

• 服務(wù)器虛擬化——將一個物理服務(wù)器劃分為幾個較小的虛擬機 (VM)，這些虛擬機在相同的硬件上運行，并且可以彼此獨立地啟動、停止和訪問。在 Intel 機器上運行多個 Windows VM 服務(wù)器，或在 IBM POWER 機器上運行不同的 IBM i、Linux 和 AIX 分區(qū)是眾所周知的服務(wù)器虛擬化實現(xiàn)。
• 磁盤驅(qū)動器分區(qū)——分區(qū)硬盤驅(qū)動器可以被認(rèn)為是一種虛擬技術(shù)，因為它將一組物理硬盤驅(qū)動器劃分為多個磁盤驅(qū)動器，這些驅(qū)動器可以分配給不同的服務(wù)器或工作站。
• 網(wǎng)絡(luò)虛擬化——通信端口，例如以太網(wǎng)端口，可以被虛擬化并劃分成幾個不同的IP地址，供不同的VM使用，允許同一臺機器上的不同VM共享網(wǎng)卡。
• 桌面虛擬化（Virtual Desktop Interface，VDI） ——虛擬化工作站負(fù)載，而不是服務(wù)器負(fù)載。瘦客戶端、智能手機、臺式機和平板電腦等客戶端使用遠程顯示協(xié)議在主機上運行虛擬桌面。他們所有的桌面處理都在虛擬桌面上進行，但所有結(jié)果都顯示在客戶的本地桌面上。
• 應(yīng)用程序虛擬化——使用應(yīng)用程序虛擬化產(chǎn)品，將應(yīng)用程序安裝在遠程主機上，然后像在本地運行一樣交付到用戶桌面。應(yīng)用程序虛擬化允許管理員將應(yīng)用程序安裝到中央服務(wù)器一次，從而更簡單地更新應(yīng)用程序和推出補丁。
• 存儲虛擬化——允許將來自多個不同服務(wù)器或存儲設(shè)備的存儲匯集在一起??，以顯示為單個存儲設(shè)備，可以從中央控制臺進行管理并分配給不同的客戶端。也稱為云存儲，存儲虛擬化提供更好的存儲管理和利用。

虛擬化的好處

虛擬化為 IT 組織提供了許多好處，包括：

1. 降低成本——通過虛擬化共享硬件減少了資本支出，其中一臺機器或 IT 資源可以代表多臺機器或資源。這減少了在機器上的資本支出并降低了維護成本。
2. 更快的桌面和服務(wù)器配置和部署——服務(wù)器或工作站可以在現(xiàn)有機器上克隆，并在數(shù)小時內(nèi)啟動，而不是數(shù)天或數(shù)月。
3. 占用空間更小并節(jié)省能源——虛擬化減少了數(shù)據(jù)中心資源的大小，顯著減少了機架空間，并且因為您運行的機器更少，從而降低了能源成本。減少的機架空間也降低了數(shù)據(jù)中心的成本和維護。虛擬網(wǎng)絡(luò)不會覆蓋盡可能多的機器，從而在為不同公司提供服務(wù)或滿足監(jiān)管要求時更容易創(chuàng)建分段子網(wǎng)，例如為支付卡行業(yè) (PCI) 數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn) (DSS) 實施分段信用卡處理。
4. 可移植性和遷移——虛擬化使移動硬件配置或在不同硬件之間復(fù)制硬件配置變得容易。遷移功能可以更輕松地將機器遷移或克隆到不同的環(huán)境，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)連續(xù)性、高可用性、災(zāi)難恢復(fù)，或者創(chuàng)建測試或 QA 環(huán)境。
5. 減少應(yīng)用程序安裝、升級和維護——應(yīng)用程序虛擬化允許您在更少的服務(wù)器上安裝關(guān)鍵應(yīng)用程序，提供更快的應(yīng)用程序升級，并為用戶維護更少的應(yīng)用程序副本。
6. 提高 IT 運營效率——過去需要數(shù)天或數(shù)月才能完成的服務(wù)器和工作站部署、設(shè)置和維護等任務(wù)現(xiàn)在可以在幾分鐘或幾小時內(nèi)完成，從而使 IT 運營人員能夠?qū)Ｗ⒂诟鄻I(yè)務(wù)特定任務(wù)。您的 IT 員工變得更有效率和生產(chǎn)力。
7. 提高硬件利用率——存儲虛擬化允許您將現(xiàn)有存儲匯集到一個存儲池中，從而允許您重新利用和重用現(xiàn)有存儲，而不必淘汰舊存儲。在單臺機器上運行多個 VM 可以提高服務(wù)器的利用率，從而充分發(fā)揮服務(wù)器的功能。
8. 更輕松地遷移到云——由于虛擬化技術(shù)將 IT 處理與其底層硬件和軟件環(huán)境分離或抽象化，虛擬化使得將處理遷移到云環(huán)境變得更加容易。

虛擬化的五個注意事項

在為虛擬世界準(zhǔn)備服務(wù)器工作負(fù)載時，您需要考慮一系列因素，以確保虛擬化資源的性能、效率、成本效益、安全性和可用性。以下考慮因素將是實現(xiàn)這些目標(biāo)的關(guān)鍵：

1. 安全性和合規(guī)性：虛擬化可能會影響 IT 工作負(fù)載訪問和在不同網(wǎng)絡(luò)、計算和存儲層之間切換的方式。受到嚴(yán)格監(jiān)管的行業(yè)可能需要將敏感的用戶數(shù)據(jù)存儲在單獨的物理存儲中。
2. 軟件性能損失：具有高 I/O 要求的工作負(fù)載或同時處理大量具有低 I/O 要求的工作負(fù)載可能會降低虛擬環(huán)境中的軟件性能。在數(shù)據(jù)傳輸、備份和恢復(fù)過程中也會出現(xiàn)性能損失。高網(wǎng)絡(luò)延遲也可能影響用戶在云中運行軟件的體驗。
3. 更高的成本：與本地物理基礎(chǔ)設(shè)施安裝相比，應(yīng)用程序在虛擬環(huán)境中的執(zhí)行速度往往較慢。這可以通過為在 VM 中托管軟件應(yīng)用程序的服務(wù)器部署更好的硬件來彌補。因此，維持最佳軟件性能的總開銷會增加。
4. 管理復(fù)雜性：用戶可以自定義和微調(diào)虛擬機以滿足每個 IT 工作負(fù)載和應(yīng)用程序的獨特需求，這可能會增加管理工作和操作虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)的復(fù)雜性。對于虛擬機管理員來說，這可能會通過多個管理控制臺增加一層管理職責(zé)，負(fù)責(zé)處理由網(wǎng)絡(luò)、軟件、管理、操作系統(tǒng)和硬件虛擬化組成的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)環(huán)境。虛擬化平臺必須與底層系統(tǒng)緊密集成，以最大限度地發(fā)揮整個系統(tǒng)的性能潛力。可能需要智能基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控和管理功能來維持虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中的最佳操作。
5. 讓您的基礎(chǔ)架構(gòu)面向未來：快速敏捷的業(yè)務(wù)組織需要根據(jù)不可預(yù)測和不斷變化的使用需求動態(tài)擴展基礎(chǔ)架構(gòu)資源。應(yīng)制定適當(dāng)?shù)娜萘恳?guī)劃策略和工具，以保持業(yè)務(wù)組織在利用虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)資源時在競爭中生存所需的敏捷性。

針對虛擬化優(yōu)化的基礎(chǔ)架構(gòu)環(huán)境和系統(tǒng)允許組織在更少的底層物理系統(tǒng)中托管多個服務(wù)器、硬件或應(yīng)用程序映像。虛擬化系統(tǒng)具有高度可擴展性和靈活性，可應(yīng)對需求高峰，從而優(yōu)化資源投資。虛擬化還支持額外的安全性、災(zāi)難恢復(fù)和可用性措施，以確保消費者數(shù)據(jù)在充分遵守法規(guī)的情況下受到保護。管理良好的虛擬環(huán)境簡化了管理軟件和服務(wù)器資源的工作，同時保持業(yè)務(wù)連續(xù)性。

最重要的是，虛擬化提供了對物理基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境的顯著改進。對于許多對靈活性和可擴展性有很高要求的工作負(fù)載，虛擬化可能是必要的。下一波虛擬化允許用戶在隔離的、可移植的和可復(fù)制的虛擬環(huán)境中運行多個分布式應(yīng)用程序特別有趣，并且在 IT 人員中引起了極大的炒作——它被稱為容器化。