DevOps 的目標是提高軟件開發的速度和質量。傳統團隊必須發展以實現更快的部署，而采用虛擬化是 DevOps 過渡的主要部分。虛擬化為團隊提供了充分利用現代開發所需的一致性和敏捷性。本文解釋了 DevOps 中虛擬化的價值。繼續閱讀以了解虛擬化如何使工程師能夠在整個 軟件開發生命周期 (SDLC) 中設置靈活且一致的系統。

什么是虛擬化？

虛擬化是在單個服務器上創建多個虛擬系統的過程。這種做法通過在多個用戶和環境之間分配其資源來最大化物理機器的容量。

DevOps 團隊使用虛擬化來創建虛擬機(VM)，模擬硬件和軟件配置。每個VM都有一個操作系統并充當獨立的計算機，即使它運行在物理設備的一部分上。虛擬機模仿計算機的所有組件，包括：

• 中央處理器。
• 內存。
• 貯存。
• 網絡。

借助虛擬化，一塊硬件可以同時托管大量 VM 配置，而不會出現性能問題。虛擬化的主要好處是：

• 以更少的資源獲得更多的計算能力。
• 在單個硬件上運行多個獨立系統。
• 貫穿 持續集成和持續交付 (CI/CD) 流程的一致環境。

DevOps 團隊使用管理程序來管理虛擬機。管理程序或虛擬機監視器(VMM)是創建和運行VM的軟件、固件或硬件。最受歡迎的 VMM 是：

• 虛擬機 (ESXi)。
• AWS XEN。
• 微軟 Hyper V。
• 螞蟻操作系統。
• 甲骨文虛擬機服務器。
• 電源管理程序。

管理程序運行在物理專用服務器或操作系統之上，以模擬底層硬件。虛擬化依賴于云計算來確保始終保持最佳性能。云允許虛擬機在幾分鐘內按需擴展或縮減以滿足資源需求。

不同類型的虛擬化

有四種主要類型的虛擬化：

• 服務器虛擬化。
• 網絡虛擬化。
• 桌面虛擬化。
• 操作系統虛擬化。

服務器虛擬化

服務器虛擬化使單個物理服務器能夠執行多個獨立的功能。這種形式的虛擬化導致：

• 降低運營成本。
• 提高服務器性能。
• 更快的工作負載能力。

服務器虛擬化還降低了管理成本和物理服務器的復雜性。

網絡虛擬化

網絡虛擬化模擬虛擬環境中的網絡。此虛擬化過程在虛擬環境之間分配網絡功能（目錄服務、文件共享、IP 配置）。網絡虛擬化減少了設置多個獨立網絡所需的物理組件數量，例如：

• 開關。
• 路由器。
• 服務器。
• 電纜。
• 集線器。

虛擬網絡還提供比物理網絡更好的運營能力，而且成本更低。

桌面虛擬化

桌面虛擬化創建了一個模擬桌面設備設置和應用程序的虛擬環境。這種虛擬化形式允許管理員（個人或工具）將桌面環境部署到多臺物理機。管理員可以同時對所有虛擬桌面執行批量配置、更新和安全檢查。虛擬桌面基礎架構 非常適合提供可從任何設備訪問的安全、集中的工作環境。

操作系統虛擬化

操作系統虛擬化允許開發人員在單臺機器上部署多個操作系統。這種虛擬化類型可以幫助團隊：

• 降低批量硬件成本。
• 在一臺機器上測試多個操作系統中的應用程序。
• 由于虛擬實例的隔離（例如，測試未經批準的軟件解決方案）而提高了安全性。
• 加速 IT 服務。

當團隊需要在單個設備上運行 Linux 和 Windows 環境時，操作系統虛擬化是一種流行的選擇。

什么是 DevOps？

DevOps 是一組實踐、理念和工具，使團隊能夠高速發布軟件。DevOps 有兩個主要目標：

• 打破開發和運營團隊之間的障礙和孤島。
• 自動化構建、測試和交付流程，使軟件創建更快、更可靠。

DevOps 優化了從開發和測試到部署和運營的整個應用程序生命周期。向 DevOps 過渡對于縮短上市時間和提高競爭力至關重要。DevOps 的顯著優勢包括：

• 速度： 團隊以高速創建軟件，可以更快地適應市場需求。增加發布頻率和速度可以更快地改進產品。
• 可靠性： 應用程序更新和基礎架構更改不會影響用戶體驗。 持續測試 確保每個代碼添加的功能。
• 可擴展性： 工程師大規模管理基礎設施和開發流程。例如，團隊使用 基礎架構即代碼 (IaC) 來管理開發、測試和生產環境。
• 協作： 開發人員和運營人員將工作流程結合起來，以減少效率低下并節省時間。
• 安全性： 自動化合規策略和高控制級別使 DevOps 團隊能夠確保整個 SDLC 的安全性。

虛擬化如何幫助 DevOps？

虛擬化是 DevOps 軟件堆棧的重要組成部分。虛擬機允許團隊在模擬環境中構建、測試和部署代碼，而不會浪費計算資源。虛擬化的好處包括：

• 在開發過程中提高敏捷性、靈活性和可擴展性。
• 整個 SDLC 的成本節約，主要是在維護和測試方面。
• 更快的工作負載和環境設置使團隊更有效率。

DevOps 中的虛擬化對于復雜云、API 和 SOA 系統的開發至關重要。對于喜歡在 API 層開始尋找 bug 的測試驅動開發 (TDD) 團隊來說，VM 是理想的選擇。

DevOps 團隊經常使用虛擬化和容器化來增加軟件創建的靈活性。 容器化工具 允許工程師在單個容器中運行多個應用程序，該環境包含應用程序運行所需的一切：

• 代碼。
• 系統工具。
• 圖書館。

VM 和容器的使用支持復雜的應用程序基礎架構。例如，平臺的前端和中間件組件可能在容器中運行，而后端組件在 VM 上運行。

DevOps 和虛擬化：好處

虛擬化為整個 DevOps 管道帶來了好處， 并改進了 CI/CD 的大部分方面。

更快更好的實時測試

通過模擬生產環境中存在的組件，虛擬化允許集成測試在開發過程的早期運行。錯誤發現在 SDLC 中發生得更快，從而消除了延遲生產和上市時間的瓶頸。虛擬化還允許在實時測試的同時進行開發。實時測試導致：

• 高精度。
• 減少部署時間。
• 提高產品穩定性。

團隊可以自信地實時檢查每個新更改的效果，并在生命周期的早期發現生產缺陷。使用虛擬機進行測試還可以減少重新測試和重建生產的時間。

快速服務器配置

物理服務需要時間來建立。操作員必須組裝服務器、將其安裝在機架上、設置好并將其投入運行。使用虛擬化，管理員需要做的就是組裝虛擬機并將其傳輸到目標系統。如有必要，此過程可以是自動的。

更快、更輕松的備份系統

對于大多數公司而言，完整性或服務器數據的丟失通常會導致數據丟失。然而，通過虛擬化，團隊可以設置 每分鐘發生的自動數據備份。虛擬化具有 快照、虛擬計算機系統的完整映像，開發人員可以在任何硬件上可靠地恢復。

更高效的團隊

每當團隊需要額外的資源或環境時，工程師可以在幾分鐘內部署虛擬機。虛擬實例還具有靈活性和可擴展性，因此團隊可以事半功倍，而決策者可以依靠高效的 IT 規劃。虛擬化提供商使 VM 硬件和軟件保持最新。無需本地更新或管理，這使 DevOps 團隊可以專注于 CI/CD 的其他領域。專家估計，一個團隊通過虛擬化可以節省 50% 到 60% 的總生產力。DevOps 團隊可以輕松共享和使用虛擬資產，從而實現更高效的并行開發。

降低成本

虛擬化在整個 DevOps 管道中節省了資金，因為：

• 測試變得更便宜。
• 團隊不再依賴環境共享。
• 虛擬機比本地硬件需要更少的能源，從而降低了能源利用率。
• 減少對物理硬件的依賴會降低維護成本。

跨版本的環境標準化還降低了維護自定義配置的成本。

環境一致性

在虛擬機上工作比在裸機上編程更容易預測，尤其是在規模上。由于以下原因，物理硬件通常會表現出細微的差異：

• 制造工藝。
• 替換組件。
• 固件差異。
• 間歇性故障。

對于 VM，系統的配置、設備功能和內存狀態都是一致的。團隊在開發和生產中使用相同的虛擬化，從而降低了由于代碼管道轉換而導致配置錯誤的可能性。此外，該軟件具有較少的潛在缺陷（即使它們發生也更具重現性）。

降低故障率

虛擬化降低了簽入和發布失敗率。DevOps 團隊經常設計自動化測試來模擬軟件的實際使用。每當工程師提交代碼以供簽入時，這些測試都會自動運行，因此錯誤很少會出現在發布中。大規模虛擬化還允許團隊在不同版本和補丁級別上同時進行測試。這些設置提高了產品兼容性和互操作性。當團隊必須針對依賴的第三方組件進行重復測試時，依賴虛擬化是有益的。通過虛擬化 ERP 或支付網關，測試說明了現實世界依賴者的所有模擬數據和軟件響應。

提高安全性

虛擬化提供了容錯、一致和可預測的環境，可改進配置控制、安全保證和網絡安全。虛擬機是高風險任務的理想選擇。有風險的進程在隔離的虛擬容器中運行，遠離其他進程和數據，從而限制了潛在的爆炸半徑。團隊還可以設置 VLAN 以虛擬分離操作。這種形式的 網絡分段 提高了安全性，因為入侵者無法在受感染的系統中自由移動。

DevOps 和虛擬化：挑戰

盡管提供了許多好處，但 DevOps 中的虛擬化仍然存在一些問題。雖然虛擬機加快了開發和測試時間，但設置和使用這些機器仍然需要時間。此外，一些團隊由于遠程訪問和虛擬化應用程序而經歷過數據泄露。如果設置不正確，這些功能可能會增加攻擊面。然而，DevOps 中虛擬化的最大障礙是知識鴻溝。為了有效地采用虛擬機，公司必須要么雇傭新員工，要么投資于廣泛的培訓。這兩種選擇都很昂貴，尤其是對于大型 DevOps 項目。